ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ТРИПТИХ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ТРИПТИХ
ТЕХНИКА
ДАЙДЖЕСТ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ТРИПТИХ
Неувязка "зеленоватого" автомобиля - взор из Европы.
Аркадий АЛЕКСЕЕВ, Миша КОЗЛОВ
ЧАСТЬ 1-ая, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
Приблизительно сначала 50-х годов население земли в первый раз, пожалуй, поняло, что его сфера обитания, такая обычная и естественная, может быть разрушена. К середине последующего десятилетия неувязка встала во весь рост - неслыханные ранее масштабы автомобилизации привели к тому, что в городках стали остро чувствовать недочет незапятнанного воздуха. Родившееся тогда слово "сумел" очень емко отражало типичную атмосферу огромных городов, охваченных маревом авто "испарений". Полицейским-регулировщикам выдали противогазы, а для обыденных прохожих где-то установили автоматы незапятнанного воздуха: бросил несколько монеток - и можешь на минуту-другую "перевести дух".
Общественность ("зеленоватые") забила тревогу, тема экологии бурно дискуссировалась в прессе, с парламентских трибун - и, естественно, автоконцернам пришлось реагировать, чтоб поменять ситуацию к наилучшему.
Сходу обусловилось несколько направлений. Основное, естественно, - подвергнуть ревизии саму концепцию бензинового двигателя. Если до тех пор важным показателем совершенства мотора считали его тяговые свойства, то сейчас пришлось во главу угла ставить чистоту выхлопа, полноту сгорания горючего, экономичность...
Конструкторы занялись фазами газораспределения, качеством подготовки консистенции, формой камеры сгорания. Рвение спаливать все более бедную смесь уперлось в порог детонации, и здесь уж ничего не оставалось, как завлекать к расчету камеры сгорания сложные динамические модели - скажем, организовывать вращение заряда и его локальное обогащение, идти на другие хитрости.
Скоро появились системы впрыска горючего (еще пока во впускной коллектор) и каталитический нейтрализатор отработавших газов (катализатор). Журнальчик не раз писал о его устройстве. Современный катализатор - это глиняний монолит, пронизанный обилием каналов, поверхность которых покрыта слоем алюминия, а на него, в свою очередь, нанесены химически активные драгоценные металлы (родий, палладий, платина). На долю последних приходится до 60% себестоимости устройства. Конкретно благодаря им происходят нужные хим реакции - окисление монооксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов (СН), также сокращение количества окиси азота (NOx). В трехкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий "борется" с NOx. Кстати, родий - субпродукт при получении платины - более ценный в этой троице. И конкретно его сначала "отравляет" свинец, находящийся в бензине.
В конструкции катализатора употребляют другие хим элементы, повышающие эффективность 3-х главных, - никель, участвующий в реакции с NOx, железо, также церий.
На 1-ый взор может показаться, что установка катализатора решает все экологические трудности. Но "зеленоватые" продолжили пришествие и нашли-таки в нем недостаток. Температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в границах 250-350°С. Время же, нужное для разогрева, может достигать нескольких минут и находится в зависимости от типа автомобиля, метода его эксплуатации и температуры воздуха. Прохладный катализатор фактически неэффективен - как следует, нужно уменьшить время заслуги температуры активации. И снова инженеры взялись за дело.
Компания "Эмитек" разработала технологию обогрева катализатора массивным электронным сопротивлением. Основанная на этом принципе модель катализатора "6С" (либо "Эмикэт") была установлена на "БМВ-Альпина В12". Подогреватель на железной опоре крепится снутри катализатора; его мощность - от 0,5 до 2, время от времени 4 кВт, зависимо от величины сопротивления (от 0,05 до 0,35 Ом). Для примера, элемент в 1,5 кВт разогревает катализатор до 400°С за 10 секунд.
Компания ЭCИA пошла другим методом и предложила пусковой катализатор. Он располагается в особом ответвлении выпускной системы, имеет наименьшие, чем основной, размеры и, стало быть, прогревается резвее, после этого приводит в рабочее состояние "старшего брата".
