Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Нормы контроля токсичности отработавших газов

Первые нормы контроля токсичности отра­ботавших газов вступили в силу в середине 1960-х годов в Калифорнии. В течение после­дующих лет эти нормы становились все более строгими. В то же время все промышленно развитые страны ввели законы об эмиссии отработавших газов, определяющие допустимые пределы со­держания токсичных веществ в отработавших газах бензиновых и дизельных двигателей, а также циклы испытаний для определения соответствия требованиям. Вот о том, какие нормы контроля токсичности отработавших газов существуют сегодня, мы и поговорим в этой статье.

В некоторых странах действуют дополнительные нормы, определяющие предельно допустимые потери на испарение топлива из топливных систем бензиновых двигателей.

Наиболее важные законодательные ограни­чения, относящиеся к выбросам, перечислены ниже. На рис. «Регионы, в которых действуют различные нормы контроля отработавших газов» показаны регионы, в которых действуют те или иные стандарты:

• Стандарт CARB (Калифорнийский совет по воздушным ресурсам);
• Стандарт ЕРА (Агентство по защите окру­жающей среды), США;
• Стандарт ЕС (Европейский Союз) и соот­ветствующие нормы UN/ECE (ЕЭК ООН);
• Японское законодательство

Классификация норм контроля токсичности

Страны, в которых действуют законы об эмис­сии отработавших газов, разделяют автомобили на следующие классы:

• Легковые автомобили — испытания на ток­сичность выбросов проводятся на стенде с беговыми барабанами;
• Малотоннажные грузовые автомобили (в зависимости от национальных стандартов верхний предел полной массы автомобиля составляет от 3,5 до 6,35 т) — испытания про­водятся на стенде с беговыми барабанами (так же как для легковых автомобилей);
• Большегрузные грузовые автомобили (полная масса — от 3,5 до 6,35 т) — испытания проводятся на стенде для испытания двигателей; дорожных испытаний на автомобилях не предусмотрено;
• Внедорожные транспортные средства (например, строительные, сельскохозяйственные и лесохозяйственные машины) — испытания проводятся на стенде для испытания двигателей, так же как для большегрузных грузовых автомобилей.

Циклы испытаний

Япония и Европейский Союз последовали за США, определив циклы испытаний с целью удостоверения соответствия требованиям за­конодательства. Эти циклы, в модифициро­ванной или неизменной форме, были приняты также и другими странами.

В зависимости от цикла и цели испытаний, требования законодательства предписывают проведение трех следующих испытаний:

• Типовые испытания на соответствие техниче­ским условиям (ТА) для общей сертификации;
• Выборочные испытания серийно выпускае­мых автомобилей, проводимые аттестован­ным агентством (СОР, Соответствие серийно выпускаемой продукции);
• Мониторинг систем снижения токсичности отработавших газов автомобилей в реаль­ных условиях дорожного движения.

Типовые испытания на соответствие техни­ческим условиям

Типовые испытания на соответствие техниче­ским условиям являются предварительным Условием получения общего сертификата на тот или иной тип двигателя или модель автомобиля. С этой целью испытательные циклы должны быть выполнены при определенных рабочих Условиях, и по результатам испытаний должно быть определено соответствие количества ток­сичных веществ в отработавших газах предельно Допустимым значениям. Циклы испытаний и предельно допустимые значения определяются национальным законодательством.

Для легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилей предписано проведе­ние динамических испытаний. Различия между Двумя циклами, в зависимости от страны, за­ключаются в их источнике (см. «Испытательные Циклы легковых автомобилей и грузовых авто­мобилей малой грузоподъемности»):

• Испытательные циклы, разработанные с целью отражения реальных условий до­рожного движения, например, федеральный цикл испытаний (FTP) в США;
• Испытательные циклы, состоящие из от­дельных этапов (при постоянной скорости движения и во время ускорения), например, модифицированный новый европейский ездовой цикл (MNEDC) в Европе.

Масса токсичных выбросов каждого автомо­биля определяется в соответствии с точно определенными условиями проведения испы­таний. Во время выполнения цикла испытаний отработавшие газы собираются для последую­щего анализа и определения массы токсичных веществ (см. «Техника измерения концентраций составляющих отработавших газов»).

Для большегрузных грузовых автомобилей и внедорожных транспортных средств выпол­няются стационарные (например, 13-ступенчатые испытания) и динамические (например, US ТС или ЕТС), проводимые на стенде для испытания двигателей (см. «Испытательные циклы грузовых автомобилей»).

