Dieselgate: The Show Must Go On
Oct. 25th, 2015 07:39 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png)
http://www.thelocal.de/20151023/environmentalists-say-opel-faces-own-diesel-scandal
Немецкие ойколухи таперичи говорят, что у них есть подозрения, основанные на экспериментах в частной лабе в Швейцарии, что дизельгейт затрагивает и некоторые машины Опель. Все опять как всегда. Маленький (1.6L CDTI) дизель, не самая большая машинка,

и про нее говорят, что если поставить ее в стандартный тест-бокс для переднеприводных авто (задние колеса зафиксированы в спецуглублении, передние на валах, крутятся, машина стоит на месте, по скорости вращения валов можно судить о скорости и пройденном расстоянии авто, хотя так же можно использовать штатные приборы машины ), like so:

то все круто, а Зафира -- очень экологичный Euro-6 автомобиль. Изображенная выше процедура теста -- стандартна в Европе. NB: Изображен автомобиль Mitsubishi Grandis.
Однако же, по утверждениям экологов (картинку пришлось поискать), если поставить машину на более дорогой стэнд, в котором задние колеса так же крутятся, за счет того, что они стоят на валах, связанных с передними (привод у Зафиры - передний), like so:

то тогда все резко меняется, и выхлоп по NO становится хуже нормы в N раз, где N колеблется в диапазоне [2...4]. Говорят, там хитромудрые датчики, которые определяют, как и в случае с VW, факт реального движения машины по дороге, и если оно есть -- профиль работы двигателя меняется. Топливно-воздушная смесь обедняется, горит она горячее, сгоранее полнее, кушает двигатель меньше, едет лучше, и, as a downside, выбрасывает больше окислов азота.
Второе утверждение энвиронменталистов состоит в том, что если машинку зафиксировать мега-надежно, и разогнать ее на валах до 150+ км/ч (что не является частью стандартного теста) по ее спидометру, то в районе 145-150км/ч выбросы NO начинают расти так, что атас, и что аппаратура, расчитанная на евро5/6, сходит с ума и посчитать выбросы не может. Видимо, заключают экологи, на большой скорости происходит отключение системы BlueInjection SCR (как и оригинальная мерседесовская система, детище Adam Opel AG имеет бак для раствора мочевины, и ездит, в буквальном смысле слова, с применением ослиной мочи).
Adam Opel AG отвергает все обвинения, мол, тестили по всякому, и на ваших валах тоже, и все у нас хорошо, мы никого не кидаем.
Adam Opel AG -- часть концерна General Motors (США). Говорят, месть за фольксваген проклятым янки.
p.s. Теоретическая подоплека дела такова. КПД любой тепловой машины, хоть турбины, хоть ДВС, а хоть бы и парового котла с поршнями, зависит от температуры "горячей" части машины, и по теореме Карно не может превосходить значения

где Тн - температура (термодинамическая, в градусах Кельвина) нагревателя (продукты сгорания в цилиндре) системы, а Тх - холодильника (окружающий воздух).
Идеальный двигатель внутреннего сгорания имеет высокий КПД (до 70%), чисто сжигает углеводородное топливо, и ничего, кроме углекислого газа CO2 и воды H2O в его выхлопе нет. Однако в реальном мире КПД лучших морских дизелей Вяртсиля или Ман -- не превышает 55%, а в мире автомобилей -- так и 40...45% считаются неземным счастьем. Топливо никогда не сгорает полностью -- в выхлопе есть угарный газ CO, несгоревшие частички топлива, сажа и продукты частичного разложения/риформинга топлива, числа которым несть. В борьбе за снижение расхода топлива и выбросов сажи, углеводородов и CO (результ неполного сгорания топлива) -- инженеры стараются повысить температуру "нагревателя", сиречь, горения смеси. Выше температура -- больше сгорит под корень, и выше будет КПД, ведь радикально что-то сделать с температурой "холодильника", тобишь, окружающего воздуха, всеравно нельзя. Однако примерно с 1000К (~727C) и выше -- начинается заметное сгорание воздуха, in that азот воздуха вступает в реакцию с кислородом воздуха, с образованием окислов азота NO, N2O, N2O3,NO2 и тп. Совокупно говорят о содержании "окислов азота NOX" в выхлопных газах. Дизель -- более "горячий" (и эффективный, расход у дизеля обычно меньше бензинового) двигатель, и в его выхлопе NOX больше. Большое количество окислов азота в воздухе заканчивается желтоватыми облаками

