В последние несколько лет повышенное внимание
общественности направлено на борьбу с проблемам экологии. За регулирование
содержания вредных веществ и примесей в выхлопных газах автомобилей и грузовой
техники отвечают экологические стандарты Евро. Самый новый стандарт на
сегодняшний день – Евро-6.
Рассматривая эффективность новых стандартов, важно
упомянуть, что, согласно цифрам, на сегодняшний день количество вредных
выбросов в пределов стран Евросоюза сократилось на 28% по сравнению с 1992
годом, когда был впервые введен стандарт Евро-1.
Евро-6:
что это такое?
Евро-6 — новый экологический стандарт,
который пришел на смену предыдущему поколению (Евро-5).
Он определяет еще большее количество
требований к выхлопным газам автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями
по сравнению со своим предшественником. Прежде всего это касается содержания
оксидов азота, которые выбрасываются дизельными двигателями в атмосферу.
Все государства-члены ЕС с 1 сентября 2015
года перешли на экологический стандарт Евро-6. С того момента каждый новый
автомобиль, сходящий с конвейера, должен быть переоборудован под новые нормы по
экологии и выбросам.
Интересный факт: в 2014 группа итальянских ученых
под эгидой Всемирной организации здравоохранения году провела любопытный
эксперимент, в результате которого выяснилось, что три зажженные сигареты за полчаса
горения в закрытом гараже объемом 60 м3 выделяют бóльшую концентрацию вредных веществ,
чем работающий там же в течение того же времени дизельный двигатель легкового
автомобиля класса Евро-6.
Евро-6:
история вопроса
Фактически, прообраз евро-стандарта
безопасности появился в 1988 г.
Тогда утвердили регламент, по которому
необходимо было снижать показатели выхлопных газов грузового автотатранспорта.
Особое внимание уделяли CO (окись углерода), остаточным углеводородам (НС) и
оксиду азота (NOx).
Первый экологический стандарт Евро-1 был
принят в ЕС в 1992 году, а вступил в силу годом позднее, в 1993-ем. Первый
стандарт регулировал содержание CO, СН и NO в выхлопах и распространялся на все
транспортные средства, включая спецтехнику, которые ввозили, производили или
продавали на территории Евросоюза.
Введенный в 1995 году стандарт Евро-2 ужесточил нормы выброса CO почти втрое. Принятые Евросоюзом в 1999-м нормы Евро-3 регламентировали снижение уровня выбросов еще на 30-40 %, а для бензиновых двигателей также появились ограничения на количество углеводородов в выхлопе. Нормы Евро-4 заработали в ЕС в 2005 году — тогда выхлопы стали чище еще на 65-70 %. В 2009 году Евросоюз ввел в действие стандарт Евро-5, из-за которого существенно уменьшилось количество взвешенных частиц в выхлопе дизельных двигателей и были внедрены нормы на летучие органические вещества в бензиновых двигателях.
Каковы последствия перехода к стандарту Евро-6?
Ознакомимся с применёнными технологиями у 7 главных производителей грузовой
техники: DAF, IVECO, MAN, MERCEDES, RENAULT, SCANIA и VOLVO.
DAF XF Euro-6
На базе двигателей PACCAR MX 12,9 л компания
DAF использует двигатели нового поколения, соответствующие стандарту Евро-6.
В PACCAR MX-13 применена технология впрыска
топлива с общей топливораспределительной рампой, турбокомпрессор с изменяемой
геометрией и система рециркуляции отработавших газов. Система дополнительной
обработки ОГ с каталитическим нейтрализатором DeNOx и активным сажевым фильтром
(DPF) была разработана для достижения эффективности работы и низкого расхода
топлива за счет обеспечения оптимальной температуры и состава отработавших
газов в любом рабочем режиме. Таким образом, вместо активной регенерации по
возможности применяется пассивная регенерация.
Lвигатель PACCAR MX-13 в модели XF Euro 6 имеет несколько версий: 300 кВт/410
л.с., 340 кВт/460 л.с. и 375 кВт/510 л.с. — с высокими показателями крутящего
момента от 2000 до 2500 Нм, доступного в широком диапазоне оборотов двигателя
(1000–1425 об/мин).
При разработке новой трансмиссии компания
руководствовалась концепцией поддержания низкого расхода топлива на уровне
двигателей Euro 5 ATe без сокращения срока службы (номинальный максимальный пробег
1,6 млн км) и без увеличения времени простоя автомобиля (интервалы обслуживания
до 150000 км).