Испытания серийной продукции

Испытания серийной продукции обычно прово­дятся самими производителями автомобилей в процессе производства, — это часть системы кон­троля качества. Как правило, применяются те же циклы испытаний и предельно допустимые значе­ния, что и для типовых испытаний на соответствие техническим условиям. Сертифицирующий орган может требовать проведения повторных испы­таний так часто, как сочтет это необходимым. Нормы ЕС и ЕЭК (Европейской Экономической Комиссии) учитывают разброс характеристик се­рийной продукции, требуя проведения испытаний от 3 до 32 случайно выбранных автомобилей. Самые строгие требования действуют в США, в особенности в Калифорнии, где требуется прак­тически 100% контроль качества.

Мониторинг в реальных условиях дорожного движения

Автомобили, произведенные частными компа­ниями, для проведения испытаний на токсич­ность отработавших газов отбираются случайным образом. Ве­личина пробега и возраст автомобилей должны находиться в определенных пределах. Цикл испытаний, по сравнению с типовыми испыта­ниями на соответствие техническим условиям, несколько упрощен.

Экологический класс автомобиля Евро 1 2 3 4 5 6 их нормы выхлопа (Таблица)

Экологический класс ЕВРО — это экологический стандарт, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах транспортынх средств, а также предусматривает выпуск в обращение автомобильных бензинов и дизельного топлива стандарта ЕВРО 1, 2, 3, 4, 5 и 6.

Таблица экологический класс автомобилей Евро 1 2 3 4 5 6

Экологический класс Евро

Экологический класс был введён в большинстве стран Европы в 1988г. В 1992г. был заменен стандартом Евро-1.

Регламентирует выброс бензиновыми двигателями:

— оксида углерода (CO) — не больше 11,2г/(кВт·ч) (грамм на киловатт·час)
— углеводородов (СН) — не более 2,4 г/(кВт·ч)
— оксидов азота (NOх) — не более 14,4 г/(кВт·ч)
— твёрдые частицы — не определено
— дымность — не определено.

По выбросу дизельными двигателями регламента нет.

Был введен в Евросоюзе в 1992г., а в 1995г. был заменен стандартом Euro-2.

Регламентирует выброс бензиновыми двигателями:

— оксида углерода (CO) — не более 2,72г/км (грамм на километр пути)
— углеводородов (СН) — не более 0,72 г/км
— оксидов азота (NOх) — не более 0,27 г/км

По выбросу дизельными двигателями регламента нет.

Экологический класс был введён в Евросоюзе в качестве замены Евро-1 в 1995г., а затем был заменён стандартом Евро-3 в 1999г.

Стандарт Евро-2 был принят правительством России осенью 2005г.. Продажи бензина АИ-95 Евро-2 в России запрещены с 01.01.2011г. С 01.01.2013г. года любое топливо класса Евро-2 и ниже запрещено к обороту в РФ.

Евро-3 — это экологический стандарт, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах транспортных средств с дизельными и бензиновыми двигателями. Был введён в Евросоюзе в 1999г. и заменён на стандарт Euro-4 в 2005г..

Все ТС, произведённые в России или ввезённые в Россию, начиная с 01.01.2008 года должны соответствовать стандарту Евро-3.

Экологический стандарт Евро-4 был ведён в Евросоюзе в 2005г. в замен предыдущему стандарту Евро-3. В 2009г. заменён на новый стандарт — Euro-5.

В России с 01.01.2013г. все производимые и ввозимые на территорию автомобили должны соответствовать классу Евро-4, но возможно использовать шасси и базовые транспортные средства с сертификатами Евро-3, выпущенные до 31.12.2012г.

С 01.01.2013г. все производимое топливо в России обязали иметь стандарт не ниже Евро-3. Оборот топлива Евро-3 запрещен в России с 01.01.2016г., в связи с этим, начиная с этого дня началось поэтапное списание техники с двигателями Евро-3.

Евро-5 стандарт обязателен для всех новых грузовых авто, продаваемых в Евросоюзе с октября 2008г. Для легковых авто — с 01.09.2009г. В РФ стандарт Евро-5 действует на все автомобили с 01.01.2016г.

Нормы по выбросам: СН — до 0,05 г/км, CO — до 0,80 г/км и NOy — до 0,06 г/км.

Тех. регламент также предусматривает выпуск в обращение автомобильных бензинов и дизельного топлива класса не ниже Euro-2 до 31.12.2012г., Euro-3 — до 31.12.2014г., Euro-4 — до 30.06.2016г., Euro-5 — с 01.07.2016г.