Чтоб понизить вредные выбросы при пуске прохладного мотора, время от времени используют также интегрированный в катализатор адсорбер углеводородов. Как рабочая температура достигнута, последние "освобождаются" и окисляются самим катализатором. Посреди схожих устройств можно именовать нейтрализатор "Эдкэт" компании "Делфай" либо "Пума" компании "Корнинг".
А вот еще одна неувязка. Чем беднее рабочая смесь, тем ниже эффективность катализатора в отношении NOx. Для СО и СН - оборотная картина: при обогащенной либо богатой консистенции не происходит их полного окисления. В текущее время разрабатываются системы, адсорбирующие окиси азота, которые действуют по принципу ловушки: высвобождение NOx происходит тогда, когда достигается стехиометрическое (обычное) соотношение рабочей консистенции (около 1:15). Так, к примеру, работает катализатор мотора "D4" компании "Тойота".
Естественно, доводкой катализаторов "экологические" заботы конструкторов транПодвесканых средств не ограничиваются. Скажем, чтоб при равномерном движении умерить аппетит (и, естественно, выбросы) восьмицилиндрового "Порше-928", инженеры экспериментировали с отключением цилиндров. "Фольксваген" пошел еще далее - у серийного "Гольфа-III Экоматик" мотор и совсем отключался при любом подходящем случае - движении накатом, остановке у светофора - и оживал с нажатием на педаль газа.
Тут мы преднамеренно не заостряем внимание на решениях будущего дня - гибридных силовых установках, электромобилях и других идеях, связанных с отказом от ДВС на автомобиле. Эти разработки если и станут массовыми, то только лет через 10-15, а то и больше, но до того времени мы принуждены, по меткому выражению 1-го из коллег-журналистов, "шевелить поршнями". Добавим, что уже принятые меры оказались достаточно эффективны - по последней мере, смога в Европе сейчас фактически нет.
ЧАСТЬ 2-ая, Соц
Обеспокоенное экологическими неуввязками общество, естественно, позаботилось о подходящем инструментарии, чтоб оценить вред окружающей среде от автомобиля. Сначала появились сложные и массивные хим газоанализаторы (они, можно сказать, пришли прямиком из лабораторий химиков), потом - более малогабаритные и четкие термохимические (их прямой потомок - лямбда-зонд - на данный момент есть чуть ли не на каждом европейском автомобиле), сейчас вошли в употребление инфракрасные (с ними вы встречаетесь на техосмотре в ГАИ). Для дизелей сконструировали нефелометры (у нас их именуют "дымомеры"), измеряющие плотность выхлопа, другими словами число несгоревших частичек сажи. Что далее? Далее начали выслеживать экологическую обстановку в масштабе больших городов, видимо, не за горами и общемировые исследования загрязнения воздуха.
Можно отметить определенную закономерность последних 2-ух десятилетий. Чуть, казалось бы, инженеры и автоконцерны приблизятся к решению некий экологической трудности - тотчас появляются 10-ки новых. Удалось совладать с СО? А вот, пожалуйте - СН и NOх. Вопрос решается? Как вам канцерогены, озон, наночастицы... У кого-либо может даже появиться мировоззрение, что авто становятся все более небезопасными. Меж тем, это ошибочно: узнаваемый спец Андрэ Дуо, один из управляющих Французского института нефти, заявляет: "Сейчас авто загрязняют окружающую среду в 7-10 раз меньше, чем ранее, но ведь до этого не было и настолько совершенной измерительной аппаратуры".
Неувязка состоит к тому же в том, что тогда многие вещества совсем не числились такими вредными, как демонстрируют современные исследования. Вот, скажем, дизель. Пару 10-ов годов назад его считали чуть не образцом чистоты. Позже обнаружилось, что здоровью вредят частички сажи размером 10 микрон. Далее - больше. В системе смазки плунжеров ТНВД обычно использовали характеристики серы, входящей в дизельное горючее. Сейчас же на нее накладывают табу: при сгорании такового горючего появляется сернистый ангидрид SO2, другие вредные соединения. Ну и с сажей дело оказалось еще труднее, чем виделось поначалу: "Ранее считали, что поперечник наночастиц составляет 10 микрон, в то время как в реальности они имели размер 1 микрон", - гласит тот же Андрэ Дуо. А это совершенно другое дело: такие частички, не задерживаясь в верхних дыхательных путях, попадают прямиком в легкие и могут вызвать целый букет очень небезопасных болезней.
Так небезопасен ли все-же автомобиль? Спецы предпочитают использовать в качестве единицы измерения вредного воздействия тех либо других причин не людскую жизнь как таковую, а... непрожитые годы. Для примера возьмем французскую статистику: 300 смертей в год, предпосылкой которых стало, как считают, загрязнение атмосферы, составляют менее 100 непрожитых лет. Кто-то произнесет: меркантильная математика. Может быть, но стоит сопоставить эти данные с цифрами утрат, вызванных другими причинами: пассивное курение - 10 тыщ лет; самоубийства посреди молодежи - 400 тыщ лет; активное курение - 1 миллион лет!
ЧАСТЬ 3-я, Финансовая
А что все-таки, фактически, производители автомобилей? Может показаться, что общественность практически выламывает им руки, заставляя делать все более экологически незапятнанные авто. Вы тоже так думаете? Зря - ведь, по правде говоря, вся эта гонка авто фирмам... прибыльна!
Посудите сами. Надежность и ресурс современных автомобилей год от года растут. Стала нормой шестилетняя гарантия на кузов, коробка без какого-нибудь обслуживания способна работать сотки тыщ км, движок, смазанный самыми современными маслами, тоже проживет не меньше. Как провоцировать покупку нового авто? Ведь снижать общий выпуск машин нельзя: скажем, в Германии каждый седьмой работающий так либо по другому связан с автопромом - если выпускаются "излишние" авто, стало быть, имеются и "излишние" работники?
Со времени написания "Капитала" обруганный капитализм научился решать многие свои трудности. И делему кризиса перепроизводства - тоже. Нужно обосновать обладателю, что его нестарая еще машина смертельно вредоносна для природы - и для него самого. Он не поддается на уговоры "зеленоватых"? Что ж, тогда хорошо подействует завышенный налог на "старье на колесах". Согласитесь - куда лучше платить проценты по кредиту и ездить на совсем новеньком автомобиле, чем растрачивать те же Энциклопедия грузовых автомобилей на высочайший "экологический" налог. В последнем случае правительство приплатит будущему покупателю - нет, далековато не только лишь из-за любви к чистому воздуху. Это - плата за поддержание уровня производства и, стало быть, за отсутствие соц потрясений.
Итак, "экологическая гонка" в разгаре, и любая компания стремится проявить себя на этом поприще - ведь общепонятные "зеленоватые" рассуждения служат таким прекрасным фоном для маркетинговых призывов...
Нет, создатели совсем не против того, чтоб автоконцерн был кровно заинтересован в улучшении экологических характеристик собственной продукции. Это просто потрясающе! Выигрывают все - не считая, может быть, каждого определенного покупателя: автомобиль с катализатором, электрическим впрыском и т. д. приметно дороже, чем, как говорится в рекламе, "обыденный". Один европейский журнальчик ядовито увидел по этому поводу: "У вас будет катализатор. Только за эту стоимость придется обойтись без Abs, подушек безопасности..."
С другой стороны, вправе ли этот самый клиент пенять - если признано, что автомобиль, мягко говоря, не улучшает экологическую ситуацию? И позже - стоит осуждать автопроизводителей? Ведь циничное рвение к совершенству все таки лучше бескорыстного "хоть травка не расти".
По материалам журналов
"Ауто, мотор унд шпорт" (Германия), "Ревю текник отомобиль"
(Франция).
Установка компании "Бош" для сертификационных испытаний автомобилей: 1 - тормоз; 2 - маховик; 3 - выхлопная труба автомобиля; 4 - воздушный фильтр; 5 - канал дополнительного воздуха; 6 - охладитель; 7 - датчик температуры; 8 - датчик давления; 9 - турбокомпрессор; 10 - ресивер; 11 - измерительные и выпускные трубы.
