Главная Экология Обеспечение экологической безопасности и ресурсосбережения транспортных процессов

<<		СОДЕРЖАНИЕ	ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ		>>

НОРМИРОВАНИЕ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АВТОМОБИЛЕЙ

Развитие и параметры выбросов ЗВ при производстве автомобилей

Работы по уменьшению загрязнения воздуха и по нормированию предельно допустимых концентраций ЗВ в ОГ при производстве автомобилей впервые начали проводиться в США. В 1959 г. штате Калифорния были приняты стандарты на предельно допустимые концентрации окиси углерода и углеводородов. В 1963 г. в США был утвержден государственный стандарт, за основу которого принят калифорнийский. В 1968 г. был предложен проект стандарта ЕЭК ООН, а в 1970 г. он рекомендован к использованию. С 1975 г. в США в соответствии с принятым федеральным стандартом CFR-40 легковые автомобили и малотоннажные грузовые автомобили испытываются на токсичность на стенде с беговыми барабанами по специальному ездовому циклу FTR- 75, который предусматривает три фазы движения.

Первая фаза - 505 с после пуска двигателя из холодного состояния.

Вторая - горячая стабилизированная фаза 867 с и третья - 505 с при пуске двигателя из горячего состояния. Вторая и третья фазы разделены промежутком времени в 10 мин., когда двигатель не работает. Суммарный пробег составляет 17,44 км, максимальная скорость равна 91 км/час, а средняя скорость - 31,7 км/час.

Стандарт США CFR-40 ограничивает также выброс твердых частиц с ОГ для автомобилей с дизелем, испарения топлива из системы питания бензинового двигателя и исключает выброс картерных газов.

Для грузовых автомобилей и автобусов в США в 1970 г. был введен стандарт, ограничивающий выброс СО, СН и NO_x, начиная с 1973 г. при испытаниях бензинового двигателя по 9-режимному циклу и дизеля - по 13-режимному циклу в стендовых условиях.

В США с 1985 г. для оценки уровня выбросов СО, СН, NO_x и твердых частиц (г/кВт-ч) автомобилями массой более 3,5 т проводятся стендовые испытания двигателей на неустановившихся режимах по циклу «Transient Test», характерному для городских и загородных условий движения для Нью-Йорка и Лос-Анджелеса. Продолжительность испытания 1204 с.

С 1970 г. европейской экономической комиссией ООН были рекомендованы единые правила № 15 оценки токсичности автомобилей, оснащаемых двигателями с принудительным зажиганием, которые предусматривали три типа испытаний.

При испытаниях типа 1 и 2 контролировался выброс ЗВ с ОГ, а при испытаниях типа 3 - с картерными газами. Испытанию типа 1 подвергались все автомобили максимально допустимой массы в нагруженном состоянии от 400 до 3500 кг. Испытания проводились на специальном стенде со сменными инерционными массами. Время испытаний составляло 780 с, пробег - 4,052 км, максимальная скорость - 50 км/ч, средняя скорость - 18,7 км/ч, средняя скорость без учета холостого хода - 27 км/ч.

С 1990 г. введены новые правила № 83, которые предусматривают нормирование выбросов ЗВ в зависимости от категории ТС и типа двигателя.

С 1993 г. страны ЕЭС введением Директивы 91/441 изменили ездовой цикл для оценки автомобиля на токсичность, добавив высокоскоростной цикл, характерный для загородного движения автомобиля по скоростной магистрали. Время цикла - 1180 сек., пробег за цикл - 11,007 км, максимальная скорость - 120 км/ч, средняя скорость - 34 км/ч. Введены единые нормы на выброс ЗВ в граммах на километр для автомобиля независимо от рабочего объема двигателя: СО - 2,73, сумма CH+NO_x - 0,97, которые по типу ездового цикла приближены к стандарту США.

Для грузовых автомобилей и автобусов в Европе действуют правила № 49 ЕЭК ООН и Директивы ЕС 88/77, 91/542 и др., которые предусматривают испытание двигателя на стенде для оценки выброса СО, СИ, NO_x и твердых частиц по 13-режимному циклу для дизелей и 9-режимному бензиновых двигателей с размерностью г/кВт-ч

Для оценки дымности ОГ при свободном ускорении на режиме холостого хода введены правила № 24 ЕЭК ООН.