Сначало предполагалось, что данный экологический клас Евро-6 вступит в силу в Европе 31.12.2013г., но потом его введение было отложено на 2015г.

По своим требованиям Евро-6 близок к действующему с 2010г. экол-му стандарту EPA10 в США и японскому Post NLT. Новый европейский стандарт облегчит согласованную разработку будущих единых норм.

Согласно нормам Евро-6, выбросы CO₂ новыми легковыми авто должны составлять не более 130 г/км.

Экологический класс по годам производства автомобилей и странам производителям

Содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобилей по экологическим классам Евро

В таблице ниже приведено содержание вредных веществ в выхлопных газах легковых автомобилей (категория М*) для каждого экологического стандарта Евро (в единицах г/км):

Европейские нормы токсичности отработавших газов

На рисунках показаны основные тенденции в отношении предельных значений токсичности ОГ для бензиновых и дизельных двигателей в Европе. Продолжающееся ужесточение требований к токсичности ОГ подчеркивает очевидную важность внедрения систем OBD и обязательного контроля состава ОГ. Предельные значения приведены для автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями, максимальным количеством посадочных мест не более 6 и полной массой до 2500 кг.

Рис. Предельные параметры ОГ для легковых автомобилей с бензиновыми двигателями

Рис. Предельные параметры ОГ для легковых автомобилей с дизельными двигателями

В Германии реализация директивы ЕС о предельном содержании диоксида серы, диоксида азота и оксидов азота, частиц и свинца в воздухе регулируется Постановлением № 22 о реализации Федерального Закона о мерах защиты окружающей среды от 11.09.2002. С 1 января 2005 года вне зависимости от места измерения действует максимально допустимый предел загрязнения воздуха частицами РМ10 50 мкг/м^3 (среднесуточное значение). Это значение не должно превышаться в календарном году более чем 35 раз. Среднегодовое значение при РМ10 не должно превышать 40 мкг/м3.

Исследования показали, что доля выхлопов дизельных легковых автомобилей в общем загрязнении воздуха мелкодисперсной пылью составляет около 5%.

Таблица. Предельные уровни токсичности Евро-3 (Директива ЕС 98,69/EG)

Таблица. Предельные уровни токсичности Евро-4 (Директива ЕС 98/69/EG)

Таблица. Предельные уровни токсичности Евро-5

Таблица. Предельные значения ОГ для серийно выпускаемых тяжелых грузовиков и автобусов:

1. измененные / более жесткие условия испытаний для всех дизельных двигателей
2. дополнительное испытание переходных процессов для дизельных двигателей с системой очистка выхлопа
3. для двигателей, работающих на газе, только испытание переходных процессов
4. только для двигателей, работающих на природном газе
5. только для дизельных двигателей

* при Евро-5 (с 2009) снижается только предельное содержание NOx с 3,5 до 2,0 г/км
Предельное содержание частиц по массе
ESC — European Stationary Cycle (европейский стационарный цикл)
ETC — European Transient Cycle (европейский динамический цикл)
ELR — European Load Response Test (в перспективе будет упразднен, так как это лишь динамическое дополнение к стационарному испытанию ESC)

Без установки очень дорогих накопительных катализаторов или SCR-катализаторов и сажевых фильтров соблюдать новые нормы не удается. А их установка приводит к тому, что автомобили становятся заметно дороже. Отчасти принимаемые меры по сокращению выбросов сажи и окислов азота находятся на грани технически необходимого и экономически целесообразного. Со вступлением в силу стандарта Евро-6 в части токсичности ОГ легковые автомобили больше не будут различаться по типу двигателя — бензиновый/дизельный. Будут действовать единые нормы для легковых автомобилей.

С реализацией европейских директив одновременно были приняты постановления по качеству топлива, особенно по содержанию в топливе свинца и серы. Они были закреплены в стандартах DIN EN 228 для бензина и DIN EN 590 для дизтоплива.

Дополнительно к предписаниям по токсичности ОГ для легковых и легких грузовых автомобилей ЕС ввел соответствующие ужесточения требований для тяжелых грузовиков. В феврале 2000 года ЕС опубликовал директиву 1999/96/EG. Она предусматривает ужесточение требований для тяжелых грузовиков в три этапа на основании базовой директивы 88/77/EG в редакции 96/1/EG (Евро-2). Кроме того, эта директива предписывает обязательное наличие OBD у тяжелых грузовиков с 2005 года (Евро-4).