Качество воздуха и общее состояние окружающей среды, а следовательно, и здоровье населения во всем мире можно существенно улучшить, снизив количество вредных выбросов от большегрузных автомобилей и спецтехники (внедорожных мобильных машин). Однако преимущества от введения соответствующих современному уровню техники строгих экологических норм для новых автомобилей и машин в значительной степени теряются, если не поддерживать уровень токсичности отработавших газов (ОГ) в процессе эксплуатации этой техники.

Портативные системы бортовой диагностики, непосредственно измеряющие токсичность ОГ (ПСИТ, англ. – PEMS), позволяют обеспечить соответствие токсичности двигателей в эксплуатации установленным нормам в течение всего срока службы. Системы бортовой диагностики контролируют работу основных компонентов системы нейтрализации ОГ, например, правильное использование раствора мочевины для эффективной нейтрализации NOx в системе селективной каталитической нейтрализации (SCR), и выявляют неисправности, которые могут стать причиной повышения токсичности ОГ.
Контроль токсичности ОГ в эксплуатации имеет даже большее значение, чем контроль токсичности ОГ новых, сходящих с конвейера автомобилей и машин, так как эта техника может эксплуатироваться более десяти лет, и если все эти годы она будет отравлять воздух, то нанесет немалый вред окружающей среде и людям. В этой связи международные организации, разрабатывающие экологические нормы, начали работы над соответствующими законами о предельно допустимых в эксплуатации уровнях токсичности ОГ и о системах бортовой диагностики (англ. – OBD).

Международная гармонизация экологических норм
Согласование (гармонизация) в международном масштабе экологических норм и процедур проверки техники может ускорить их введение и реализацию. При этом уменьшаются затраты производителей на приведение продукции в соответствие нормам — ведь если экологические законы будут едиными, производителям не понадобится разрабатывать разные модификации техники, соответствующие стандартам различных стран.
Одним из важных механизмов международной гармонизации экологических норм является программа ООН WP29. В рамках программы завершена разработка международной гармонизированной методики испытаний на токсичность ОГ двигателей большой мощности. Эта методика основывается на международных исследованиях большегрузных коммерческих автомобилей и отражает реальные условия эксплуатации тяжелых дизельных грузовиков. Ведется также работа по международной гармонизации предельных экологических норм токсичности ОГ двигателей в эксплуатации. В рамках программы WP29 объединенная рабочая группа ООН и Евросоюза в настоящее время планирует разработать гармонизированную международная процедуру проверки токсичности ОГ внедорожных мобильных машин в эксплуатации. Предполагается, что международные технические нормы ООН для мобильных внедорожных машин будут приняты Евросоюзом, Японией и США. Будут установлены предельные уровни содержания в ОГ NOx, NMHC (неметиловых углеводородов) и сажи. Однако уровень токсичности ОГ в эксплуатации может превысить установленные нормы, если двигатели работают на режимах, не соответствующих обычным стендовым испытаниям, например, не входящих в проверочные циклы. В начале 2009 г. будет завершена работа над международными соглашениями, регламентирующими токсичность ОГ на режимах работы, не входящих в проверочные циклы. Чтобы ускорить этот процесс Международный совет по экологически чистому транспорту (ICCT, некоммерческая организация) разработал план гармонизации национальных экологических законодательств и снижения токсичных выбросов с ОГ и парами топлива большегрузных автомобилей. В плане ICCT сочетаются лучшие положения экологических норм для большегрузных автомобилей Евросоюза, Японии и США:
• должны применяться более чистые виды топлива, для того чтобы можно было использовать более совершенные системы снижения токсичности ОГ;
• нормы токсичности должны соответствовать современному уровню техники;
• гармонизированная (в международном масштабе) процедура сертификационных испытаний должна отражать реальные условия эксплуатации техники;
• аппаратное обеспечение программы контроля токсичности ОГ машин в эксплуатации должно быть тщательно проработано вместе с планом постепенного повышения жесткости данных норм.
Согласно плану ICCT в период с 2001-го по 2021 г. общее количество токсичных выбросов от автомобильного транспорта может быть снижено на 99%, а выбросов, вызывающих парниковый эффект, – на 50%.
В Евросоюзе, Японии и США разработаны отдельные программы контроля со своими собственными требованиями к качеству топлива, нормами токсичности ОГ, процедурами сертификации и механизмами обеспечения соответствия в эксплуатации и постепенного ужесточения этих норм. Некоторые активно экономически развивающиеся государства, такие, как Индия и Россия, адаптируют экологические нормы Евросоюза. Другие государства, такие как Китай и Тайвань, принимают экологические нормы США, а некоторые, например Мексика, дают производителям право выбора экологических норм тех или иных стран.

