Ближайшее будующее дизельного двигателя
Рассуждение о том, что дизельное топливо в РФ имеет крайне низкое качество, можно рассматривать как некоторую противоположность точке зрения ряда депутатов мэрии города Париж о том, что использование дизельного топлива в Париже и его пригородах следует запретить ввиду неудовлетворительной экологической ситуации в регионе. А ещё в общественной жизни Франции имеется такой забавный персонаж, этакая Инна Чурикова – г-н Noel Mamere, который пытается продвинуть законодательный проект о налоге на автомобили с дизельными моторами в 3€ с каждой лошадиной силы.
Подробнее – материал г-жи Cecile Michaut, о дизельных моторах европейских легковых автомобилей и LCV, опубликованный в сентябрьском номере журнала Science et Avenir.
42.000 преждевременных смертей во Франции
Дизельные моторы стали любимцами французов по причине их мягкого налогового обложения. На днях ситуация стала предметом острейшей дискуссии во Франции. Установлено, что семь новых автомобилей из десяти работают на дизельном топливе. В то же время - именно повсеместное использование дизельного топлива могло быть, согласно оценкам одного из последних докладов Европейской комиссии – причиной 42.000 преждевременных смертей во Франции. Отдельные политики принимают ситуацию очень близко к сердцу, например - Anne Hidalgo, первый помощник мэра Парижа и кандидат на будущих муниципальных выборах, заявляет, что «нужно покончить с дизелем в Париже». В действительности, сторонников дизельных моторов и их противников вполне могут примирить выработанные Европейским Союзом нормы Евро-6, которые должны вступить в силу в сентябре 2014 года.
Евро-6
Выбросы вредных веществ должны быть решительно сокращены. Предыдущие нормы, с момента их введения в 1993 году, были нацелены на сокращение трёх видов загрязнения: угарного газа (СО, монооксид углерода CO – токсичный газ, блокирует работу красных кровяных телец по переносу кислорода), несгоревшие углеводороды из состава топлива (СН, некоторые из которых, например – бензол, канцерогенны) и мелкие (менее 0.01 мм в диаметре) частицы сажи, которые считаются основной причиной смертей, вызванных автомобильным загрязнением.
А окислы азота?
Оставалась ещё одна «тёмная сила» – окислы азота (NOx), вредный и раздражающий дыхательные пути газ, в состав которого входят монооксиды азота (NO) и диоксиды азота (NO2). Отныне их выхлоп будет ограничен значением 80 миллиграммов на километр пути против значения 180 миллиграммов, действующего в настоящее время. Указанное сокращение было объявлено ещё в 2007 году и заставило автомобильных инженеров отработать новые технологии детоксикации выхлопных газов. Так, 17 апреля Peugeot (PSA) объявил о введении на своих автомобилях системы SCR. Назначение новой технологии – трансформация окcидов азота в стандартный ди-азот (N2). Своё место в производстве автомобилей Peugeot она получит с конца 2013 года.
Является ли технология SCR идеальной?
Существенное преимущество SCR состоит в том, что её использование не увеличивает потребление топлива. Этот аргумент является решающим для всех тех, кто выбирает дизельное топливо по причине его малого потребления по сравнению с бензином. Более того – применение SCR даёт дополнительную экономию топлива за счёт оптимизации работы двигателя. Pierre Macaudiere, эксперт Peugeot по системам нейтрализации выхлопных газов, заверяет: «Использование SCR позволяет экономить 2-4% топлива по сравнению с аналогичным мотором без SCR”. Причина состоит в том, что оксидов азота при сгорании топлива образуется тем больше, чем быстрее и эффективнее сгорает топливо. Так что в отсутствие системы SCR инженеры-конструкторы вынуждены ограничивать эффективность работы дизельного мотора, чтобы остаться в допустимых пределах выбросов оксидов азота (NOx). Введение дополнительной системы нейтрализации выхлопных газов снимает ограничения по оксидам азота и позволяет оптимизировать работу двигателя.
Не все так гладко ...
