НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
N.Krasnokutskaya, L. L. Myagkov; ed.D. Canova. – M.: Mashinostroenie, 2008. – 496 p
3.Lukanin, V. N. Internal combustion engines: dynamics and engineering / V. N. Lukanin, V. I. Alekseev, M. G. Shatrov. – M.: Higher. wk., 2007. – 400 p.
4.Kania, V. A. overview of the parts of the crank and gas distributing mechanisms of internal combustion engines: a course of lectures / V. A. Kania. – Omsk: SibADI, 2016. – 177 p.
5.Internal combustion engines: Design and strength calculation of piston and combined engines: a textbook for students of technical colleges enrolled in the specialty "internal combustion Engines" / D. N. Cut down, S. I. Efimov, etc.; under the editorship: A. S. Orlin, M. G. Kruglov. – M.: Mashinostroenie, 1984. – 384 p.
6.Kolchin, A. I. Calculation of automobile and tractor engines : textbook. manual for schools / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. – M.: Higher. wk., 2003. – 496 p
7.Pospelov, D. R. Design of internal combustion engines with air cooling / D. R. Pospelov. – M.: Mashinostroenie, 1973. – 352 p.
8.Design and calculation of automotive engines / M. M. Wichert, R. P. Dobrogaev, M. I. Lyakhov, A.V. Pavlov, M. P. Soloviev, Yu. a. Stepanov, V. G. Suvorov; under. ed. by B. A. Stepanova. – M.: State scientific and technical publishing house of engineering literature, 1957. – 604 p.
УДК 574:656.1
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. В статье проанализированы нормативные требования США и Японии в отношении экологических показателей автотранспортных средств, а также методы, 75 описанные в Правилах ООН и Глобальных технических правилах ООН, выявлены их преимущества и недостатки. Проведены испытания нескольких образцов автотранспортных средств
по определению выбросов вредных веществ в соответствии с национальными требованиями России, США, Японии.
Ключевые слова: экологические стандарты, автотранспортное средство, экология, вредоносные вещества, разработка экологических автотранспортных средств.
Введение
Забота об экологии заставила европейские ассоциации по защите окружающей среды шесть раз изменить параметры Женевской конвенции и за последнее десятилетие изменить шесть экологических классов. Основой определения данного параметра автотранспортных средств стало количество выбросов в атмосферу, которые приносят вред природе. На сегодняшний день каждый производитель перед поставкой автотранспортных средств в Европу или в другие страны, участвующие в Конвенции, должен получить сертификат на соответствие определенному экологическому классу.
Технические нормы устанавливают обязательные требования к выбросам в зависимости от экологического класса автотранспортного средства. Внедрение указанных требований должно быть обеспечено на производственном этапе. Оценка соответствия установленным требованиям выполняется на этапе выпуска в обращение торговли автотранспортных средств, до их эксплуатации на территории Российской Федерации.
Стандартизируемые компоненты выбросов были выбраны неслучайно. Углеводороды (СН) в выхлопных газах – это остатки несгоревшего топлива, больше всего они выбрасываются при прогреве двигателя, при резком ускорении, а также при использовании излишне обогащенной топливной смеси. Вместе с ними выделяется токсичный газ без цвета и запаха – тот самый угарный газ (CO) который при концентрации в воздухе более 0.3% может убить человека. Дополняет комплект третий компонент - оксиды азота NOx, которые вступают в реакцию с несгоревшими углеводородами и образуют ядовитый смог, который отравляет жизнь
горожанам. |
http://ttc.sibadi. |
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
Основная часть (сравнительный анализ требований России, США, Японии в отношении выбросов вредных веществ автотранспортными средствами).
Согласно положениям технического регламента " О требованиях к выбросам автотранспортных средств, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ " оценке экологических параметров, подлежат не только новые, впервые вводимые автотранспортные средства, но также и ранее бывшие в эксплуатации техники ввозимые на территории Российской Федерации.
Список требований к экологическому классу для автомобилей [3].
Евро 1. Стал первым шагом к улучшению экологической ситуации. С 1992 года действовал в странах ЕС, Японии и США. Был отменен в 1995 году.
Евро 2. Стандарт значительно ужесточил требования к топливу и к уровню выброса токсинов дизельными и бензиновыми двигателями. С него начала свою заботу об экологии Россия, приняв Евро 2 и соответствующий техрегламент в 2006 году. С этого момента ввоз автомобилей на территорию России, также их производство были невозможны без евро сертификата. Европа же еще в 1999 году сделала следующий шаг и перешла на новые экологические нормы евро и сертификаты.