Двигатели Euro 6 PACCAR MX оборудованы
модифицированными механическими и полуавтоматическими 12- и 16-ступенчатыми
коробками передач производства ZF для группы PACCAR. Новые функциональные
возможности полуавтоматических трансмиссий включают EcoRoll и Fast Shift,
которые повышают удобство управления автомобилем и снижают расход топлива и
количество выбросов CO2. То же самое относится и к новым задним мостам с
обновленными передаточными числами бортовой передачи с увеличенным интервалом
для более низких оборотов двигателя.
IVECO
Stralis Hi-Way Euro-6
Флагманская линейка Stralis Hi-Way Евро-6 представлена автомобилями с дизельными двигателями Cursor объемом 9, 11 и 13 л и мощностью от 310
до 560 л.с., а также версии CNG с двигателем Cursor 8 мощностью от 270 до 330 л.с., работающим на сжатом метане. Кроме
того, были сертифицированы модификации с передней и задней пневматической
подвеской, а также шасси и седельный тягач для перевозки опасных грузов.
В 2013 году Stralis Hi-Way был удостоен звания «Грузовик года» в частности благодаря
применению уникальной технологии избирательной каталитической
нейтрализации Hi-eSCR (Selective Catalytic Reduction), с
помощью которой и достигается стандарт Евро-6. При этом рециркуляция
отработавших газов (EGR) не используется.
Высокая эффективность работы системы Hi-eSCR была достигнута главным образом благодаря точному дозированию
впрыска компонента AdBlue и контролю температурного режима в выпускном тракте.
Все компоненты, задействованные в процессе избирательной каталитической
нейтрализации, имеют высокую точность изготовления и качество используемых
материалов. Отдельно стоит отметить следующие улучшения: оптимизация
газодинамики выхлопных газов и впрыска реагента AdBlue; модернизация алгоритма
впрыска AdBlue; высокочувствительные датчики содержания вредных веществ в
выхлопных газах; коррекция дозировки впрыска AdBlue для компенсации старения
SCR-катализатора.
Ключ к оптимизации процесса сгорания, а
следовательно, уменьшению вредных выбросов также лежит в повышении степени
сжатия рабочей смеси и высокого давления впрыска. Для этого в двигателях Cursor
были проведены серьезные доработки блока цилиндров и ГБЦ (головки блока
цилиндров), применены более прочные компоненты, увеличена пропускная
способность системы охлаждения и рабочий объем цилиндров.
Двигатели Tector и Cursor получили систему
впрыска Common Rail последнего поколения, обеспечивающую давление впрыска до
2200 бар. Новый электронный блок управления двигателем поддерживает работу с
системами SCR и DPF (сажевый фильтр). Кроме того, на всех двигателях
усовершенствованы компоненты моторного тормоза с целью повышения чистоты
выхлопа и эффективности торможения двигателем.
MAN TGX Euro 6
Тягачи MAN TGX отвечают последним экологическим
стандартам Евро 6. Более того, теперь автомобиль получил возможность проверять
качество не только топлива, но и аммиачного заменителя AdBlue.
Все это стало возможным благодаря двигателям
D26 и D38. Агрегат D26 имеет рабочий объем 12,4 л и предлагается в вариантах
420 л. с. (2100 Нм), 460 л.с. (2300 Нм) и 500 л. с. (2500 Нм), а мотор D38 –
15,2-литровый и доступен в вариантах 540 л. с. (2700 Нм), 580 л. с. (2900 Нм) и
640 л. с. (3000 Нм).
Двигатели D26 получили двойной турбонаддув,
что обеспечивает высокий максимальный крутящий момент в широком диапазоне
оборотов. Что же касается моторов D38, то здесь применяется функция TopDown
(ниспадаюющее охлаждение), которая лучше охлаждает цилиндры и повышает
износостойкость. Купольные клапаны также отличаются увеличенным ресурсом.
С двигателями работает автоматическая коробка
передач MAN TipMatic. Функция SmartShifting минимизирует прерывания мощности,
например, при переключениях на подъеме. Стандартное программное обеспечение
PROFI может быть заменено на специальное FLEET, которое предназначено для
больших автопарков. Последнее помогает минимизироваться разницу в стиле
вождения нескольких водителей, работающих на одной машине, и таким образом
увеличить ресурс и снизить расход топлива.
Турбодизельные двигатели D26 и D38 благодаря
усовершенствованной конструкции потребляют меньше топлива – на 2,5 и 1,9%
соответственно. Однако это не предел. Можно заказать тягач в исполнении
EfficientLine3, который позволяет сэкономить до 6,35% топлива, по сравнению с
обычной версией.
