Сопоставимость нормативов и методов испытаний, применяемых в США, Европе и Японии для оценки вредных выбросов грузовых автомобилей и автобусов

Кисуленко Б.В., к.т.н., ФГУП «НАМИ», Филипосянц Т.Р., к.т.н., ФГУП «НАМИ», Аникеев С.А., «САТР-Фонд» УДК 504;629.34;629.35

Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако с моторизацией общества связана такая серьезная социальная проблема как загрязнение окружающей среды вредными выбросами отработавших газов. За последние годы в результате значительного роста автомобильного парка валовые выбросы вредных веществ автомобильными транспортными средствами значительно возросли, что негативно сказывается на окружающей среде и здоровье человека. Поэтому охрана окружающей среды является одним из приоритетных направлений деятельности правительств разных стран.

Правительство Российской Федерации также уделяет повышенное внимание охране окружающей среды. Поэтому первым в Российской Федерации техническим регламентом, принятым в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» стал специальный технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ», утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 12 октября 2005 г. № 609.

Технический регламент устанавливает обязательные требования к выбросам в зависимости от экологического класса автомобильной техники. Выполнение указанных требований должно обеспечиваться на стадии производства. Оценка соответствия установленным требованиям осуществляется на стадии выпуска в обращение транспортных средств, то есть до начала их эксплуатации на территории Российской Федерации.

В качестве нормативной базы технического регламента применяются Правила ЕЭК ООН № № 24, 83, 49 и 96 в редакциях с различным уровнем поправок, на которые имеется ссылка в пункте 8 технического регламента, и которые Российская Федерация обязана применять на своей территории как страна-участница Женевского Соглашения 1958 г.

Установление требований к различным экологическим классам через Правила ЕЭК ООН гармонизирует национальное российское законодательство с законодательством Европейского Союза, однако, учитывая современный уровень развития отечественной экономики, в техническом регламенте предусмотрен поэтапный переход к соблюдению международных норм в отношении выбросов вредных веществ. В частности, предусмотрено, что выпуск 100 % автомобильной техники экологического класса 3 (Евро-3) происходит с 1 января 2008 г., с 1 января 2010 г. предусмотрено вступление в силу экологического класса 4 (Евро-4), с 1 января 2014 г. — экологического класса 5 (Евро-5).

Опыт работы по реализации регламента показал, что основной экспорт автомобильной техники в Российскую Федерацию осуществляется из трех регионов — Европы, Соединенных Штатов Америки и Японии, поскольку в них сконцентрированы основные производители автомобильной техники, поэтому ниже будут рассмотрены методы, предпринимаемые властями этих стран, в области технического регулирования автомобильных выбросов.

Европейский Союз уделяет повышенное внимание требованиям экологической безопасности транспортных средств. На текущий момент в Европейском Союзе в отношении экологической безопасности действуют три Директивы ЕС № № 72/306, 88/77, 2005/55 в различных редакциях, которые устанавливают требования к выбросам вредных веществ с выхлопными газами двигателей транспортных средств категорий N2, N3, M2, M3, а также экологическую классификацию транспортных средств по классам — ЕВРО-3, ЕВРО-4, ЕВРО-5. Помимо этого, указанные Директивы ЕС устанавливают сроки введения требований того или иного экологического класса. В частности, нормы ЕВРО-3 были установлены в Европе в качестве обязательных с 2002 года для транспортных средств категорий M2, M3, N2, N3, нормы ЕВРО-4 были введены одновременно для всех категорий транспортных средств с 2005 года. На сегодняшний момент для транспортных средств категорий M2, M3, N2, N3 обязательными являются требования ЕВРО-5, которые вступили в силу с 2008 г.

Предельные значения выбросов, устанавливаемые вышеуказанными Директивами ЕС, приведены в табл. 1.


Данные Директивы, как и многие другие, действующие в ЕС, были подготовлены в результате работы, аналогичной той, которая осуществляется во Всемирном форуме для согласования правил в области транспортных средств (WP.29) Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) и результатом которой стало принятие более 120 Правил, прилагаемых к Женевскому Соглашению 1958 года.

24 марта 1998 года Европейский Союз стал договаривающейся стороной пересмотренного Женевского Соглашения 1958 года. Присоединившись к этому Соглашению, ЕС присоединился также к 100 Правилам, прилагаемым к этому Соглашению, которые сейчас могут применяться в качестве альтернативы техническим приложениям соответствующих Директив ЕС. Более того, Рабочая группа ЕС в подготовленном докладе «CARS-21 — Конкурентоспособная система регулирования в отношении автотранспортных средств» рассмотрела возможность замены Директив ЕС, в том числе и в отношении выбросов вредных веществ автомобильной техникой, Правилами ЕЭК ООН, в первую очередь — в отношении легковых автомобилей, автобусов, грузовых автомобилей и их прицепов.

В Соединенных Штатах Америки с целью охраны окружающей среды от вредных выбросов автомобильной техникой в 1963 г. Конгрессом был принят «Закон о чистом воздухе» («Clean Air Act»), который впервые ввел ограничения на содержание окиси углерода и углеводородов в выхлопных газах автомобилей. В 1970 г. этот закон был пересмотрен, и, в соответствии с ним, были образованы специальные Агентство по охране окружающей среды (ЕРА) и Национальная лаборатория автомобильных топливных выбросов (NVFEL), на которые была возложена ответственность за нормирование на федеральном уровне токсичности выхлопных газов (кроме Калифорнии) и испытания автомобилей и двигателей. Законом также предоставлялось ЕРА право разрабатывать и утверждать федеральные стандарты токсичности и топливной экономичности (FEFES), которые устанавливают нормы на содержание вредных составляющих в отработавших газах автомобилей различных категорий.