Евро 3. В очередном стандарте допустимые показатели выброса загрязняющих атмосферу веществ были снижены сразу на 30-40%. Россия приняла его в 2008 году, и здесь он действует по сей день. Отныне предъявлять Евро 3 сертификат на российской таможне – обязательно. Страны ЕС, однако, значительно опережают нашу страну по развитию экологического законодательства.
Евро 4. Евро 4 — экологический стандарт, регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах. Топливо, соответствующее требованиям EN 590 (Евро-4), отличается низким содержанием серы и полициклических ароматических углеводородов, а также более высоким цетановым числом. При использовании данного топлива уменьшается дымность отработанных газов, снижается выброс продуктов сгорания в атмосферу, в частности, твердых частиц, оксидов азота, окиси углерода, несгоревших углеводородов. На рис. 1 показаны в каком году
были введены нормы Евро в России и Европе.
76
Рисунок 1 – Введение норм Евро в России и Европе
Благодаря высокому цетановому числу и низкому содержанию серы оптимизируется процесс сгорания топлива в двигателе, уменьшаются шум и вибрация двигателя, облегчается запуск, предотвращаются коррозионные процессы. Данное топливо предотвращает преждевременный износ деталей двигателя и топливной аппаратуры, может использоваться в любых современных дизельных двигателях.
Сравнение выбросов автотранспортных средств с бензиновым и дизельным двигателями приведены на рис. 2, 3.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
Технический регламент и экологическая классификация автотранспортных средств держится на правилах ЕЭК ООН (Европейская экономическая комиссия ООН). Основными источниками поступающих в Россию подержанных автотранспортных средств являются США Япония. Присвоение экологического класса к американским и японским транспортным средствам делается по исходным сертификационным документам, так же делать с европейскими автотранспортными средствами, не представляется возможной. ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» (Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ») была поставлена задача разработать критерии оценки соответствия технического регламента «О требованиях к выбросам автотранспортных средств, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» [2].
77
Рисунок 2 – Выбросы оксида углерода (СО) в атмосферу
Рисунок 3 – Выбросы оксида азота (NO) в атмосферу |
|
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
Вскоре был принят следующий порядок проведения исследований:
-анализ нормативных требований США и Японии в отношении экологических показателей автотранспортных средств;
-испытания нескольких образцов автотранспортных средств по определению выбросов вредных веществ в соответствии с национальными требованиями России, США, Японии;
-разработка критериев сопоставления нормативных экологических требований США и Японии различного уровня по отношению к требованиям Специального технического регламента «О требованиях к выбросам автотранспортных средств, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ»;
-разработка рекомендаций по определению экологического класса (в соответствии с требованиями регламента) бывших в эксплуатации единичных автотранспортных средств, сертифицированных по требованиям США и Японии.
Анализ законодательств Европы, США и Японии относительно выбросов вредоносных
веществ с отработавшими газами автотранспортных средств показал, что сравнение указанных требований является очень сложной и трудоёмкой задачей, и полноценная взаимосвязь стандартных требований США и Японии относительно европейским почти невозможна. Основные отличия американских и японских законодательств от европейских:
–определения категорий АТС по законодательствам США и Японии [1] ;
–величины предельных выбросов вредных веществ, регламентируемые стандартами США, Японии и Европы;
–есть различие в номенклатуре нормируемых компонентов, выбрасываемых отработавших газов;
–в США нормирование выбросов ВВ осуществляется для пробега 80 000 км и 193 000 км.
ВЕвропе — 80 000 км и 100 000 км, и тд.
Принимая во внимание указанный, для сравнения Правил ЕЭК ООН № 83 -05А, с |
|
требованиями США и Японии следующие предположения были приняты: |
|
– сравнение уровня требований по стандартам Европы, США и Японии было выполнено |
|
только относительно выбросов вредоносных веществ с отработавших газов при имитации |
78 |
городского и загородного движения при нормальных температурных условиях окружающей |
среды (20–30 °С);
–сопоставление требований осуществлялось дифференцированно по выбросам СО, СН и
NOx;
–в качестве критериев сопоставления требований различных стандартов приняты отношения фактических удельных выбросов отдельных компонентов отработавших газов (г/км) к их предельным значениям по соответствующим стандартам.