VOLVO FH LNG/FM LNG Euro 6
Грузовики Volvo FH LNG и
Volvo FM LNG снабжены новыми газовыми двигателями Volvo G13C, которые работают
по циклу Дизеля (они оснащены системой впрыска Common Rail и двухтопливными
форсунками с отдельными соплами для газа и дизельного топлива). А это означает,
что грузоперевозчики, выбирающие автомобиль на газе, не жертвуют при этом
ходовыми качествами, топливной эффективностью или надежностью.
Газовый двигатель Volvo G13C
мощностью 460 л.с. имеет крутящий момент 2300 Нм, а для версии мощностью 420
л.с. крутящий момент составляет 2100 Нм. Такими же характеристиками обладают
аналогичные дизельные двигатели Volvo. Более того, расход топлива у новых
двигателей сравним с дизельными двигателями Volvo, но на 15-25% меньше, чем у
традиционных газовых.
В новых двигателях Volvo
G13C применяется природный газ в форме СПГ (сжиженного природного газа) или
биогаз, известный также как био-СПГ. Основой для этих видов топлива является
метан. При использовании биогаза вредное воздействие на климат уменьшается
практически на 100%, а при использовании природного газа - на 20%.
В процессе работы топливо
испаряется и превращается в газ перед подачей в двигатель. Для воспламенения
газа в момент подачи в цилиндры дополнительно подается небольшое количество
дизельного топлива. Для снижения выбросов CO2 на 100% требуется замена
ископаемого дизельного топлива на гидрированные растительные масла в сочетании
с био-СПГ.
Оператор тяжелых
грузоперевозок, покрывающий расстояние 120 тыс. км ежегодно, может сократить
уровень выбросов CO2 на 18-20 тонн в год при использовании природного газа
вместо дизельного топлива. Если учесть, что только за прошедший год в ЕС было
зарегистрировано более 264 тыс. тяжелых грузовиков, это создает огромный
потенциал для существенного сокращения уровня вредных выбросов от тяжелого
коммерческого транспорта по всему миру.
RENAULT T Euro 6
Магистральная линейка тягачей Renault T/T
High усовершенствована доработанными двигателями Евро 6 Step D, рабочим объемом
11 и 13 л – DTI 11 и DTI 13 cоответственно. На самых мощных версиях, в 480 и
520 л.с. появились модернизированные инжекторы 7-го поколения. Регенерация
происходит теперь на более низких температурах. Модернизирована система смазки,
которая в частности, получила дополнительные 4 л масла. В итоге увеличены
интервалы его замены, а расход топлива сократился на 0,5% (для двигателей DTI
13 – на 1%).
Если брать в целом все улучшения, то
экономичность машин с новыми двигателями улучшилась на 3%. И в этом также
заслуга новой системы Eco Cruise Control, которая получила иное программное
обеспечение и более широкий алгоритм переключения под ту или иную скорость.
Только это дополнительно экономит до 1% топлива. Так, например, круиз-контроль
может работать в диапазонах скоростей: 78 – 88 км/ч; 83 – 90 км/ч и в жестко
фиксированном на 89 км/ч. Наиболее экономичным является второй режим, а самым
скоростным, понятно, третий.
Помогает сэкономить топливо и адаптивная
система круиз-контроля Optivision, которую также модернизировали. Теперь
система более точно подстраивает работу трансмиссии под топографию местности
благодаря интегрированным картам с высоким разрешением. При этом достигается
100-процентная география покрытия даже в туннелях, где не ловит GPS. Интересно,
что система самообновляется, получая сигналы от машин, двигающихся по
определенному маршруту.
SCANIA R450 Euro 6
Седельные тягачи стандарта Евро-6 оснащены
двигателями DC13 148 объемом 12,7 л, максимальная мощность которых составляет
450 л.с., а максимальный крутящим моментом – 2350 Н/м (при 1000-1300 об/мин.).
Система впрыска топлива – «Common Rail» улучшает экономию топлива на 5%, но
требует от владельца использования определенного вида топлива с содержанием
серы не более 10 мг/кг. В Беларуси такое топливо можно найти, чего не скажешь о
России или Казахстане.
Одним из основных преимуществом двигателей
Scania Евро-6 является применение системы SCR –избирательной каталитической
нейтрализации вредных веществ в отработавших газах – без использования рециркуляции
отработавших газов (EGR), что позволяет снизить расход топлива. Важно отметить,
что нейтрализации вредных веществ достигается не за счет впрыска значительного
большего объема реагента ADBlue, а за счет более чистого сгорания топлива. В
отличие от своих конкурентов, которые комплектуют свои двигатели Евро-6
турбонагнетателем с изменяемой геометрией лопастей компания «Scania CV»
продолжает использовать «турбину» с привычной фиксированной геометрией
лопастей. Ее ремонт или замена обходится перевозчику примерно в 2 раза дешевле.
