ТЕХНИКА
/ЭКОЛОГИЯ
ТВЕРДЫЙ КУРС ЕВРО
РЕЧЬ НЕ О ДЕНЬГАХ, А О НОРМАХ ТОКСИЧНОСТИ.
НА ПОРОГЕ — УЖЕ ЕВРО IV
ТЕКСТ / МИХАИЛ ГЗОВСКИЙ
НА СТАРТ...
Начиная с 1995 года, всем продаваемым в Европе автомобилям полагалось отвечать нормам токсичности Евро I. Это был лишь первый шаг на пути, рассчитанном на долгие годы. Именно Евро I оговаривали такие важные условия, как соответствие нормам не только нового, но и уже намотавшего под сотню тысяч километров автомобиля. Одним высоким качеством сборки машин было уже не обойтись, поэтому принятые требования стали тем стимулом, который привел к весьма заметным изменениям в конструкции.
Прежде всего, это поголовная установка каталитических нейтрализаторов. Их внедрению предшествовало запрещение губительного этилированного бензина — фактически, реорганизация нефтеперерабатывающей промышленности. Впервые был оговорен уровень испарений из топливной системы.
Производители автомобилей, комплектующих, топлива узнали о грядущем «озеленении» не вдруг, поэтому переход к нему оказался не слишком болезненным. Но расслабиться им не дали: всего полутора годами позже автомобильные компании были вынуждены «подгонять» моторы под Евро II. На этом этапе произошло вытеснение одноточечного впрыска более интеллигентным распределенным.
ВНИМАНИЕ...
К 2000 году, когда состоялся переход к Евро III, с которым Европа живет и сегодня, автогиганты подошли каждый со своим багажом идей и наработок. Многие из них так или иначе решают проблему быстрого прогрева каталитического нейтрализатора до рабочей температуры. Этого требует новая методика контроля выбросов: если раньше диагностическое оборудование подключали спустя 40 с после холодного старта, то теперь контроль начинают непосредственно с пуском мотора, причем с недавних пор — при температуре —7°С. Нейтрализатор же, как известно, вполне эффективен лишь при разогреве до нескольких сотен градусов.
Более жесткие «правила игры» заставили конструкторов сначала перенести нейтрализатор ближе к выпускному коллектору, а затем озаботиться теплопроводностью самого коллектора. Например, появились узлы, изготовленные из композитных материалов.
Для более четкого контроля и диагностики систем впрыска многие фирмы стали устанавливать дополнительный датчик кислорода уже после каталитического нейтрализатора; вскоре решились и на применение нейтрализатора-"дублера".
И все же магистральное направление работ — доводка двигателей. Конструкторы стремятся заложить в них запас интеллектуальной «прочности», чтобы избежать дорогостоящей модернизации после введения еще более суровых экологических норм. А их принятие — дело решенное.
МАРШ!
Час «Икс» грядет в январе 2005-го, когда вступят в силу нормы Евро IV. К этому времени, очевидно, придется окончательно отказаться от головок блока с двумя клапанами на цилиндр. Уже сегодня они уступили место трех-, четырех- или даже пятиклапанным. Наиболее актуальны схемы с нечетным числом клапанов, например в двигателях «Мерседеса»: конструкция с двумя впускными и одним выпускным клапаном позволяет повысить температуру в выпускном тракте (по сравнению с четырехклапанной схемой — до 70°).
Настоящую революцию в двигателестроении устроила фирма «Мицубиси»; ей первой удалось реализовать идею впрыска бензина непосредственно в цилиндр, по аналогии с дизельными моторами. Свое ноу-хау японцы запатентовали кодом GDI (кроме того, непосредственно в цилиндры своих моторов подают бензин также системы HPi и FSi соответственно у «Пежо» и «Ауди»), а также ряд других. Отказавшись от приготовления смеси во впускном коллекторе, инженеры «Мицубиси» сумели взять под более строгий контроль процесс сгорания. К тому же технология GDI позволяет сдвигать момент впрыска: на холодном моторе топливо подается в конце такта сжатия, что позволяет в считанные секунды разогревать отработавшие газы до 800 вместо 200°С у традиционных моторов. Как только двигатель полностью прогревается, электроника смещает момент впрыска бензина и выводит мотор на экономичный режим.
Прогрессирует и конструкция нейтрализаторов. Сегодняшние модели так называемых трехкомпонентных систем в состоянии перерабатывать до 90% вредных веществ, содержащихся в выхлопе, однако это не предел. Специалисты «химичат» с составом, наносимым на керамические соты. Последнее нововведение — отказ от платины в пользу родия и палладия, теплопроводность которых выше.
