Воскресенье, 17 февраля 2019

Экологическое законодательство и требования потребителей

Экологическое законодательство регулирует уровень выбросов двигателей внутреннего сгорания, что неизбежно приводит к серьезному пересмотру конструкций автомобильных двигателей. Новые двигатели предъявляют повышенные требования к спецификациям моторных масел, что, в свою очередь, повышает требования к базовым маслам, присадкам и компонентам моторных масел.

000028

Помимо этого, потребители (по большей части это автотранспортные предприятия) диктуют свои требования к автомобильным двигателям. Естественно, что основным требованием потребителей является сокращение эксплуатационных затрат, таких, например, как расходы на топливо и техническое обслуживание. Для более глубокого понимания последних тенденций в экологическом законодательстве давайте попробуем подробнее рассмотреть состав отработавших газов дизельного двигателя. На рисунке представлена упрощенная схема работы дизельного двигателя. В двигатель подается воздух, который в основном состоит из кислорода, азота и водяных паров, а также топливо, в составе которого присутствуют различные углеводороды и сера. В процессе работы двигателя образуются выхлопные газы.

000029

Что же в составе отработавших газов является вредным, а что не очень? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе. Состав отработавших газов дизельного двигателя можно условно разбить на две части - регулируемые законодательством выбросы и нерегулируемые.

 К регулируемым выбросам относятся: К нерегулируемым выбросам относятся:
углеводороды диоксид углерода
диоксид серы водяной пар
оксид углерода кислород
твердые частицы азот
оксиды азота

Если проанализировать соотношение регулируемых и нерегулируемых выбросов дизельного двигателя, то мы обнаружим, что регулируемые выбросы составляют менее процента от всех выбросов. Таким образом, можно заметить, что до настоящего времени основные усилия экологического законодательства были направлены на крайне малую часть выбросов дизельного двигателя. Основной упор делался на борьбу с твердыми частицами и оксидами азота, как с наиболее вредными для здоровья человека. Нерегулируемые до недавнего времени выбросы составляют более 99% от общего числа. Наиболее опасным из них является углекислый газ или диоксид углерода, о котором мы поговорим немного позже.

000030

Давайте посмотрим на то, каким образом происходило ужесточение норм экологического законодательства США, регулирующих выбросы дизельных двигателей, на примере допустимого уровня твердых частиц и оксидов азота в отработавших газах. Для регулирования этих норм вводились нормативные акты, такие как EPA 04, 07, 10, которые устанавливали новые уровни предельных значений, что неизбежно вызывало изменения в конструкции дизельных двигателей. Появились такие системы как Рециркуляция отработавших газов (EGR), Фильтр твердых частиц или сажевый фильтр (DPF) и Система селективной каталитической очистки (SCR). В результате этого производителям двигателей и моторных масел удалось снизить количество регулируемых выбросов в отработавших газах на 90-95%.

Таким образом, в “регулируемой зоне” выбросов отработавших газов не осталось ничего, что можно было бы значительно снизить. Это неминуемо привело к расширению границ “регулируемой зоны”, в которую попали выбросы, которые ранее не регулировались законодательством.

000031

Среди нерегулируемых выбросов можно сразу отбросить кислород и азот, так как они не являются вредными элементами. Остается только углекислый газ и водяной пар. Давайте же рассмотрим углекислый газ - он является парниковым газом, вклад которого в глобальный парниковый эффект составляет от 9% до 26% в зависимости от региона. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере Земли является, предположительно, одной из основных причин изменения климата.

Водяной пар является одним из основных парниковых газов, его вклад в глобальный парниковый эффект составляет от 36% до 72%. Однако, повышение влажности увеличивает облачный покров, а облака отражают лучи прямого солнечного света, что формирует “антипарниковый эффект”.

000032

000033Таким образом, из нерегулируемых выбросов в отработавших газах логичнее всего было бы выбрать углекислый в качестве цели для новых норм регулирования. Что и было сделано.

Каким же образом можно бороться с углекислым газом? Единственный эффективный способ - повышение топливной экономичности, то есть, сокращения расхода топлива.

Теперь давайте рассмотрим вторую движущую силу рынка двигателей и моторных масел - требования потребителей. Если проанализировать структуру расходов автопредприятий, то можно заметить, что треть расходов занимают расходы на топливо. Каким образом этого можно снизить эксплуатационные расходы? Тут можно перечислить целый ряд возможностей:

  • Приобретение и эксплуатация современной топливо-эффективной техники
  • Дистанционный контроль за режимом эксплуатации техники (тахографы, GPS, ГЛОНАС)
  • Увеличение межсервисных интервалов (в т.ч. интервалы замены масла)

000035

Учитывая все вышесказанное, мы можем констатировать, что на сегодняшний день вполне сформировался глобальный тренд на снижение операционных расходов, в котором снижение расходов на топливо является ключевым направлением. Достигнуть успеха в данном начинании помогает применение современных двигателей и, не в последнюю очередь, использование современных моторных масел.

В связи со всем этим в конструкции дизельных двигателей наметились определенные тенденции. Среди основных трендов можно отметить следующие:

  • Снижение рабочего объема двигателей. С каждым годом рабочий объем дизельных двигателей снижается, при сохранении тягово-мощностных характеристик, а иногда и при их улучшении.
  • Повышение КПД двигателей. Происходит непрерывное усовершенствование систем впрыска топлива, турбонаддува и рециркуляции отработавших газов.
  • Снижение оборотов двигателя. Пик крутящего момента двигателя сместился с 1600 до 1200 об/мин.
  • Повышение температуры моторного масла. Среднеобъемная температура моторного масла может достигать 1180С.

Все эти изменения направлены на снижение расхода топлива и, в свою очередь, значительно повышают требования к спецификациям моторных масел.