MERCEDES Actros Euro 6
12,8-литровый рядный 6-цилиндровый мотор модели
Actros оснащается вторым
поколением системы впрыска X-Pulse. Система непосредственного впрыска топлива с
напорным усилителем в инжекторе после модернизации позволила увеличить
максимальное давление в топливной магистрали с 900 до 1160 бар, что привело к
увеличению максимального давления впрыска до 2700 бар.
Использование асимметричного впрыска позволило в обычном режиме движения подавать на инжекторы всех шести цилиндров одинаковое количество топлива. Если при низких нагрузках необходима регенерация сажевого фильтра, устанавливается высокий коэффициент EGR в районе 50%, чтобы увеличить температуру отработавших газов. Во избежание неполного сгорания, которое привело бы к высокой пропорции твердых частиц в отработавших газах, количество топлива плавно снижается в первом, втором и третьем цилиндрах и увеличивается в четвертом, пятом и шестом цилиндрах.
Асимметричный турбонагнетатель собственного
производства имеет турбину с постоянной геометрией. К тому же он обходится без
регулятора давления наддува, что упрощает его конструкцию. Чтобы обеспечить
быстрый рост давления нагнетания, отработавшие газы из четвертого, пятого и
шестого цилиндров направляются непосредственно на турбину без обходных путей. С
другой стороны, определенное количество отработавших газов из первого, второго
и третьего цилиндров используется для рециркуляции газов, чтобы уменьшить
количество выбросов NOx.
Двигатели развивают минимум 2000 Нм
крутящего момента на частоте вращения немногим ниже 800 мин-1. В зависимости от
характеристики мощности крутящий момент, близкий к максимальному, достигается
уже в пределах 800–950 мин-1. Так называемая «полка» крутящего момента стала
протяженней.
Настройки двигателей, развивающих 421, 449,
476 л. с., дополнены тремя версиями с «повышенным крутящим моментом». Эти
двигатели при необходимости способны развивать дополнительные 200 Нм крутящего
момента, когда задействована высшая передача автоматизированной КП Меrсеdеs
PowerShift 3.
Всего с 2011 года, когда был представлен
новый Actros стандарта Евро-6 с системой РРС (Predictive Powertrain Control —
«Прогнозируемое управление силовым агрегатом»), адаптивным круиз-контролем ACC
и новым поколением двигателей, средний расход топлива снизился на 13%, по
сравнению с предшествующим поколением Actros.
В дополнение к этому стоит заметить, что
систематическая настройка двигателя на низкий расход топлива приводит к росту
выбросов NOx. Эта проблема решается с помощью технологии SCR. Таким образом,
расход реагента AdBlue находится на одном уровне с двигателями,
соответствующими более раннему стандарту Евро-5, — примерно на уровне 5% от
расхода топлива.
В итоге: снижение расхода топлива на 3%
приводит всего лишь к незначительному увеличению количества намного более
дешевого AdBlue, который необходим для снижения выбросов. При обычном годовом
пробеге, составляющем 130 000 км для магистрального тягача, и расходе примерно
28,5 л/100 км и полной загрузке каждый грузовик Меrсеdеs-Benz Actros с
двигателем ОМ471 последнего поколения экономит около 1100 литров топлива в год
и выбрасывает на три тонны меньше СО2.
Грузовики
Евро 6 меньше загрязняют, больше экономят топливо, но и стоят дороже
Использование различных
систем (аккумуляторная топливная система, SCR, EGR, фильтр для частиц)
позволяют не только снизить загрязнение окружающей среды, но также снизить
потребление топлива. Производители грузовых автомобилей подсчитали, что
потребление топлива со стандартом евро: снизилось от 2 до 6% по сравнению с
грузовиками стандарта Евро 5.
Эти успехи укрепляют веру в борьбу за
экологию и снижение потребления топлива, но также имеют свою цену: грузовики
Евро 6 в среднем на 10% дороже грузовиков Евро 5. Расходы на техническое
содержание в тоже время остались без изменений, а качество элементов позволяет
рассчитывать на более долгий срок службы, и менее дорогое содержание. Общие
затраты на владение или TCO (Total Cost of Ownership) будут снижены.
Однако есть и негативный момент, который
связан с общим весом транспортного средства стандарта Евро-6 и его
грузоподъёмности: использование различных систем и модификаций, борющихся с
вредными выбросами, приводит к увеличению массы автомобилем и, следовательно, к
потере грузоподъёмности.
