Автомобильный двигатель без распределительного вала
В схеме газораспределительного механизма Архангельского имеется центробежный регулятор, сдвигающий моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Клапан Архангельского открывается при срабатывании электромагнита и закрывается возвратной пружиной.
Использование для перемещения клапана двух электромагнитов позволяет избавиться от возвратных пружин.
В новой конструкции газораспределительного механизма привод расположен сбоку от блока цилиндров. Применение длинных соленоидов увеличивает ход клапанов, позволяет его регулировать в широких пределах.
‹
›
Открыть в полном размере
Исторически сложилось так, что отечественное автомобилестроение развивалось в попытках догнать западных коллег. По-настоящему оригинальные модели (к ним относится, скажем, “Победа”) можно пересчитать по пальцам. И все же интересные разработки, внедрение которых позволило бы нашим автомобилестроителям успешно конкурировать с зарубежными, появляются.
Предлагаем вниманию читателей рассказ о необычном механизме, предложенном доцентом кафедры “Электротехника и электрооборудование” Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) Д. А. Сосниным. Устройство позволяет отказаться от применения в двигателе привычного распределительного вала и в то же время гибко управлять фазами газораспределения и величиной хода клапанов.
ТАМ, ГДЕ ЭЛЕКТРОНИКА ПАСУЕТ
Любой автомобилестроитель стремится к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на его машинах работали в оптимальном режиме: обеспечивали максимальную мощность, равномерность крутящего момента, минимальный расход топлива, наименьшую токсичность выхлопных газов. Однако пока этого никому не удалось добиться в полной мере, поскольку улучшение одних характеристик приводит к ухудшению других. В последнее время, правда, достигнут существенный прогресс благодаря применению автоматизированного управления работой двигателя с широким использованием электроники.
При составлении программы для системы управления двигатель на специальном испытательном стенде вводят в устойчивый режим работы и последовательно корректируют все параметры так, чтобы для данного режима они обеспечивали наилучшие выходные характеристики. То же проделывают при других режимах. Результаты записывают в постоянную память электронного блока в виде многомерной диаграммы, с помощью которой в дальнейшем формируются управляющие сигналы по каждому из параметров.
Например, в комплексной электронной системе “Motronic” (ФРГ), которая управляет впрыском топлива и зажиганием, пять таких диаграмм: для корректировки угла опережения зажигания, времени впрыска топлива, положения клапана рециркуляции (устройства, возвращающего часть выхлопных газов в цилиндр для лучшего дожигания топлива), времени накопления энергии в катушке зажигания и положения дроссельной заслонки. В качестве входных параметров в этой системе используются частота вращения коленчатого вала, крутящий момент и температура двигателя, а также напряжение аккумуляторной батареи.
На выходе контролируют соответствие оборотов двигателя крутящему моменту и содержание окиси углерода в выхлопных газах.
К сожалению, в автомобиле есть система, которая не поддается регулированию даже самой изощренной автомобильной электроникой. Это газораспределительный механизм с жесткой кинематической связью между коленчатым и распределительным валами.
Специалисты считают, что классический двигатель достаточно совершенен и если иногда плохо работает, то лишь потому, что “задыхается от собственного выхлопа”; стоит дать двигателю побольше кислорода, позволить “дышать полной грудью”, и ему не будет альтернативы.
Помочь двигателю можно, если бы удалось сдвигать моменты открытия и закрытия клапанов, в первую очередь впускных. Вспоминается, как еще в начале 70-х годов прошлого века автогонщики прибалтийских
республик выигрывали состязания, добиваясь частоты вращения коленчатого вала до 3000 об/мин на холостом ходу и до 8000 об/мин на полном газу. Впоследствии выяснилось, что они раздобыли шаблон распределительного вала, наплавляли кулачки и затем вручную доводили их форму.
С такими распредвалами двигатели выдавали высокие характеристики (мощность и крутящий момент), но только на больших оборотах. Для спортивных машин это хорошо, но для “частных” — неприемлемо. Тем не менее такой факт говорит о заметной роли запаздывания или опережения фазы клапанов.
Как же заставить клапан открываться и закрываться в тот момент, который соответствует оптимальной работе двигателя? Ясно, что нужно управлять фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения, положения и нагрузки коленчатого вала. Традиционный кулачковый распредвал не позволяет решить эту задачу.
В небольших пределах соотношение фаз газораспределения можно регулировать с помощью механических, электромеханических, гидравлических, пневматических приводов клапанов. Но наиболее перспективным считается электромагнитный привод, управляемый электроникой. С его помощью можно не только оптимизировать работу двигателя, но и расширить его функциональные возможности. Так, четырехцилиндровый двигатель при изменении порядка срабатывания клапанов можно заставить действовать как двух- или трехцилиндровый; он более равномерно работает при переменных нагрузках, потребляет меньше топлива на максимальных оборотах при заданной мощности.
Не будет у такого двигателя проблем с изменением направления вращения коленчатого вала.
На первый взгляд все выглядит очень просто, но почему-то на автомобилях электромагнитные клапана пока встречаются только в экспериментальных разработках.
КЛАПАН АРХАНГЕЛЬСКОГО
Попытку реализовать идею электромагнитного клапана с гибким управлением предпринял в середине XX века профессор МАДИ В. М. Архангельский. Включение и выключение электромагнитов происходило при замыкании и размыкании контактов, связанных с кулачками распределительного вала. На место клапан возвращался пружиной.
В схеме Архангельского был предусмотрен центробежный регулятор на распределительном валу. При изменении частоты вращения он смещал положение кулачков и вызывал опережение открывания и закрывания клапанов. Таким образом, регулятор играл роль обратной связи. Это позволяло обходиться без программного управления, которого, кстати, тогда и не могло быть.
К сожалению, несмотря на изящество схемы, работоспособную конструкцию создать не удалось.
Дело в том, что клапан должен быстро срабатывать и надежно закрываться, а поэтому требуется возвратная пружина с большой жесткостью. Соответственно нужен мощный электромагнит, который потребляет значительный ток из бортовой сети автомобиля. В те времена не было мощных полупроводниковых вентилей и металлические контакты при коммутации больших токов быстро выгорали. Наконец, при закрытии клапана возвратной пружиной происходил сильный удар головки клапана о гнездо, что вызывало шум при работе газораспределительного механизма и вело к частым поломкам клапанов.
ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ
Избавиться от многих недостатков, присущих клапану Архангельского, можно, если вместо одного электромагнита поставить два — открывающий и закрывающий. Подобная схема была разработана одним из студентов Тольяттинского государственного университета в дипломном проекте под руководством доктора технических наук профессора В. В. Ивашина.
В данном варианте конструкции пружины не нужны, и поэтому электромагниты могут быть меньших размеров и мощности — ведь большой ток потребляется лишь при закрывании и открывании клапанов, а для их удержания достаточна сила тока в десять раз меньше.
Но главное, теперь можно обойтись совсем без распределительного вала, поскольку задавать время срабатывания и силу тока через обмотку электромагнита может программируемый контроллер — электронное устройство, обычно на микропроцессоре, управляющее работой двигателя и других систем автомобиля.
В НАМИ под руководством кандидата технических наук А. Н. Терехина начали проводить исследовательские и конструкторские разработки газораспределительного механизма с электромагнитным приводом клапанов на базе двигателя М-412. В результате был создан действующий макет газораспределительного механизма с двухсторонними электромагнитами на восьми клапанах. Но с начала 1990-х годов финансирование прекратилось, и перспективная разработка затерялась в архивах.
Несколько лет назад работы над новым газораспределительным механизмом были возобновлены на Волжском автозаводе под руководством главного конструктора АвтоВАЗа П. М. Прусова. Так, среди тем Всероссийского конкурса “Русский автомобиль” (см.
“Наука и жизнь” № 12, 2002 г.) была объявлена “Разработка системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов для 16-клапанного двигателя ВАЗ”. На конкурс были представлены два проекта, но оба совсем “не по делу”, и их даже не стали рассматривать.
Тем временем над усовершенствованием электромагнитного привода клапанов начали работать японские, американские и (с наибольшим успехом) немецкие автомобилестроители. Уже в 2002 году компания БМВ приступила к испытаниям на реальном 16-клапанном двигателе газораспределительного механизма с электромагнитным приводом всех клапанов.
КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Тогда же к разработке электромагнитных газораспределительных клапанов приступили на кафедре “Электротехника и электрооборудование” МАДИ (ГТУ).
Хотя на Западе нас не признавали конкурентами: мол, “отстали на 10 миль” (на жаргоне автогонщиков так говорят об отставших на два круга, что означает — слабаки), однако автором запатентована конструкция, которая решает большинство проблем, присущих электромагнитным приводам.
В ней вместо громоздких электромагнитов, установленных над клапанами, применены длинные соленоиды. Торможение сердечника в длинном соленоиде реализуется не жесткими упорами, а краевыми магнитными полями, и работа привода становится бесшумной. Кроме того, ход клапана может быть сколь угодно большим и регулируемым. Возвратно-поступательное движение от электромагнита к клапану передается через штангу и качающееся коромысло. Благодаря этому привод можно устанавливать не над блоком цилиндров, а на его боковой поверхности. В результате значительно уменьшается высота двигателя, а для охлаждения и смазки деталей привода используются штатные системы автомобиля.
Теперь дело за моторостроителями. Если удастся воплотить идею в металле, в России появится приемистый и экономичный автомобиль, который к тому же будет удовлетворять самым жестким требованиям по чистоте выхлопа.
Номер двигателя при постановке на учет — проверяют ли сейчас номер двигателя
При покупке машины начинающий водитель сталкивается с большим количеством новых понятий.
Одно из них — номер двигателя. Разбираемся, что такое номер двигателя, зачем он нужен, когда его проверяют и чем он отличается от VIN-кода.
Для чего нужен номер двигателя
Номер двигателя — это специальный буквенно-цифровой или просто цифровой код, который производитель наносит на ДВС (двигатель внутреннего сгорания). В этот код закладывают информацию о комплектации машины. Так что номер пригодится при ремонте автомобиля: по нему можно будет подобрать подходящие запчасти.
Вторая причина, почему может пригодиться номер двигателя — возможность отслеживания. Иногда угонщики продают краденые машины на разбор. Разные детали и агрегаты снимают, продают и устанавливают на другие авто. В таких случаях по номеру двигателя можно определить, откуда взялся мотор и законно ли он установлен на автомобиль.
Где находится номер на двигателе
Каждый автопроизводитель размещает номер двигателя там, где считает нужным. Одного принятого места для номера нет. Так что если вам нужно найти номер, посмотрите инструкцию к автомобилю.
Если инструкция утеряна, то проверьте информацию в интернете.
Тем не менее у большинства автомобилей номер двигателя расположен под капотом, на специальной площадке под щупом для проверки уровня масла. Начните поиск с этого места.
Как и зачем проверять номер
В 2023 году инспектор ГИБДД не обязан проверять номер двигателя при постановке автомобиля на учет. Но он может это сделать по желанию.
Но обычно сотрудники ГИБДД проверяют номер двигателя, когда проводят сверку при постановке автомобиля на учет. Если номер не совпадает с тем, что указан в ПТС, то в регистрации отказывают. Так что при покупке автомобиля проверьте реальный номер ДВС с тем, что указан в документах.
Вот случаи, когда что-то может пойти не так с номером двигателя.
Табличка с номером повреждена. Такое часто случается на автомобилях, которые ездят по бездорожью. Под воздействием воды и грязи табличка с номером быстро покрывается ржавчиной и приходит в негодность.
Если номер невозможно прочитать, то инспектор не будет разбираться, намеренно он поврежден или нет, а отправит машину на экспертизу. Эксперт при помощи химических реагентов проверяет табличку, сверяет номер с документами и делает вывод о том, как был поврежден номер. Даже если вы добросовестный покупатель и меняли номер двигателя, вывод эксперта может быть не в вашу пользу.Номер намеренно перебит. Чаще всего так мошенники пытаются скрыть установку украденного мотора. Перебитый номер будет обнаружен на экспертизе, так как механическое воздействие проще всего идентифицировать.
Номер на табличке и в документах различаются из-за смены двигателя. Это нормальная ситуация, но чтобы убедить сотрудников ГИБДД, что вы не нарушили закон, нужно предъявить документы на установленный двигатель.
У автомобиля отсутствует номер двигателя, а в документах поле заполнено. Так бывает из-за невнимательности сотрудников ГИБДД.
Есть шанс, что повезет, и при постановке машины на учет сотрудники закроют глаза на это расхождение. Но надеяться на это не стоит.
Если номер невозможно прочитать, то инспектор не будет разбираться, намеренно он поврежден или нет, а отправит машину на экспертизу. Эксперт при помощи химических реагентов проверяет табличку, сверяет номер с документами и делает вывод о том, как был поврежден номер. Даже если вы добросовестный покупатель и меняли номер двигателя, вывод эксперта может быть не в вашу пользу.
Что делать, если номер двигателя поврежден
Если вы осматриваете машину перед покупкой и обнаруживаете один из перечисленных случаев, то действовать лучше так:
Если номер не читается из-за ржавчины или видны механические следы воздействия, лучше отказаться от покупки.
Если двигатель был заменен и у продавца есть все подтверждающие документы, то такую машину можно купить. Главное, получить и сохранить все документы о замене двигателя.
Если на двигателе нет номера, но он есть в документах, попробуйте договориться с продавцом на совместный визит в ГИБДД и передачу денег за машину после успешной регистрации на ваше имя.
Автор: Наталья Куляшова
Растущий импульс: глобальный обзор правительственных целей по поэтапному отказу от продаж новых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания
Калифорния является последней юрисдикцией в мире, которая взяла на себя обязательство по поэтапному отказу от продаж новых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).
Как отмечалось в предыдущих исследованиях (см. здесь и здесь), все большее число правительств страны, провинций и штатов установили временные рамки для поэтапного прекращения продаж новых автомобилей с ДВС или разрешения продавать только новые автомобили с электродвигателями. Некоторые расширили масштабы поэтапного отказа на дополнительные сегменты транспортных средств, включая фургоны, легкие коммерческие грузовики, а также автомобили средней и большой грузоподъемности, а некоторые стремятся постепенно отказаться от использования автомобилей с ДВС для определенных целей.
На карте мира еще много белых пятен. Что касается легковых автомобилей, то на долю 17 правительств, установивших цели по поэтапному отказу от автомобилей с ДВС, в 2019 году приходилось лишь около 13% мировых продаж новых легковых автомобилей (обратите внимание, что мы используем регистрационные данные для указания продаж в некоторых юрисдикциях). В таблице в конце этого блога приведены цели правительства страны, провинции и штата по поэтапному отказу от автомобилей с ДВС, включая дополнительные сегменты транспортных средств, такие как фургоны, легкие коммерческие грузовики, а также автомобили средней и большой грузоподъемности; все эти цели установлены в любой точке мира по состоянию на начало ноября 2020 года.
Из карты и таблицы видно, что европейские страны лидируют. Норвегия и Нидерланды взяли на себя самые жесткие сроки. Менее чем через 5 лет Норвегия хочет, чтобы все новые легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили и городские автобусы были проданы с нулевым уровнем выбросов (автобусам будет разрешено использовать биогаз). Страна также стремится к тому, чтобы к 2030 году 75% новых автобусов дальнего следования и 50% новых грузовиков были проданы с нулевым уровнем выбросов. легковых автомобилей продано с 2030 года. Кроме того, страна намерена реализовать городскую логистику с нулевым уровнем выбросов к 2025 году.