Обобщая, следует отметить, что и в США и в странах ЕЭС четко прослеживается тенденция на дальнейшее ужесточение норм на эмиссию ЗВ ОГ автомобилей. Тоже самое наблюдается и в Российской Федерации.

С 1990 г. в СССР были введены новые нормы на выбросы ЗВ с ОГ автомобилей до 3,5 т, идентичные правилам № 83 ЕЭК ООН - ОСТ 37.001.054-86 «Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения». В таблицах 2.1 и 2.2 представлены данные о выбросе ЗВ в соответствии с указанным ОСТом.

Таблица 2.1

Выбросы ЗВ, г/испытание

Рабочий объем, л	Годы	Выброс ЗВ, г/исп.
Рабочий объем, л	Годы	СО	CH+NOx	NO_x
без нейтрализатора
до 1,4	1990	44	18	6
1,4...2	1991	54	20	6
свыше 2	1990	54	20	6
с нейтрализатором
от 1,4...2	1991	36	9,6	-
свыше 2	1990	30	7,8	3,5

Таблица 2.2

Выбросы ЗВ, г/км

Рабочий объем, л	Выброс ЗВ, г/км
Рабочий объем, л	СО	СН	NOx	CH+NOx
до 1,4	11,2	2,24	1,49	-
от 1,4 до 2,0:
- с нейтрализатором	7,5	-	-	1,97
- без нейтрализатора	11,2	2,7	1,49	-
свыше 2,0:
- с нейтрализатором	6,2	-	-	3,7
- без нейтрализатора	11,2	2,7	1,49	-

Примечание: Предельно допустимые выбросы ЗВ увеличиваются в:

- 1,25 раза для автомобилей повышенной проходимости с приводом на все колеса массой до 2,0 т;
- 2 раза для автомобилей с приводом на все колеса с полной массой более 2,0 т;
- 1,4 раза для полноприводных автомобилей с колесными редукторами.

В соответствии с ОСТ 37.001.054-86 контролировалось также отсутствии выброса картерных газов двигателей автомобилей.

В СССР для определения содержания ЗВ в О Г грузовых автомобилей и автобусов с бензиновыми и газовыми двигателями, была принята методика 9- режимного цикла стандарта США ОСТ37.001.070-75 «Двигатели бензиновых грузовых автомобилей и автобусов. Выделение ЗВ. Методика определения», а с дизелем и газодизелем - методика 13-режимного цикла правила № 49 ЕЭК ООН (ОСТ 37.001.234-81. «Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Выброс вредных веществ с ОГ. Нормы и методы измерений» (табл.2.3). Дымность ОГ дизелей определялась по ГОСТ 17.2.2.01-84 «Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения» на режимах: внешней скоростной характеристики и свободного ускорения.

Таблица 2.3

Удельные выбросы ЗВ, нормируемые при моторных испытаниях, г/кВтч

Тип	Срок	Выбросы ЗВ, г/кВтч				Цикл	Нейтра	Приммеча-
двигателя	введения	СО	СН	CH+NOx	NO_x	Цикл	лизатор	ние
Бензиновый	01.01.85г.	70	-	22,0	-	9- режимный	нет	ОСТ 37.001.070- 75
Г азовый		95 34	-	20,0 13,6	-	9- режимный	нет есть	Н.д.
Дизельный	01.01.82 г.	9,5 11,2 4,9	3,4 1,2 1,2	-	18,35 14.4 14.4	13- режимный	нет нет есть	ОСТ 37.001.234- 81

В табл. 2.4 приведены нормы дымности ОГ на режиме внешней скоростной характеристики.

В настоящее время в России для нормирования выбросов ЗВ с ОГ при производстве автомобилей применяются следующие стандарты:

• ГОСТ Р 41.83-99 (Правила ЕЭК ООН № 83) «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения ТС в отношении выбросов ЗВ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей»;
• ГОСТ Р 41.49-99 (Правила ЕЭК ООН № 49) «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе (СНГ), и ТС, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на СНГ, в отношении выделяемых ими загрязняющих веществ».
• ГОСТ Р 41.83-99 принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 26.05.99 г. № 184. Дата введения 01.07.2000 г.

Таблица 2.4

Нормы дымности ОГ на режиме внешней скоростной характеристики (ГОСТ 17.2.2.01-84)

Условный расход ОГ, дм³/с	Предельно допустимые нормы дымности ОГ, %, не более
до 42 включительно	60
1	2
до 30	56
до 73	50
до 100	45
до 125	41
до 130	39
до 175	37
до 200	35
свыше 200	34

Настоящий стандарт вводит в действие Правила ЕЭК ООН № 83 (далее - Правила).

Настоящие Правила применяют:

- к выбросам ОГ и выбросам картерных газов всеми ТС категорий Ml и N1 оснащенными двигателями с принудительным зажиганием, работающими на этилированном бензине;
- к выбросам ОГ, выбросам картерных газов, испарениям топлива и сроку службы устройств ограничения загрязнения всех ТС категорий Ml и N1 оснащенных двигателями с принудительным зажиганием, которые работают на неэтилированном бензине или только на сжиженном нефтяном газе (СНГ), или только на природном газе, или которые могут работать либо на неэтилированном бензине, либо на СНГ, либо на природном газе;
- к выбросам ОГ и сроку службы устройств ограничения загрязнения всех ТС категорий Ml и N1, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия и имеющих не менее четырех колес.

ТС максимальной массой с полной нагрузкой более 3500 кг не подпадают под действие требований настоящих Правил в том случае, если они оснащены двигателями, которые отвечают требованиям Правил ЕЭК ООН № 49, включающих самую последнюю серию поправок.

Основные методы измерений в настоящих Правилах заимствованы из Правил ЕЭК ООН № 15 с поправками серии 04, и, следовательно, в случае необходимости, при предоставлении официального утверждения на основании настоящих Правил могут использоваться любые результаты испытаний, полученные в соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 15 с поправками серии 04.

Официальное утверждение типа ТС предполагает ограничения следующих параметров:

- выбросов ЗВ из двигателей и выбросов картерных газов ТС, работающими на этилированном бензине (Официальное утверждение А);
- выбросов загрязняющих газов из двигателей, испарений топлива, выбросов картерных газов и срока службы устройств ограничения загрязнения ТС, которые работают на неэтилированном бензине или которые могут работать на неэтилированном бензине в сочетании со сжиженным нефтяным газом (СНГ) или природным газом (Официальное утверждение В);
- выбросов загрязняющих газов и загрязняющих твердых частиц, выбросов картерных газов и срока службы устройств ограничения загрязнения ТС, работающих на дизельном топливе (Официальное утверждение С);
- выбросов загрязняющих газов из двигателей, выбросов картерных газов и срока службы устройств ограничения загрязнения ТС, работающих на СНГ или природном газе (Официальное утверждение D).

Для питания двигателя используют этилированный и неэтилированный бензин, СНГ, природный газ, неэтилированный бензин и СНГ, неэтилированный бензин и природный газ, дизельное топливо.

ТС, оснащенные двигателем с принудительным зажиганием, работающем на бензине или СНГ, должны проходить следующие испытания, указанные в таблице 2.5.

• испытание типа I - имитация среднего уровня выбросов после запуска холодного двигателя (табл. 2.6);
• испытание типа II - выброс оксида углерода в режиме холостого хода, не более 3,5 %;
• испытание типа III - выброс картерных газов (выбросы картерных газов в атмосферу не допускаются);

Система официального утверждения

Таблица 2.5

Тип испытания на официальное утверждение	ТС, работающие на этилированном бензине (Официальное утверждение А)	ТС, работающие на неэтилированном бензине, либо на неэтилированном бензине в сочетании с СНГ или природным газом¹ (Официальное утверждение В)	ТС, работающие на дизельном топливе (Официальное утверждение С)	ТС, работающие на СНГ или природном газе¹(Официальное утверждение D)
	(аналогично Правилам № 15.04) Ml, N1	ТС категории Ml² ТС категории N1²	ТС категории Ml ТС категории N1	ТС кат. Ml ТС кат. N1
1	Да (масса < 3,5 т) часть 1	Да (масса < 3,5 т) часть 1 и часть 2³	Да (масса < 3,5 т) часть 1 и часть 2	Да (масса < 3.5 т) ч. 1 ич. 2
II	Да	Да (масса >3,5 т)³		Да (масса > 3,5 т)
111	Да	Да⁴>		Да
IV		Да (масса <3,5 т)⁴
V		Да (масса <3,5 т)⁴	Да (масса < 3,5 т)	Да (масса < 3,5 т)
Распространение официального утверждения	Раздел 7	Раздел 7	Раздел 7; ТС категорий М2 и N2 с исходной массой не более 2840 кг	Раздел 7

Примечание: 1) ТС, работающие на СНГ или природном газе, испытывают в соответствии с требованием приложения 12 ГОСТ Р 41.83-99.