Появляются нейтрализаторы с накопительными резервуарами, не позволяющими неочищенным газам вырваться в атмосферу. Многие фирмы, среди которых БМВ, наладили выпуск нейтрализаторов и лямбда-зондов с электроподогревом. Вообще, прогноз развития нейтрализаторов на ближайшие годы оптимистичен: их КПД, вероятно, удастся довести до 99%.
Но системы питания и выпуска — лишь полдела, ответственность за чистый выхлоп лежит и на системе зажигания. На многоцилиндровых моторах прекрасно зарекомендовала себя схема, при которой каждый цилиндр оснащен двумя свечами. Зачастую они снабжены и персональными катушками зажигания.
Сегодня подобные решения внедряют также на малолитражных двигателях. «Хонда» разработала экономичные 1,2- и 1,4-литровые агрегаты с двумя клапанами (!) и двумя же свечами на цилиндр (ЗР, 2001, № 6). Интервал между импульсами высокого напряжения зависит от оборотов и нагрузки двигателя, что оптимизирует процесс сгорания и снижает риск детонации. Новые моторы уже устанавливают на «Хонду-Джаз».
А ЧТО ЖЕ ДИЗЕЛЬ?
Не остались в стороне от реформ и эти моторы. Все крупные фирмы уже освоили современные системы питания: «коммон рейл», насос-форсунки с электронным управлением. Последние позволяют поднять до немыслимых 2000 атмосфер (200 МПа), что сделано для тончайшего распыления дизельного топлива; отработавшие газы проходят через систему рециркуляции... И все же главную проблему дизельного мотора — обратную пропорциональность между выбросами сажи и количеством окислов азота — решить окончательно до сих пор не удалось.
«Пежо» устанавливает в выпускную систему устройства с реактивами, снижающими температуру разложения накопившейся в специальном нейтрализаторе сажи (ЗР, 2000, №12).
Естественно, существуют методы «электронной борьбы» с токсичными выбросами. Все чаще мы слышим о так называемой системе управления по проводам drive by wire. В решении экологических проблем ее роль очень велика. Скажем, электросвязь между педалью акселератора и дроссельной заслонкой не позволяет последней резко «распахиваться настежь», повинуясь ноге лихого водителя. Желанное ускорение он получит малой кровью... вернее, малым бензином. В глобальном масштабе так сэкономят тысячи тонн топлива! Это не единственная хитрость, которую позволяют совершенные программы управления мотором. Например, кратковременное обогащение смеси дожигает окислы азота, аккумулированные в нейтрализаторе с накопителем.
Напоследок вернемся к денежным вопросам. Европа хочет дышать полной грудью и предпринимает для этого немалые усилия, хотя чистый воздух дорог: Евро IV обойдется в миллиарды евро. Без поддержки государства здесь не обойтись; в других странах на нее рассчитывают... а мы?
«Начинку» нейтрализатора постоянно модернизируют. На смену вспененной керамике все чаще приходит металлическая фольга. Например, «Алюхром» толщиной 0,025 мм с втрое большей плотностью ячеек — до 155 на 1 см2.
Схема механизма газораспределения «Мерседес-Бенц» с тремя клапанами и двумя свечами на цилиндр особенно эффективна на моторах большого объема с восемью и двенадцатью цилиндрами.
Всего лишь умерив «драйверские» амбиции, вполне реально уменьшить выброс СО в несколько раз.
Наполнение цилиндра по рецепту «Ауди»: в зависимости от нагрузки и режима работы мотора варьируется момент впрыска и формирование заряда (двигатель FSi).
Проблему выброса сажи в грузовых дизелях «Вольво» решает установкой модуля, в который входят нейтрализатор и особый керамический фильтр. Этот «тандем» также заменяет глушитель.
НАША СПРАВКА
Россия не стоит в стороне от экологических реформ, проводимых в Европе. И все же отечественная промышленность не в состоянии угнаться за нынешним ростом требований в развитых автомобильных странах. С 1999 года формально на территории России действуют нормы Евро I, а в июле текущего года мы обязаны «дотянуться» и до второго Евро. Только сможем ли? Вероятно, вступит в силу проект, в соответствии с которым наши заводы получат двухлетнюю отсрочку: доля новых автомобилей, соответствующих Евро II, должна будет расти ежегодно и составит 100% к 2004 году.
ТВЕРДЫЙ КУРС ЕВРО
Твердый курс евро
6363