Екологічні норми «Євро»

На початку 90-х років минулого століття уряди європейських країн почали розробляти систему заходів для поліпшення екологічної безпеки. Виробників автомобілів і автомобільних двигунів зобов’язали поетапно вдосконалювати свою продукцію з метою зменшення шкідливих викидів із вихлопними газами. Встановлені вимоги до максимальних викидів двигунів внутрішнього згоряння отримали назву «Євро» і, залежно від ступеня жорсткості вимог, носять назву: «Євро-1», «Євро-2», «Євро-3», «Євро-4», «Євро-5». «Євро-6» (екологічні сертифікати відповідності). Під час роботи двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) відбувається перетворення хімічної енергії рідких та газоподібних видів палива у теплову, а потім — у механічну енергію. При згорянні палива в циліндрах двигунів утворюються нетоксичні (водяна пара, вуглекислий газ) і токсичні речовини. Останні є продуктами згоряння або побічних реакцій, що протікають за високих температур, найшкідливіші компоненти — оксид вуглецю СО, вуглеводні Cm Hn, оксид азоту (NO і NO2), що зазвичай позначаються NOX, та сажа С.
   Екологічні норми токсичності відпрацьованих газів (ВГ) двигунів транспортних засобів «Євро» є системою, яка контролює рівень токсичності відпрацьованих газів автомобільних двигунів та встановлює норми токсичності, яким мають відповідати автомобілі та інша техніка в країнах ЄС. Стандарти «Євро» були вперше введені Європейською економічною комісією (ЄЕК) ООН у 1993 р. Норми токсичності «Євро-1» встановили граничний вміст викидів оксидів вуглецю та сумарних викидів незгорілих вуглеводнів і оксидів азоту, а для дизельних двигунів — сажі. Виробників автомобілів зобов’язали надавати гарантію щодо дотримання екологічних параметрів протягом пробігу автомобілем 80 тис. км. З метою приведення показників до норми на старих автомобілях почали встановлювати каталітичні нейтралізатори в процесі експлуатації, а з транспортних засобів, не обладнаних такими пристроями, стягали вищі податки.
   Введення норми «Євро-2», згідно з якими вимоги щодо викидів в атмосферу були збільшені в середньому в 1,5 раза, змусило виробників перейти на бензинові двигуни із системами впорскування палива і каталітичними нейтралізаторами. Вимогам «Євро-2» не відповідають автомобілі, обладнані карбюраторними двигунами, а також інжекторними без каталізатора. Положення «Євро-2» регламентують не тільки токсичність газів, що викидаються після згоряння палива, а й склад повітряного середовища навколо автомобіля. Для цього передбачена відповідна система вловлювання парів бензину (екологічні сертифікати відповідності).
   За нормами «Євро-3», які, на відміну від норм «Євро-2», окремо встановили екологічні параметри холодного запуску, перевірку вихлопу починають проводити з температури -7°С (до цього перевірку ВГ проводили за прогрітого двигуна). Введення цієї норми потребувало зміни розташування каталізатора: для того щоб він швидко досяг потрібної робочої температури, його монтують якомога ближче до двигуна. Також, починаючи з норм «Євро-3», автомобілі слід обладнувати бортовими діагностичними системами для контролю токсичності ВГ: водій має бути сповіщений у разі несправності або погіршення роботи системи контролю токсичності ВГ, що може спричинити підвищення токсичності ВГ понад допустиму межу.
Для дотримання норм токсичності, які сьогодні діють в Європі (екологічний стандарт «Євро-5»), було вдосконалено систему подавання палива (безпосереднє впорскування, зміна тиску впорскування), що дало змогу двигуну ефективніше спалювати робочу суміш. Встановлення каталізаторів, уловлювачів твердих часток відпрацьованого палива дало змогу ефективно доокислювати неповністю згорілу робочу суміш та якісніше очищувати ВГ. Для двигунів вантажних автомобілів, автобусів, сільськогосподарської техніки для вирішення питання очищення відпрацьованих газів було запропоновано два варіанти: перший — впровадження системи рециркуляції вихлопних газів EGR (Exhaust Gas Recirculation). Суть полягає в тому, що частина ВГ після охолодження знову надходить до впускного колектора, де змішується з повітрям і надходить у циліндр двигуна. Це дає змогу проводити спалювання за низьких температур, що, своєю чергою, зменшує вміст оксиду азоту, підвищений вміст якого спричинює висока температура в камері згоряння. Але водночас утворюються часточки сажі, для вловлювання яких потрібно застосовувати сажовий фільтр.
Другий варіант — технологія очищення ВГ завдяки системі вибіркової каталітичної нейтралізації SCR (Selective Catalytic Reduction). Технологія SCR передбачає використання спеціального розчину AdBlue на основі дистильованої води і сечовини, який упорскується у вихлопні гази перед тим, як вони проходитимуть каталітичний нейтралізатор. Після реакції в каталізаторі оксиди азоту розкладаються, і на виході ми отримуємо нешкідливий азотний газ та водяні пари. Для досягнення норм «Євро-4» обсяг внесення розчину AdBlue становить 3–4% обсягу палива, а для досягнення вимог екологічного стандарту «Євро-5» — приблизно 5–7%. Керування системою відбувається за допомогою електроніки, що контролює токсичність ВГ, їхню температуру, режим роботи двигуна, обчислюючи для цього потрібну кількість реагенту.
Використання тієї чи іншої технології має свої переваги та недоліки: так, для технології SCR — це додаткове застосування ще одного витратного матеріалу, тому на борту слід мати ще один бак для нього. Крім того, навіть у ЄС інфраструктура заправляння AdBlue ще недостатньо розвинена.
У технології EGR проблем із використанням додаткової речовини немає, проте для охолодження і повторного подавання частини ВГ потрібно затратити певну потужність, яку слід відібрати у двигуна. Також на двигунах, які працюють із системою EGR, потрібно застосовувати паливо вищої якості.
   З першого січня 2014 р. в ЄС діятиме новий екологічний стандарт стандарт — «Євро-6». Сертифікат «Євро-6» передбачає зменшити викиди вуглекислого газу до 120 г/км. Виробники двигунів зазначають, що для досягнення нової норми на двигунах, можливо, будуть використовувати системи як EGR, так і SCR або EGR+SCR, а також застосовувати сажові фільтри.
Вдосконалення систем із зменшення токсичності ВГ ще не дає гарантії того, що їхня токсичність відповідатиме встановленим нормам. Для отримання високих результатів щодо зниження токсичності ВГ потрібно паралельно підвищувати вимоги до якості палива та саму якість палива. В Європі створені стандарти для автомобільного бензину — EN 228 та дизельного палива — EN 590. Перші редакції цих стандартів були ухвалені 1993 р. і забезпечили виконання норм токсичності «Євро-1». І практично кожного разу, з прийняттям чергової норми, також підвищували вимоги до палив. Зокрема, з 1996 р. діяв стандарт якості автомобільного бензину — EN 228:04 («Євро-2»), у 2000 р. запроваджено стандарт EN 228:99 («Євро-3»), а з 2005 р. набрав чинності EN 228:04 ( екологічний стандарт «Євро-4»). Вимоги до якості дизельного палива: 1996 р. — EN 590:96 («Євро-2»), 2000 р. — EN 590:99 («Євро-3»), 2005 р. — EN 590:04 ( стандарт евро «Євро-4»).
   В Україні нові екологічні правила — норми «Євро-2» — набрали чинності з 2006р., закон України «Про деякі питання ввезення на митну територію України транспортних засобів». Відповідно до цього закону, заборонено пропуск на нашу митну територію (з метою вільного обігу) та першу реєстрацію в Україні транспортних засобів, що не відповідають екологічним нормам «Євро-2». Також планують запровадити такі ж санкції для автомобілів, що не відповідають екологічним нормам евро :   «Євро-3» — з 1 січня 2012 р.,  Євро-4» — з 2014 р., «Євро-5» — з 2016 р., «Євро-6» — 2018 р.
Щодо якості палива, то на сьогодні в Україні діють Держстандарти: ДСТУ 4839-2007 «Бензини автомобільні підвищеної якості. Технічні умови» та ДСТУ 4840-2007 «Паливо дизельне підвищеної якості. Технічні умови». Паливо, виготовлене за цими стандартами, відповідає вимогам «Євро-4». Нові стандарти якості палива вступили в силу з 1 липня 2012 р., проте уряд пропонує відкласти заборону на використання палива «старого» екологічного стандарту («Євро-3») до 2017 р. Нові екологічні стандарти «Євро-4» пропонується ввести в обіг до 2021 р., а термін для «Євро-5» узагалі не обмежено. Таким чином в уряді вкотре гальмують введення в Україні нових, підвищених, стандартів якості палива, пояснюючи це неспроможністю деяких вітчизняних нафтопереробних заводів випускати палива відповідної якості.
Проте не слід забувати, що використання палива підвищеної якості «Євро-4» та «Євро-5» технікою, що не відповідає цим вимогам із токсичності ВГ, призводить лише до витрат на виробництво даних палив, а не до зниження токсичності відпрацьованих газів. А ефективне вирішення проблем екології можливе лише за комплексного вирішення питання у нерозривному ланцюзі «автомобіль — паливо». Екологічні норми «Євро» — це норми, під які підпадають бензинові та дизельні двигуни автомобілів. Для двигунів позашляхової техніки, до яких належить і сільськогосподарська, розроблено серію власних стандартів Stage. Чим це зумовлено і які вимоги висувають ці норми, поговоримо в наступному числі журналу.

А. Сухина,
a.sukhina@univest-media.com