США
В июне 2005 г. был опубликован последний вариант норм Американского агентства по защите окружающей среды (ЕРА) 40 CFR Part 1065 Subpart J от июня 2005 г., регламентирующих программу внедрения производителями систем контроля токсичности ОГ двигателей большегрузных автомобилей в эксплуатации. Положения норм вступили в силу в 2007 г. в части измерения газовых токсичных составляющих и в 2008 г – по измерению содержания сажи.
ЕРА получило патент на Систему контроля в реальном времени токсичности ОГ с бортовым расходомером ОГ для внедорожных машин, больше известную под аббревиатурой ROVER. Эта система измеряет массовый поток ОГ двигателей в процессе эксплуатации. В 2001 г. ЕРА ввело систему SPOT («Простая портативная бортовая контрольная система»), разработанную специально для внедорожных машин. Также агентство разрабатывает приборы для измерения содержания (по массе) сажи в ОГ. Опытные образцы приборов испытываются сейчас в лабораториях ЕРА.
ЕРА работает с частными компаниями по разработке и испытаниям новых поколений ПСИТ. Например, опытный автомобиль ЕРА был оснащен компанией Sensors Inc. газоанализатором ОГ, микропропорциональным пробоотборником и кварцевыми микровесами для измерения сверхмалых проб сажи в ОГ дизельных двигателей. Система удовлетворительно работала на протяжении 7700 км пробега от Детройта (шт. Мичиган) до Сан-Диего в Калифорнии и обратно.
Совет по воздушным ресурсам Калифорнии (ARB) принял параллельную программу контроля токсичности ОГ в эксплуатации. Для внедорожных машин Агентство недавно начало реализовывать программу испытаний на 150 двигателях. Целями этой программы являются разработка метода измерения содержания газовых токсичных составляющих и сажи в ОГ, непрерывного контроля содержания сажи в ОГ и усовершенствование приборов, контролирующих токсичность ОГ внедорожных машин.

Евросоюз
Департамент автомобильной промышленности Евросоюза совместно с Объединенным исследовательским центром (ОИЦ, англ. – JRC) начал реализацию своей первой программы исследований по ПСИТ большегрузных автомобилей в августе 2004 г. Проект успешно завершен в июне 2006 г. В рамках этой программы разработаны нормы содержания газовых токсичных составляющих в ОГ и предварительный вариант норм содержания сажи.
Евросоюз, успешно завершив этот первый проект по ПСИТ и опубликовав итоговую Директиву 2005/55/ЕС, начал в 2007 г. реализацию проекта по разработке ПСИТ большегрузных автомобилей, включающего испытания на 25…30 грузовиках (Euro 4), шесть программ, выполняемых производителями грузовых автомобилей (Daimler, DAF, IVECO, MAN, Scania и Volvo), и четыре национальных программы (Германия, Нидерланды, Швеция, Великобритания). Главной целью этого проекта является оценка пригодности ПСИТ для проверки соответствия токсичности ОГ в эксплуатации. Исследования по обеспечению соответствия токсичности ОГ двигателей Euro 5 и Euro 6 в эксплуатации на основе стендовых лабораторных испытаний и ПСИТ начались в 2008 г. и будут продолжены в 2009 г.
ОИЦ, чтобы установить методику испытаний и требования к аппаратуре, близкие к нормам США, разработал для стран Евросоюза метод обработки данных и составления отчетов EMROAD. Этот метод дает возможность участникам программы по разработке ПСИТ единообразно и корректно оценивать данные, измеренные ПСИТ.
ОИЦ и Главное управление предпринимательства и промышленности (DG ENTR) Евросоюза планируют совместный исследовательский проект по разработке международных соглашений по ПСИТ в мобильных внедорожных машинах. Этот проект подготовлен на основе результатов работы по введению ПСИТ для тяжелых магистральных грузовиков.
Первый проект по внедорожным машинам рассчитан на несколько лет. ОИЦ предложил начать с исследования стационарных установок (промышленных генераторов) и выделить в отдельные подгруппы двигатели железнодорожных локомотивов и судов, используемых на внутренних водных артериях.

Разработка международных соглашений, регламентирующих использование ПСИТ, устанавливаемых на автомобилях и внедорожных машинах, возможно, наиболее эффективная мера, которая позволит поддерживать в процессе эксплуатации токсичность ОГ двигателей на допустимом уровне. ПСИТ разрабатываются уже в течение примерно десяти лет.
Чтобы проверить токсичность ОГ некоторых мобильных машин (строительное оборудование или сельскохозяйственные машины), необходимо демонтировать двигатель и установить его на динамометрический стенд. Это очень сложно и дорого. ПСИТ позволяет проверять токсичность ОГ таких машин, не прерывая эксплуатации и ничего не демонтируя.