Для получения сопоставимых результатов был проведен цикл испытаний нескольких автомобилей (табл. 1) по Правилам ЕЭК ООН № 83-05А (табл. 2), стандартам США (табл.3) и Японии [1].
Таблица 1 – Параметры испытанных автотранспортных средств
Модель |
LADA-11183 |
LADA-2110 |
Chevrolet GMT |
Sangyong DJ |
|
(L11183) |
(L2110) |
900 Tahoe (Th) |
Kyron (SK) |
||
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Категория |
М1 |
М1 |
M1G |
M1G |
|
Снаряженная масса, кг |
1080 |
1040 |
2610 |
1965 |
|
Полная масса, кг |
1555 |
1545 |
3300 |
2530 |
|
Экологический класс |
3 |
3 |
4 |
3 |
|
Объем двигателя, л |
1,568 |
1,6 |
5,328 |
2,295 |
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ
Таблица 2 – Результаты испытаний и относительные доли выбросов NOx по Правилам ЕЭК ООН № 83-05А
|
|
АТС |
Выброс , г/кг |
Норма, г/км |
Относительная доля |
|
||
|
|
выброса NOX от нормы, % |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L11183 |
0,037 |
|
0,15 |
24,7 |
|
|
|
|
L2110 |
0,037 |
|
0,15 |
24,7 |
|
|
|
|
Th |
0,025 |
|
0,21 |
11,9 |
|
|
|
|
SK |
0,095 |
|
0,21 |
45,2 |
|
|
|
Таблица 3 – Относительные доли выбросов NOx при испытаниях по Федеральному |
|
||||||
стандарту США |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АТС |
|
Выброс, г/кг |
|
Норма, г/км |
Относительная доля |
|
|
|
|
|
выброса NOX от нормы, % |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L11183 |
|
0,037 |
|
0,15 |
24,7 |
|
|
|
L2110 |
|
0,037 |
|
0,15 |
24,7 |
|
|
|
Th |
|
0,025 |
|
0,21 |
11,9 |
|
|
|
SK |
|
0,095 |
|
0,21 |
45,2 |
|
С 2008 года ведется разработка автотранспортных средств, безвредных для окружающей среды. В рабочей группе по разработке концепции рассмотрели несколько вариантов. Один из первого рассмотренного варианта воздействия на окружающую среду в полном жизненном цикле (выбросы вредоносных веществ, потребление энергии, и т.д.), включая добычу, обработку и поставку топлива, полезных ископаемых, необходимых для производства автотранспортных средств, собственно изготовление транспортного средства, вплоть до его утилизации (концепция Well to Wheels, WTW).
Стало ясно, что практическое внедрение данной концепции является чрезвычайно трудным, 79 и в обозримом будущем это едва возможно. Поэтому было решено сделать в первой стадии оценку экологических индикаторов и эффективность власти транспортного средства в ходе его эксплуатации — с момента выпуска в поток торговли до его утилизации включительно (понятие
Бака к Колесам, TTW). Оценку предлагалось производить по единому универсальному показателю, выраженному количеством баллов по 100-бальной шкале. В качестве критериев были выбраны: выбросы CO2, выбросы нормируемых вредоносных веществ, уровень шума, приспособленность к утилизации. Каждому из указанных параметров было предложено установить весовые факторы — предельное количество баллов, соответственно: 40, 30, 20, 10 (в сумме 100 баллов) [2].
В дальнейшем этот подход был признан излишне упрощенным. Весовая оценка каждого из указанных компонентов весьма субъективна и может по разному оцениваться в различных регионах и в различные периоды времени. В результате принято решение вообще отказаться от концепции установления единого универсального параметра совместимости транспортного средства с окружающей средой (табл. 5). Принято решение не применять терминов типа «экологически чистый» автомобиль. Каждый из указанных параметров признано оценивать отдельно и независимо от остальных по 100-бальной шкале, чтобы избежать субъективизма в оценках. Автомобили с высокими оценками по соответствующим параметрам принято определять как, например, автотранспортное средство с низкими выбросами СО2, автотранспортное средство с низкими выбросами вредных веществ и т.д. Оценка автомобилей по соответствующим параметрам должна производиться на добровольной основе с целью предоставления потребителю объективной информации о соответствующих показателях автомобиля. Например, как вариант, рассматривается такая схема ранжирования выбросов
СО2 (табл. 4).
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |