Бензиновые моторы активно переходят на прямой впрыск
бензина, когда топливо подается не во впускной коллектор, а прямо в камеру
сгорания. Очень часто прямой впрыск бензина идет в комбинации с турбонаддувом,
и хотя технология очень сложная и дорогая, производители идут на это ради экологии,
в первую очередь, для снижения расхода топлива и связанных с ним выбросов СО2.
И вот немецкая организация TUV Nord по
заказу немецкого агентства «Транспорта и экологии» провела анализ экологичности
двигателей с прямым впрыском, обнаружив у них серьезный недостаток: очень
высокие выбросы твердых частиц. Их
количество оказалось в 1000 раз выше, чем в выхлопе бензинового мотора с
обычным впрыском, и даже выше, чем у дизелей.
Поясню, что вредные выбросы ДВС состоят в основном из
угарного газа СО, несгоревших углеводородов CnHm, окислов азота NOx и твердых частиц PM – все эти вещества токсичны. Есть
также углекислый газ СО2, который не токсичен, но, как считают некоторые,
усиливает парниковый эффект (увеличивает рассеивание солнечного света в
атмосфере).
Так вот, если с выбросами СО, NOx и CnHm в бензиновых двигателях научились справляться с помощью
трехкомпонентных нейтрализаторов, то твердые частицы долгое время оставались за
кадром, потому что классический бензиновый мотор выбрасывает их очень мало.
Твердые частицы больше заботили производителей дизелей.
Сами по себе твердые частицы – это углерод, сажа, что-то
вроде мелко измельченного активированного угля. Казалось бы, что в них
вредного, уголь ведь наоборот используют для очистки воздуха или воды. Но в
этом и проблема: растворенный выхлопных газах «уголь» собирает на свою
поверхность половину таблицы Менделеева, а попадая в организм человека, щедро
делится ей. Самая большая опасность – раковые заболевания органов дыхания, и
для крупных городов твердые частицы представляют серьезную проблему: они
накапливаются в поверхностях, попадают в воду, вдыхаются людьми
непосредственно.
Исследование TUV Nord
проводила на трех моторах: Ford
1.0 EcoBoost (125 л.с.),
Hyundai 1.6 GDI (135 л.с.), Renault 1.2 Energy TCe (115
л.с.). Во всех случаях выбросы твердых частиц оказались выше, чем у сравнимых
дизелей, и не укладывались в нормы Euro6c
2017 года. Во время исследования тестовые двигатели прошли 17-24 тысячи км.
Что интересно, самый маломощный мотор – Renault TCe –
оказался рекордсменом по выбросам, тогда как лучшие результаты выдал «ЭкоБуст».
Собственно, количество твердых частиц зависит не столько от объема мотора, сколько
от организации рабочего процесса. Они появляются, когда еще недостаточно перемешанное
с воздухом топливо подвергается экстремальным температурам и коксуется: водород
выгорает, а углерод «слипается» в микрохлопья, активно абсорбирующие вредные
вещества. В обычном бензиновом ДВС топливо и воздух перемешиваются еще в
коллекторе и к началу сгорания представляют гомогенную смесь. В двигатели с
прямым впрыском время на смесеобразования на порядок меньше, отсюда – описанные
проблемы.
Полученный результат весьма досаден, потому что с точки
зрения нас, обывателей, двигатель с прямым впрыском – это гловняк. Он дорог,
требователен к топливу, а порой не слишком надежен. Главный мотив для их
внедрения – экология, но и здесь обнаружилась серьезная брешь.
Вообще ситуация не уникальна: очень часто улучшение одного
экологического параметра ухудшает другой. Например, для снижения выбросов
угарного газа желательна обедненная смесь, но это же увеличивает выбросы
окислов азота. Точно также NOx
растет при установке оптимального с точки зрения экономичности угла опережения
зажигания, поэтому иногда двигателисты жертвуют экономичностью ради снижения
выбросов.
Авторы исследования предлагаю конструктив: установку сажевых
фильтров на бензиновые моторы с прямым впрыском. По оценкам, это увеличит
стоимость на 40-130 евро и никак не скажется на экологичности, но упорство, с
которым производители игнорируют эту рекомендацию, создает впечатление, что не
все так просто.
В любом случае, имеет прекрасную иллюстрацию того, какой
ценой дается экология. Простых рецептов создания чистого мотора нет: улучшая
одно, мы ухудшаем другое, и в конечном итоге все упирается в сложность и
стоимость конструкции.
В этом же исследовании отмечается, что из-за маленьких
хитростей производителей, экологичность моторов в реальной жизни хуже, чем во
время тестов. При сертификации используются все лазейки, чтобы уложиться в
очередной порог норм «Евро». Например, оценка выбросов происходит на стенде,
который имитирует нагрузку на реальный автомобиль при его движении. Эта
нагрузка, естественно, индивидуальна для каждой модели, и соответствующую
характеристику снимают отдельно. И вот тут появляется поле для читерства:
например, можно снять эту характеристику с машины, обутой в экономичные шины,
накачанные до высокого давления. Соответственно, стенд будет «думать», словно
шасси автомобиля тратит меньше энергии на качение, чем на самом деле.
Экология – мощная тема для манипуляций и политической борьбы.
При этом каждый шаг на экологическом поле выливается в колоссальные расходы
производителей, а в конечном итоге – нас с вами. Поэтому при выборе целей и
методов нужно быть весьма осторожными, иначе машины могут не только подорожать,
но и проиграть старым образцам по какому-то из экологических параметров.
Но однако маховик запущен и резко остановить его может разве
что мировой кризис не дай бог каких масштабов. В Европе более 400 тысяч человек
ежегодно гибнет от болезней, вызванных загрязнением воздуха, а масштаб истерии
насчет СО2 – отдельная
песня. Так что бой за экологию продолжится, и нас остается надеяться, что
здравый смысл будет брать верх над политиканством.
|