(экстремальный случай облака окислов азота -- в данном случае над пороховым заводом)
и такими неприятностями, как "кислотные дожди", потому как окислы азота с водой образуют, как учили в советских школах, азотистую HNO2 и азотную HNO3 кислоты.
Таким образом, в "голом" двигателе есть tradeoff баланс в по экологии. Если жечь "почище" в смысле сажи, несгоревшего топлива и CO -- после определенной точки начинается рост содержания NOX в выхлопе. Для радикального уменьшения содержания NOX в выхлопных газах дизельных двигателей придумано много всякой всячины, most notably производные мерседесовской технологии Bluetec. Работает это дело следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, представляющий собой водный раствор мочевины (aka ослиная моча), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами. Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции, где можно залиться раствором мочевины, и его примеру начали следовать (в США и западной Европе достать мочевину стало просто, иногда можно даже на заправке залить). Смесь выхлопных газов и паров раствора мочевины попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре приблизительно 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, окисляясь до чистого азота N2 и воды H2O. Есесно, весь процесс небесплатен с точки зрения КПД/расхода энергии (сиречь топлива), да еще и интродуцирует другой расходник -- раствор мочевины. Посему всегда есть соблазн отключить всю эту "экулохию" нафик, и проехать пару-тройку лишних миль с галлона (или сэкономить пол-литра-литр на сотню), или улучшить разгонную динамику авто, или и то, и другое. На последнем попалися концерн VW AG.
Запасаемся поп-корном. Думаю, VW и Opel дело не ограничится. Чтобы были понятны лучше достижения VW (без тени иронии), могу сказать, что в далеком сентябре 2010 года журналист британского издания Sunday Times Гэвин Конуэй установил рекорд по "дальнобойности" авто классов C и D, проехав на Volkswagen Passat с системой улучшения экопоказателей автомобиля VW BlueMotion(tm) без дозаправки 2464 км. На авто был установлен стоковый дизельный двигатель объемом 1,6л и мощностью 105 л.с., а в баке умещалось 77 литров дизельного топлива. При этом расход составил 3,14 литров на 100 км, а время поездки 34 часа. VW, в отличие от других производителей, не имел привычки мандатно использовать впрыск паров растовора мочевины для улучшения показателей по NOX в выхлопе на небольших дизелях - все же вся эта свистопляска с впрыском мочевины стоит четырехзначную сумму денег per vehicle, что недешево. Говорили, что у нас и так все зашибись работает, и расход низкий, и выхлопы чуть ли не безвредные. Однако, как оказалось, по NOX у VW все хорошо было только в лаборатории, а в реальной жизни -- выхлопы оксидов азота превышали нормы в десятки раз, каковой скандал и получил название Dieselgate.
Чтобы было понятно, за что война -- вот видео:
На дороге или более дорогом динамометрическом тест-стэнде с полным приводом - VW Jetta делает свои 138 (140) конячек. Однако с отключенным ESP и в условиях, когда крутятся только 2 колеса (id est так, как обычно тестируют на экологичность выхлопа) -- тачка жрет больше топлива и не дотягивает ~15 лошадок до уровня "обычной" эксплуатации в диапазоне 1000-3000 оборотов/мин, что очень много для маленькой машины. Посмотрим, но говорят, что Opel занимался тем же. Поживем -- увидем.
Update: Ханделсьблатт пишет, что для части проданных фольксов, 1.6L TDI, около 3 миллионов машин по всему миру, дело может не ограничиться перепрошивкой "мозгов", там придется еще и доставлять какую-то железяку, что поднимет стоимость отзыва.
Немецкие ойколухи таперичи говорят, что у них есть подозрения, основанные на экспериментах в частной лабе в Швейцарии, что дизельгейт затрагивает и некоторые машины Опель. Все опять как всегда. Маленький (1.6L CDTI) дизель, не самая большая машинка,