2) В соответствии с 5.1.2.1 (заправочная горловина меньшего диаметра) и 5.1.2.2 (маркировка).
3) ТС, которые могут работать на неэтилированном бензине в сочетании с СНГ или природным газом, испытывают с использованием обоих видов топлива.
4) ТС, которые могут работать на неэтилированном бензине в сочетании с СНГ или природным газом, испытывают только с использованием неэтилированного бензина
• испытание типа IV - испарения топлива (величина топливных испарений при испытании в специальной герметической камере не более 2 г за испытание);
• испытание типа V - срок службы устройств ограничения загрязнения (нормируемые при типе I показатели должны сохраняться в течение пробега 80000 км);

Таблица 2.6

Эволюция нормативов выбросов ЗВ при производстве автомобилей в РФ

PQ го	Категории ТС	Ед. изм.	Нормы ЕЭК ООН
PQ го	Категории ТС	Ед. изм.	R83-02A, R15-04, R49-01	Евро1, R83-02B,C R49-02A	Евро, R83-3B,C R49-02B	Евро2(дополнительное), R83- 04В,С	Евро 3	Евро 4
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Оксид углерода (СО)	Легковые	г/км	58-110	2,72	2,2 (бенз.); 1,0 (диз.)	2,2 (бенз.); 1,0 (диз.)	2,3 (бенз.) 0,64 (диз.)	1,0 (бенз.); 0,5 (диз.)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	58-110	2,72-6,9	2,72-6,9	2,2 (бенз.), 1,0 (диз.)	1,5 (бенз.); 0,6 (диз.)	0,7 (бенз.); 0,47 (диз.)
	Грузовые свыше 3,5т (газовые, дизельные)	г/кВт-ч	11,2	4,5	4,0	-	2,0	1,5
Углеводороды (СН)	Легковые	г/км	-	-	-	-	0,2 (бенз.)	0,1 (бенз.)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	-	-	-	-	0,17 (бенз.); 0,06 (диз.)	0,08 (бенз.); 0,05 (диз.)
	Грузовые свыше 3,5 т (газовые, дизельные)	г/кВт-ч	2,4	1Д	1,1	-	0,66 (газовые)	0,46 (газовые)
^xON + НЭ	Легковые	г/км	19-28	0,97	0,5 (бенз.); 0,7 (диз.)	0,5 (бенз.); 0,7 (диз.)	0,15-0,2 (бенз.); 0,56 (диз.)	0,3 (диз.)
	Грузовые менее 3,5т	г/км	19-28	0,97-1,7	0,97-1,7	0,5 (бенз.), 0,7 (диз.)	-	-
	Грузовые свыше 3,5т автобусы, (дизельные)	г/кВт-ч	-	1,1	1,1	-	-	-

Продолжение табл. 2.6

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Оксиды азоты (NOx)	Легковые	г/км	-	-	-	-	0,5 (диз.)	0,25 (диз.)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	-	-	-	-	0,14 (бенз.), 0,5 (диз.)	0,07 (бенз.), 0,25 (диз.)
	Грузовые свыше 3,5т, автобусы (газовые, дизельные)	г/кВт-ч	-	8,0	7,0	-	5,0	3,5
Частицы (дизели)	Легковые	г/км	-	0,14 (диз.)	0,08 (диз.)	0,08 (диз.)	0,05 (диз.)	0,025 (диз.)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	-	0,14- 0,25 (диз.)	0,14-0,25 (диз.)	0,08-0,17 (диз.)	0,05 (диз.)	0,025 (диз.)
	Грузовые свыше 3,5т, автобусы (газовые, дизельные)	г/кВт-ч	-	0,36	0,15	0.15	0,10	0,02

Примечание: * Единицы измерения - г/испытание

Он регламентирует Правила, которые применяются к выбросам загрязняющих ОГ и твердых частиц, выделяемым двигателями с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на сжиженном нефтяном газе (СНГ), установленными на ТС, расчетная скорость которых превышает 25 км/ч и которые относятся к категориям (двигатели, используемые на ТС категорий N1, N2, и М2, не являются предметом настоящих Правил при условии, что эти ТС утверждаются в соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 83) Ml общей массой более 3,5 т, М2, М3, N1 N2 и N3.

<<		СОДЕРЖАНИЕ	ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ		>>