С другой стороны – система SCR имеет громоздкую и тяжёлую по весу реализацию, которая предполагает установку дополнительного бака с раствором мочевины, подающий насос и инжектор для её впрыска в выхлопной тракт. Специальная система подогрева не позволяет раствору мочевины замёрзнуть зимой, встроенная система управления устанавливает режим впрыска мочевины так, чтобы содержание оксидов азота NOx на выходе соответствовало нормам. Бак с мочевиной нужно регулярно заправлять.
Именно поэтому Peugeot, например, приняло решение устанавливать вместительный бак – объёмом 20 литров – чтобы дозаправки не были слишком частыми. Стоимость всей системы не уточняется, но можно предполагать, что она не может быть меньше нескольких сотен евро.
Renault, Toyota, Ford – каждый приспосабливается по-своему
Перед лицом такого рода обстоятельств инженеры других автомобильных марок ведут себя более сдержано. Так, Renault приняло решение использовать SCR только в случае тяжёлых автомобилей, которые выбрасывают больше NOx – коммерческих и 4х4. Ко всем другим, в т.ч. и автомобилям типа monospace, применяется другая технология – ловушка NOx (NOx Trap), смысл которой – собрать и связать окислы азота NOx в специальной ёмкости. Технология предполагает использование драгоценных металлов и ... впрыск порций горючего для очистки ёмкости каждые 2-3 минуты. Результатом является увеличение потребления дизельного топлива на 2-5% по сравнению с «классическим» дизельным мотором – весьма неприятное обстоятельство в ситуации, когда экономия топлива является приоритетной задачей всех автомобильных инженеров. Toyota, делится г-н Francois-Alexandre Lafossas, главный «моторист» Toyota Motor Europe, работает над продвижением совокупности технологий с целью выбрать оптимальное решение. У VW некоторые модели, например - Golf GTD, уже соответствуют нормам Евро-6 за счёт использования ловушки NOx. Opel и Ford так же голосуют за эту технологию.
Выбор технологии определяется объёмом двигателя
«Для маленьких моторов и маленьких автомобилей конструкторы предпочитают ловушку NOx по причине недостаточного места «на борту» для установки бака мочевины. Существенное значение имеют ценовые факторы» - отмечает Stephane Raux, IFP, руководитель проекта по нейтрализации выхлопных газов. В то время как стоимость ловушки практически пропорциональна объёму мотора, компоненты системы SCR имеют постоянную стоимость. Даже несмотря на то, что автопроизводители уклоняются от обсуждения стоимости тех или иных технологических решений, систему SCR можно оценить в 300 евро, сумма достаточно высока для системы обработки выхлопных газов, далеко не все автопроизводители рискнут включить её в цену автомобиля. Стоимость ловушки NOx для автомобиля среднего размера – аналогична. Указанные цифры должны стать ниже по мере того, как технологии будут становиться массовыми.
Новый протокол испытаний может изменить расклад
К 2017 году должен вступить в действие новый протокол стандартизованной оценки потребления топлива и выбросов выхлопных газов – WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures, вводится в Европе, Японии и Индии). Действующий в настоящее время протокол NDEC (введён в 1973 году) не учитывает энергичные ускорения, скорости выше 120 км/час, парковки и, таким образом, недооценивает на 10-20% реальные выбросы автомобилей.
Инновации
Новый протокол, полнее учитывающий детали, будет способствовать продвижению более эффективной при высоких скоростях системы SCR, в противовес технологии улавливания NOx. Тем не менее, можно предполагать, что последние инновации могут обеспечить перемирие сторон – некоторые команды конструкторов, например – Renault, работают над созданием систем SCR нового типа, в которые мочевина будет поступать не из бака. Предполагается, что аммиак в объёмах, достаточных для очистки ловушек NOx, будет генерировать сам двигатель при определённых режимах работы.
Евро 6 – нормы 2014 года
Нормы Евро 6, которые должны вступить в силу с сентября 2014 года, устанавливают ограничения по окислам азота NOx в 80 мг/км. Кроме SCR и ловушек NOx существуют и другие системы нейтрализации выхлопных газов: технология каталитического окисления сокращает выбросы несгоревших углеводородов CH и угарного газа СО, в то время как фильтр мелких частиц работает против содержащихся в выхлопных газах взвесей, которые, в случае дизельных моторов, представляют собой наиболее токсичную составляющую.
|