и про нее говорят, что если поставить ее в стандартный тест-бокс для переднеприводных авто (задние колеса зафиксированы в спецуглублении, передние на валах, крутятся, машина стоит на месте, по скорости вращения валов можно судить о скорости и пройденном расстоянии авто, хотя так же можно использовать штатные приборы машины ), like so:

то все круто, а Зафира -- очень экологичный Euro-6 автомобиль. Изображенная выше процедура теста -- стандартна в Европе. NB: Изображен автомобиль Mitsubishi Grandis.
Однако же, по утверждениям экологов (картинку пришлось поискать), если поставить машину на более дорогой стэнд, в котором задние колеса так же крутятся, за счет того, что они стоят на валах, связанных с передними (привод у Зафиры - передний), like so:

то тогда все резко меняется, и выхлоп по NO становится хуже нормы в N раз, где N колеблется в диапазоне [2...4]. Говорят, там хитромудрые датчики, которые определяют, как и в случае с VW, факт реального движения машины по дороге, и если оно есть -- профиль работы двигателя меняется. Топливно-воздушная смесь обедняется, горит она горячее, сгоранее полнее, кушает двигатель меньше, едет лучше, и, as a downside, выбрасывает больше окислов азота.
Второе утверждение энвиронменталистов состоит в том, что если машинку зафиксировать мега-надежно, и разогнать ее на валах до 150+ км/ч (что не является частью стандартного теста) по ее спидометру, то в районе 145-150км/ч выбросы NO начинают расти так, что атас, и что аппаратура, расчитанная на евро5/6, сходит с ума и посчитать выбросы не может. Видимо, заключают экологи, на большой скорости происходит отключение системы BlueInjection SCR (как и оригинальная мерседесовская система, детище Adam Opel AG имеет бак для раствора мочевины, и ездит, в буквальном смысле слова, с применением ослиной мочи).
Adam Opel AG отвергает все обвинения, мол, тестили по всякому, и на ваших валах тоже, и все у нас хорошо, мы никого не кидаем.
Adam Opel AG -- часть концерна General Motors (США). Говорят, месть за фольксваген проклятым янки.
p.s. Теоретическая подоплека дела такова. КПД любой тепловой машины, хоть турбины, хоть ДВС, а хоть бы и парового котла с поршнями, зависит от температуры "горячей" части машины, и по теореме Карно не может превосходить значения
где Тн - температура (термодинамическая, в градусах Кельвина) нагревателя (продукты сгорания в цилиндре) системы, а Тх - холодильника (окружающий воздух).
Идеальный двигатель внутреннего сгорания имеет высокий КПД (до 70%), чисто сжигает углеводородное топливо, и ничего, кроме углекислого газа CO2 и воды H2O в его выхлопе нет. Однако в реальном мире КПД лучших морских дизелей Вяртсиля или Ман -- не превышает 55%, а в мире автомобилей -- так и 40...45% считаются неземным счастьем. Топливо никогда не сгорает полностью -- в выхлопе есть угарный газ CO, несгоревшие частички топлива, сажа и продукты частичного разложения/риформинга топлива, числа которым несть. В борьбе за снижение расхода топлива и выбросов сажи, углеводородов и CO (результ неполного сгорания топлива) -- инженеры стараются повысить температуру "нагревателя", сиречь, горения смеси. Выше температура -- больше сгорит под корень, и выше будет КПД, ведь радикально что-то сделать с температурой "холодильника", тобишь, окружающего воздуха, всеравно нельзя. Однако примерно с 1000К (~727C) и выше -- начинается заметное сгорание воздуха, in that азот воздуха вступает в реакцию с кислородом воздуха, с образованием окислов азота NO, N2O, N2O3,NO2 и тп. Совокупно говорят о содержании "окислов азота NOX" в выхлопных газах. Дизель -- более "горячий" (и эффективный, расход у дизеля обычно меньше бензинового) двигатель, и в его выхлопе NOX больше. Большое количество окислов азота в воздухе заканчивается желтоватыми облаками

