Нормы токсичности Евро 4

После введения нормы токсичности Евро 4 в центре внимания всех разработчиков двигателей находится обеспечение соответствия норме Евро 5, которая будет применяться с 2010 года. Эта непростая задача предполагает дополнительное снижение предельного содержания оксидов азота (NOx) и сажи.

Выброс сажи дизельным двигателем можно заметно сократить путем встраивания в систему рециркуляции сажевого фильтра (DPF). Такой фильтр в сочетании с топливными присадками способен на 97% снизить содержание сажи в отработавших газах. Фильтр задерживает и окисляет (сжигает) сажу при температуре 500 °С. Это позволяет предотвратить засорение фильтра, регенерация которого происходит автоматически при движении автомобиля. Для улучшения регенерации фильтра в топливо добавляется присадка на металлической основе, обеспечивающая полное окисление при относительно низких температурах. Кроме того, присадка способствует снижению количества сажи при сгорании топлива, а, следовательно, увеличению срока службы системы.

Что такое нормы Евро?

В 70-х годах 20 столетия начались попытки снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду. Именно тогда вступили в силу первые постановления, регулирующие нормы токсичности отработавших газов. За последние 15 лет достигнуто значительное снижение количества вредных выбросов. Этому способствовало внедрение новых технологий, прогресс электроники и компьютерных технологий. Норма токсичности Евро 4 определяет предельное содержание всех вредных веществ в отработавших газах в граммах на километр для двигателей внутреннего сгорания, в частности, для устанавливаемых на легковые автомобили двигателей с самовоспламенением. Данная норма также устанавливает предельное содержание вредных веществ в выхлопе грузовых автомобилей. Предельные значения различаться в зависимости от категории по массе.

Сегодня в странах ЕС применяется норма токсичности 98/69/EGB, известная как Евро 4, заменившая норму 98/69/EGA (Еиз), действовавшую с 2000 года. Данная норма является еще более строгой в отношении предельного содержания вредных вещей в отработавших газах. В Чехии она действует с 1 января 2006 года.

Образование вредных веществ в процессе сгорания

Процесс сгорания топлива в дизельном двигателе влияет на образование вредных веществ и, в частности, на выброс сажи. Данный процесс обусловлен разнообразными факторами - конструкцией двигателя, свойствами топлива и атмосферными воздействиями. На приведенной ниже схеме показаны исходные и производные вещества, образующиеся в процессе сгорания дизельного топлива в двигателе.

1

Всасываемый воздух:
О₂ - кислород, N₂ - азот, Н₂О - вода (влага, содержащаяся в воздухе)

Отработавший газ:

О₂ - кислород, N₂ - азот, Н₂О - вода, СО₂ - углекислый газ, СО - окись углерода, НС - углеводороды, SO₂ - двуокись серы, NO_x - оксиды азота, РМ - сажа

Отработавшие газы дизельного двигателя содержат вещества, обладающие различной степенью вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Безвредными являются вещества, уже присутствующие в атмосфере - кислород, азот и вода.

Углекислый газ, также содержащийся в атмосфере, составляет границу между вредными и безвредными веществами. Хотя он и не ядовит, но увеличение его концентрации является одной из причин парникового эффекта. Вредными веществами являются: окись углерода, углеводороды, двуокись серы, оксиды азота и сажа.

Частицы

Частицами называются все мелкие твердые и жидкие частицы, образующиеся при истирании, измельчении, эрозии, конденсации и неполном сгорании топлива. Данные процессы приводят к образованию частиц различной формы, величины и структуры. Частицы приобретают характер вредных веществ, если они настолько малы, что находятся в газах во взвешенном состоянии и могут повредить здоровью человека.

Сажа

В процессе сгорания топлива в дизельном двигателе образуются частицы сажи. Частицы сажи представляют собой микроскопически малые углеродные частицы диаметром примерно 0,05 мкм. Ядро их состоит из чистого углерода. Вокруг ядра располагаются различные углеводородные соединения, металлоксиды и сера. Некоторые углеводородные соединения рассматриваются как вредные для здоровья. Точный состав сажи зависит от применяемой технологии двигателя, условий эксплуатации и топлива.

Образование сажи
Образование сажи в дизельном двигателе определяется отдельными процессами сгорания дизельного топлива, такими как подача воздуха, впрыск, распространение зоны горения. Качество сгорания зависит от образования смеси воздуха и топлива. В определенных зонах камеры сгорания может наблюдаться переобогащение смеси вследствие недостатка кислорода. В этом случае сгорание будет неполным, что приведет к образованию сажи.