1990 г. «Закон о чистом воздухе» был существенно переработан. В новой редакции Закона была введена обязательная сертификация двигателей по показателям токсичности и шума на соответствие федеральным стандартам, а также предусмотрено постоянное ужесточение норм по токсичности (табл. 2).


Вместе с тем, законодательство США предусматривает права отдельных штатов на ужесточение федеральных нормативов по токсичности отработавших газов автомобилей. В частности, штат Калифорния имеет полномочия устанавливать на своей территории собственные, более жесткие требования в отношении качества воздуха и выбросов, однако начиная с 2004 года стандарты штата Калифорния для грузовых автомобилей и автобусов идентичны общефедеральным стандартам США.

Федеральные стандарты США и стандарты штата Калифорния значительно отличаются от требований Правил ЕЭК ООН как в части требований, так и в части методик проведения испытаний и применяемого оборудования для проведения испытаний.

В Японии по мере увеличения автомобильного парка загрязнение окружающей среды в результате эксплуатации механических транспортных средств превратилось в серьезную социальную проблему. Для ее смягчения правительство Японии постепенно ужесточает стандарты в области борьбы с загрязнением окружающей среды — Правила безопасности дорожных транспортных средств (Статья № 31 «Устройства снижения выбросов вредных веществ»), стремясь при этом содействовать развитию технологий, используемых в конструкции и оборудовании механических транспортных средств.

Эти стандарты в области борьбы с загрязнением разрабатываются в соответствии с рекомендациями Центрального совета по борьбе с загрязнением окружающей среды.

Стандарты Японии также значительно отличаются от требований Правил ЕЭК ООН как в части установления требований (табл. 3), так и в части методик проведения испытаний.


Для установления соответствия экологическим требованиям выпускаемых в обращение ранее находившихся в эксплуатации автомобилей требуется провести сравнение испытательных циклов, условий испытаний и применяемого испытательного оборудования с целью выявления сопоставимости методик испытаний и определения времени выпуска импортируемого транспортного средства, отвечающего требованиям технического регламента для соответствующего экологического класса.

Основное различие методик проведения сертификационных испытаний двигателей тяжелых грузовых автомобилей в США, Японии и ЕС заключается в выборе режимов работы двигателя, что обусловлено в первую очередь различными условиями эксплуатации автотранспортных средств на дорогах в этих регионах. Поэтому для определения соотношения результатов сертификационных испытаний необходимо провести анализ и сопоставление испытательных циклов.

Из представленных на рис.1-3 сертификационных испытательных циклов двигателей, применяемых в ЕС, США и Японии, видно их существенное различие:

для цикла FTP (США) наиболее характерны высокие частоты вращения коленчатого вала в диапазоне 70-90% при средних и высоких нагрузках;


для Японских циклов 13 mode и JE05 — область частот 40-60% при средних и низких нагрузках, также большое значение имеет холостой ход;


для Европейских циклов ESC и ETC характерен расширенный диапазон частот от 45 до 80% с акцентом на высокие нагрузки. В отличие от Японии, значимость холостого хода несколько меньше.


Поскольку доводка экологических показателей двигателей проводится для режимов, представленных в испытательном цикле, а для рассматриваемых регионов они существенно различаются, то сопоставлять экологические показатели двигателей можно только по результатам экспериментальных данных, полученных при испытании двигателя по различным испытательным циклам.

Следует отметить, что наибольший экологический ущерб, наносимый окружающей среде отработавшими газами дизелей, приходится на эмиссию оксидов азота (NOx) и частиц (РМ). Что касается нормируемых продуктов неполного сгорания топлива — оксидов углерода (СО) и углеводородов (CnHm), то их концентрации не велики, а при использовании систем нейтрализации эмиссия СО и CnHm значительно уменьшается, что позволяет с достаточно большим запасом удовлетворить требованиям экологических норм США, Японии и ЕС.

По результатам сопоставления экспериментальных данных были получены корреляционные коэффициенты Kij для перевода значений выбросов оксидов азота (NOx) и частиц (РМ), полученных по методикам испытаний, применяемым в США и Японии, к европейским (табл. 4).


Сделанные по результатам исследований выводы, а также корреляционные коэффициенты, указанные в табл. 4, позволяют использовать в качестве подтверждающих экологический класс автомобиля протоколы испытаний транспортного средства того же типа в отношении измерения вредных выбросов в соответствии со стандартами США или Японии.

Однако следует отметить, что признание протоколов испытаний транспортного средства того же типа в отношении измерения вредных выбросов в соответствии со стандартами США и Японии, выданных уполномоченными испытательными лабораториями в качестве доказательных материалов соответствия техническому регламенту, может быть осуществлено только после подписания предусмотренных статьей 30 Федерального Закона «О техническом регулировании» международных договоров между Российской Федерацией и США, а также Российской Федерацией и Японией о взаимном признании результатов сертификации.