(экстремальный случай облака окислов азота -- в данном случае над пороховым заводом)
и такими неприятностями, как "кислотные дожди", потому как окислы азота с водой образуют, как учили в советских школах, азотистую HNO2 и азотную HNO3 кислоты.
Таким образом, в "голом" двигателе есть tradeoff баланс в по экологии. Если жечь "почище" в смысле сажи, несгоревшего топлива и CO -- после определенной точки начинается рост содержания NOX в выхлопе. Для радикального уменьшения содержания NOX в выхлопных газах дизельных двигателей придумано много всякой всячины, most notably производные мерседесовской технологии Bluetec. Работает это дело следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, представляющий собой водный раствор мочевины (aka ослиная моча), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами. Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции, где можно залиться раствором мочевины, и его примеру начали следовать (в США и западной Европе достать мочевину стало просто, иногда можно даже на заправке залить). Смесь выхлопных газов и паров раствора мочевины попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре приблизительно 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, окисляясь до чистого азота N2 и воды H2O. Есесно, весь процесс небесплатен с точки зрения КПД/расхода энергии (сиречь топлива), да еще и интродуцирует другой расходник -- раствор мочевины. Посему всегда есть соблазн отключить всю эту "экулохию" нафик, и проехать пару-тройку лишних миль с галлона (или сэкономить пол-литра-литр на сотню), или улучшить разгонную динамику авто, или и то, и другое. На последнем попалися концерн VW AG.
Запасаемся поп-корном. Думаю, VW и Opel дело не ограничится. Чтобы были понятны лучше достижения VW (без тени иронии), могу сказать, что в далеком сентябре 2010 года журналист британского издания Sunday Times Гэвин Конуэй установил рекорд по "дальнобойности" авто классов C и D, проехав на Volkswagen Passat с системой улучшения экопоказателей автомобиля VW BlueMotion(tm) без дозаправки 2464 км. На авто был установлен стоковый дизельный двигатель объемом 1,6л и мощностью 105 л.с., а в баке умещалось 77 литров дизельного топлива. При этом расход составил 3,14 литров на 100 км, а время поездки 34 часа. VW, в отличие от других производителей, не имел привычки мандатно использовать впрыск паров растовора мочевины для улучшения показателей по NOX в выхлопе на небольших дизелях - все же вся эта свистопляска с впрыском мочевины стоит четырехзначную сумму денег per vehicle, что недешево. Говорили, что у нас и так все зашибись работает, и расход низкий, и выхлопы чуть ли не безвредные. Однако, как оказалось, по NOX у VW все хорошо было только в лаборатории, а в реальной жизни -- выхлопы оксидов азота превышали нормы в десятки раз, каковой скандал и получил название Dieselgate.
Чтобы было понятно, за что война -- вот видео:
На дороге или более дорогом динамометрическом тест-стэнде с полным приводом - VW Jetta делает свои 138 (140) конячек. Однако с отключенным ESP и в условиях, когда крутятся только 2 колеса (id est так, как обычно тестируют на экологичность выхлопа) -- тачка жрет больше топлива и не дотягивает ~15 лошадок до уровня "обычной" эксплуатации в диапазоне 1000-3000 оборотов/мин, что очень много для маленькой машины. Посмотрим, но говорят, что Opel занимался тем же. Поживем -- увидем.
Update: Ханделсьблатт пишет, что для части проданных фольксов, 1.6L TDI, около 3 миллионов машин по всему миру, дело может не ограничиться перепрошивкой "мозгов", там придется еще и доставлять какую-то железяку, что поднимет стоимость отзыва.
no subject
Date: 2015-10-25 10:12 am (UTC)Поправлю: дизельный ДВС холоднее бензинового ДВС. Темп. горения смеси в дизеле 700-900 градусов Цельсия, а у бензинового - выше 1000 градусов Цельсия. Экономичность дизельного ДВС - следствие его способности работать на переобеднённой смеси (вплоть до 1:40), к чему бензиновый ДВС неспособен.