ТЕХНИКА
ДАЙДЖЕСТ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ТРИПТИХ
Неувязка "зеленоватого" автомобиля - взор из Европы.
Аркадий АЛЕКСЕЕВ, Миша КОЗЛОВ
ЧАСТЬ 1-ая, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
Приблизительно сначала 50-х годов население земли в первый раз, пожалуй, поняло, что его сфера обитания, такая обычная и естественная, может быть разрушена. К середине последующего десятилетия неувязка встала во весь рост - неслыханные ранее масштабы автомобилизации привели к тому, что в городках стали остро чувствовать недочет незапятнанного воздуха. Родившееся тогда слово "сумел" очень емко отражало типичную атмосферу огромных городов, охваченных маревом авто "испарений". Полицейским-регулировщикам выдали противогазы, а для обыденных прохожих где-то установили автоматы незапятнанного воздуха: бросил несколько монеток - и можешь на минуту-другую "перевести дух".
Общественность ("зеленоватые") забила тревогу, тема экологии бурно дискуссировалась в прессе, с парламентских трибун - и, естественно, автоконцернам пришлось реагировать, чтоб поменять ситуацию к наилучшему.
Сходу обусловилось несколько направлений. Основное, естественно, - подвергнуть ревизии саму концепцию бензинового двигателя. Если до тех пор важным показателем совершенства мотора считали его тяговые свойства, то сейчас пришлось во главу угла ставить чистоту выхлопа, полноту сгорания горючего, экономичность...
Конструкторы занялись фазами газораспределения, качеством подготовки консистенции, формой камеры сгорания. Рвение спаливать все более бедную смесь уперлось в порог детонации, и здесь уж ничего не оставалось, как завлекать к расчету камеры сгорания сложные динамические модели - скажем, организовывать вращение заряда и его локальное обогащение, идти на другие хитрости.
Скоро появились системы впрыска горючего (еще пока во впускной коллектор) и каталитический нейтрализатор отработавших газов (катализатор). Журнальчик не раз писал о его устройстве. Современный катализатор - это глиняний монолит, пронизанный обилием каналов, поверхность которых покрыта слоем алюминия, а на него, в свою очередь, нанесены химически активные драгоценные металлы (родий, палладий, платина). На долю последних приходится до 60% себестоимости устройства. Конкретно благодаря им происходят нужные хим реакции - окисление монооксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов (СН), также сокращение количества окиси азота (NOx). В трехкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий "борется" с NOx. Кстати, родий - субпродукт при получении платины - более ценный в этой троице. И конкретно его сначала "отравляет" свинец, находящийся в бензине.
В конструкции катализатора употребляют другие хим элементы, повышающие эффективность 3-х главных, - никель, участвующий в реакции с NOx, железо, также церий.
На 1-ый взор может показаться, что установка катализатора решает все экологические трудности. Но "зеленоватые" продолжили пришествие и нашли-таки в нем недостаток. Температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в границах 250-350°С. Время же, нужное для разогрева, может достигать нескольких минут и находится в зависимости от типа автомобиля, метода его эксплуатации и температуры воздуха. Прохладный катализатор фактически неэффективен - как следует, нужно уменьшить время заслуги температуры активации. И снова инженеры взялись за дело.
Компания "Эмитек" разработала технологию обогрева катализатора массивным электронным сопротивлением. Основанная на этом принципе модель катализатора "6С" (либо "Эмикэт") была установлена на "БМВ-Альпина В12". Подогреватель на железной опоре крепится снутри катализатора; его мощность - от 0,5 до 2, время от времени 4 кВт, зависимо от величины сопротивления (от 0,05 до 0,35 Ом). Для примера, элемент в 1,5 кВт разогревает катализатор до 400°С за 10 секунд.
Компания ЭCИA пошла другим методом и предложила пусковой катализатор. Он располагается в особом ответвлении выпускной системы, имеет наименьшие, чем основной, размеры и, стало быть, прогревается резвее, после этого приводит в рабочее состояние "старшего брата".
Чтоб понизить вредные выбросы при пуске прохладного мотора, время от времени используют также интегрированный в катализатор адсорбер углеводородов. Как рабочая температура достигнута, последние "освобождаются" и окисляются самим катализатором. Посреди схожих устройств можно именовать нейтрализатор "Эдкэт" компании "Делфай" либо "Пума" компании "Корнинг".
А вот еще одна неувязка. Чем беднее рабочая смесь, тем ниже эффективность катализатора в отношении NOx. Для СО и СН - оборотная картина: при обогащенной либо богатой консистенции не происходит их полного окисления. В текущее время разрабатываются системы, адсорбирующие окиси азота, которые действуют по принципу ловушки: высвобождение NOx происходит тогда, когда достигается стехиометрическое (обычное) соотношение рабочей консистенции (около 1:15). Так, к примеру, работает катализатор мотора "D4" компании "Тойота".
Естественно, доводкой катализаторов "экологические" заботы конструкторов транПодвесканых средств не ограничиваются. Скажем, чтоб при равномерном движении умерить аппетит (и, естественно, выбросы) восьмицилиндрового "Порше-928", инженеры экспериментировали с отключением цилиндров. "Фольксваген" пошел еще далее - у серийного "Гольфа-III Экоматик" мотор и совсем отключался при любом подходящем случае - движении накатом, остановке у светофора - и оживал с нажатием на педаль газа.
Тут мы преднамеренно не заостряем внимание на решениях будущего дня - гибридных силовых установках, электромобилях и других идеях, связанных с отказом от ДВС на автомобиле. Эти разработки если и станут массовыми, то только лет через 10-15, а то и больше, но до того времени мы принуждены, по меткому выражению 1-го из коллег-журналистов, "шевелить поршнями". Добавим, что уже принятые меры оказались достаточно эффективны - по последней мере, смога в Европе сейчас фактически нет.
ЧАСТЬ 2-ая, Соц
Обеспокоенное экологическими неуввязками общество, естественно, позаботилось о подходящем инструментарии, чтоб оценить вред окружающей среде от автомобиля. Сначала появились сложные и массивные хим газоанализаторы (они, можно сказать, пришли прямиком из лабораторий химиков), потом - более малогабаритные и четкие термохимические (их прямой потомок - лямбда-зонд - на данный момент есть чуть ли не на каждом европейском автомобиле), сейчас вошли в употребление инфракрасные (с ними вы встречаетесь на техосмотре в ГАИ). Для дизелей сконструировали нефелометры (у нас их именуют "дымомеры"), измеряющие плотность выхлопа, другими словами число несгоревших частичек сажи. Что далее? Далее начали выслеживать экологическую обстановку в масштабе больших городов, видимо, не за горами и общемировые исследования загрязнения воздуха.
Можно отметить определенную закономерность последних 2-ух десятилетий. Чуть, казалось бы, инженеры и автоконцерны приблизятся к решению некий экологической трудности - тотчас появляются 10-ки новых. Удалось совладать с СО? А вот, пожалуйте - СН и NOх. Вопрос решается? Как вам канцерогены, озон, наночастицы... У кого-либо может даже появиться мировоззрение, что авто становятся все более небезопасными. Меж тем, это ошибочно: узнаваемый спец Андрэ Дуо, один из управляющих Французского института нефти, заявляет: "Сейчас авто загрязняют окружающую среду в 7-10 раз меньше, чем ранее, но ведь до этого не было и настолько совершенной измерительной аппаратуры".
Неувязка состоит к тому же в том, что тогда многие вещества совсем не числились такими вредными, как демонстрируют современные исследования. Вот, скажем, дизель. Пару 10-ов годов назад его считали чуть не образцом чистоты. Позже обнаружилось, что здоровью вредят частички сажи размером 10 микрон. Далее - больше. В системе смазки плунжеров ТНВД обычно использовали характеристики серы, входящей в дизельное горючее. Сейчас же на нее накладывают табу: при сгорании такового горючего появляется сернистый ангидрид SO2, другие вредные соединения. Ну и с сажей дело оказалось еще труднее, чем виделось поначалу: "Ранее считали, что поперечник наночастиц составляет 10 микрон, в то время как в реальности они имели размер 1 микрон", - гласит тот же Андрэ Дуо. А это совершенно другое дело: такие частички, не задерживаясь в верхних дыхательных путях, попадают прямиком в легкие и могут вызвать целый букет очень небезопасных болезней.
Так небезопасен ли все-же автомобиль? Спецы предпочитают использовать в качестве единицы измерения вредного воздействия тех либо других причин не людскую жизнь как таковую, а... непрожитые годы. Для примера возьмем французскую статистику: 300 смертей в год, предпосылкой которых стало, как считают, загрязнение атмосферы, составляют менее 100 непрожитых лет. Кто-то произнесет: меркантильная математика. Может быть, но стоит сопоставить эти данные с цифрами утрат, вызванных другими причинами: пассивное курение - 10 тыщ лет; самоубийства посреди молодежи - 400 тыщ лет; активное курение - 1 миллион лет!
ЧАСТЬ 3-я, Финансовая
А что все-таки, фактически, производители автомобилей? Может показаться, что общественность практически выламывает им руки, заставляя делать все более экологически незапятнанные авто. Вы тоже так думаете? Зря - ведь, по правде говоря, вся эта гонка авто фирмам... прибыльна!
Посудите сами. Надежность и ресурс современных автомобилей год от года растут. Стала нормой шестилетняя гарантия на кузов, коробка без какого-нибудь обслуживания способна работать сотки тыщ км, движок, смазанный самыми современными маслами, тоже проживет не меньше. Как провоцировать покупку нового авто? Ведь снижать общий выпуск машин нельзя: скажем, в Германии каждый седьмой работающий так либо по другому связан с автопромом - если выпускаются "излишние" авто, стало быть, имеются и "излишние" работники?
Со времени написания "Капитала" обруганный капитализм научился решать многие свои трудности. И делему кризиса перепроизводства - тоже. Нужно обосновать обладателю, что его нестарая еще машина смертельно вредоносна для природы - и для него самого. Он не поддается на уговоры "зеленоватых"? Что ж, тогда хорошо подействует завышенный налог на "старье на колесах". Согласитесь - куда лучше платить проценты по кредиту и ездить на совсем новеньком автомобиле, чем растрачивать те же Энциклопедия грузовых автомобилей на высочайший "экологический" налог. В последнем случае правительство приплатит будущему покупателю - нет, далековато не только лишь из-за любви к чистому воздуху. Это - плата за поддержание уровня производства и, стало быть, за отсутствие соц потрясений.
Итак, "экологическая гонка" в разгаре, и любая компания стремится проявить себя на этом поприще - ведь общепонятные "зеленоватые" рассуждения служат таким прекрасным фоном для маркетинговых призывов...
Нет, создатели совсем не против того, чтоб автоконцерн был кровно заинтересован в улучшении экологических характеристик собственной продукции. Это просто потрясающе! Выигрывают все - не считая, может быть, каждого определенного покупателя: автомобиль с катализатором, электрическим впрыском и т. д. приметно дороже, чем, как говорится в рекламе, "обыденный". Один европейский журнальчик ядовито увидел по этому поводу: "У вас будет катализатор. Только за эту стоимость придется обойтись без Abs, подушек безопасности..."
С другой стороны, вправе ли этот самый клиент пенять - если признано, что автомобиль, мягко говоря, не улучшает экологическую ситуацию? И позже - стоит осуждать автопроизводителей? Ведь циничное рвение к совершенству все таки лучше бескорыстного "хоть травка не расти".
По материалам журналов
"Ауто, мотор унд шпорт" (Германия), "Ревю текник отомобиль"
(Франция).
Установка компании "Бош" для сертификационных испытаний автомобилей: 1 - тормоз; 2 - маховик; 3 - выхлопная труба автомобиля; 4 - воздушный фильтр; 5 - канал дополнительного воздуха; 6 - охладитель; 7 - датчик температуры; 8 - датчик давления; 9 - турбокомпрессор; 10 - ресивер; 11 - измерительные и выпускные трубы.