no subject
Date: 2015-10-25 01:43 pm (UTC)шашкуChemkin, но как возьму -- обязательно прикину и картинки выложу. Я вообще-то скорее по риформинговым делам, а не по горению в цилиндрах, правда. Cколько я помню, в смысле adiabatic flame temperature в воздухе все "бытовые" топлива примерно одинаковые -- речь о ~ 2200-2500K. Бензин быстрее выгорает, и может быть, на какое-то короткое время в бензодвижке и теплее, чем в дизеле, ноа) дизельное топливо на 1л выдает больше тепла, нежели бенз (38MJ/l vs 34MJ/l)
б) дизелюка горит медленнее, и интегрально за 1/50 или 1/100 или сколько там секунд цикл -- в дизеле и горячее, и давление больше при одинаковом объеме цилиндра. To handle the issue -- дизельные движки физически толще/тяжелее и из более термостойких материалов делают, по какой причине они дороже бензиновых сравнимого дисплейсмента даже без всякиз там EuroV/VI/State of California emission rules. По этой же причине -- очень мало авиадизелей. Тяжесть движка сводит на нет топливную эффективность.
в) Общий тепловой КПД автодизеля (40-45%) все же слишком сильно выше бензинового (25-30%), чтобы там что-то не было влияния "средней температуры нагревателя". Дядя Карно, как-никак.
Педевикия kinda thinks the way I do:
Major advantages
Diesel engines have several advantages over other internal combustion engines:
They burn less fuel than a petrol engine performing the same work, due to the engine's higher temperature of combustion and greater expansion ratio.
И потом, образование NOx -- эндотермичная реакция, и раз у дизелюки его больше образуется, то и тепла должно быть больше. Хотя вроде как и воздуха турбодизель больше сосет...
Вот. Но я - постараюсь проверить. Померять у меня не на чем, да и замеры в дизеле -- штука неблагодарная, а вот хемкином поработать -- будет самое то.
no subject
Date: 2015-10-25 02:18 pm (UTC)Диз. ДВС работает на обеднённых/переобеднённых смесях.
Отсюда Если у дизельных двигателей предельная температура газов перед турбиной не превышают 800 °С, то для высокофорсированных бензиновых двигателей с газодинамическим наддувом эта величина может достигать 950 °С и даже выше.
no subject
Date: 2015-10-25 02:31 pm (UTC)Если брать бензоатмосферник 3.0 и бензотурбодвиг 2.3 той же максимальной мощности -- то последний определнно "горячее" на выхлопе, и в "рабочих" режимах типа 1500-3000 оборотов по логике вещей должен жрать меньше, а КПД иметь больше. Повышенная в среднем по циклу температура (не на вспышке и не на выхлопе) опять же хорошо вяжется с дядей Карно (горячее "нагреватель" -- выше КПД).
no subject
Date: 2015-10-25 03:49 pm (UTC)https://web.archive.org/web/20131113162749/http://www.mhi.co.jp/en/news/story/1105261435.html
эксперементальная турбоустановка Mitsubishi Heavy Industries достигает КПД около 60%, ключем к чему явилась рекордно высокая температура газов на входе турбины - ~1600C (~1870K), в то время как предыдущее достижение составило ~ 1500C (~1770K). Для сравнения - обычные температуры на входе в турбину высокого давления у авиадвигателей -- 1100-1220C (~1500K). Повысили температуру -- вырос КПД, все как завещал дядя Карно. У самолетов, разница между зимой где-нить на Аляске (-30C, 1атм, @sea level) и горячим аэродром на возвышенности -- e.g. Денвером летом (+30C, ~0.85атм, @1600m) -- говорят весьма ощутима.
Я не знаю деталей, и очень давно ничего ДВС-related не моделил, но более высокая (я заодно гуглю это все in english - и пока still out cold) температура газа перед турбиной в турбобензодвигателе против аналогичной температуры перед турбиной турбодизельного двигателя -- видимо имеет какие-то reasons. Быстрее крутится, короче циклы, чего-то не успевает остыть, got to be something.
no subject
Date: 2015-10-25 04:16 pm (UTC)