Другие европейские страны, которые обязались прекратить продажу или регистрацию новых легковых автомобилей с ДВС менее чем за 10 лет, включают Данию, Исландию, Ирландию, Словению и Швецию. . Шотландия хочет прекратить продажу новых автомобилей и фургонов с ДВС к 2032 году, а Великобритания, вероятно, сдвинет свою текущую цель с 2040 года на 2035 год и может даже передвинуть ее на 2030 год. Франция поставила цель прекратить продажу легковых автомобилей. автомобили и легкие коммерческие автомобили, работающие на ископаемом топливе, к 2040 г., а в Испании принят законопроект, разрешающий продажу автомобилей с нулевым уровнем выбросов только с 2040 г.
В Северной Америке Калифорния является наиболее амбициозной с точки зрения сроков и затронутых транспортных средств. Ожидается, что в соответствии с вышеупомянутым распоряжением будут разработаны положения, которые превратят цели в действия. Канадская провинция Британская Колумбия уже на шаг впереди этого и в июле 2020 года приняла обязывающее постановление, требующее от автопроизводителей постепенно увеличивать долю продаж новых легковых автомобилей с нулевым уровнем выбросов и легких коммерческих фургонов до 10% к 2025 году и 30% к 2025 году.
В Центральной и Южной Америке Коста-Рика и Колумбия являются единственными странами, в которых в официальных политических документах указаны цели поэтапного отказа от автомобилей с ДВС. В своем Национальном плане декарбонизации Коста-Рика предложила, чтобы не позднее 2050 года 100% продаж новых легковых автомобилей для перевозки людей и товаров были с нулевым уровнем выбросов. В Колумбии Закон о продвижении электромобилей гласит, что покупка электромобилей или автомобилей с нулевым уровнем выбросов в парке общественного транспорта должна быть увеличена как минимум с 10% в 2025 г. до 20% в 2027 г., 40% в 2029 г., 60% в 2031 г., 80% в 2033 г. и 100% в 2035 г.; тем не менее, нет никаких планов продаж для других сегментов транспортных средств.
Китайская провинция Хайнань поставила перед собой самые амбициозные цели в Азии по поэтапному отказу от продаж новых дизельных и бензиновых легковых автомобилей, легких коммерческих автомобилей, городских и междугородных автобусов к 2030 году. Существуют более ранние цели для определенных групп пользователей (например, государственных автопарков, операторов каршеринга). , а также почтовые и логистические услуги, у которых к 2020 году поставлена цель 100% продаж электромобилей). Только для автомобилей, находящихся в частном пользовании, провинция нацелена на постепенное увеличение продаж электромобилей с 10% в 2019 году.до 40% в 2020 году, 80% в 2025 году и 100% в 2030 году. Правительство Израиля также планирует к 2030 году постепенно увеличивать долю электромобилей в продажах новых частных автомобилей: 5% в 2022 году, 23% в 2025 году, 61% в 2028 г. и 100% в 2030 г.; обратите внимание, что это охватывает только часть сегмента легковых автомобилей.
Островное государство Кабо-Верде, расположенное у северо-западного побережья Африки, является единственным африканским государством, обязавшимся в установленные сроки отказаться от автомобилей с ДВС.
Как указано в Хартии национальной политики в области электромобильности, цель страны — запретить импорт автомобилей с ДВС не позднее 2035 года; сюда входят легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили, автобусы, средние и тяжелые грузовики, а также двухколесные транспортные средства.
Упомянутые выше национальные правительства, правительства провинций и штатов имеют несколько общих черт. Все они установили определенную цель и сроки, установили свои амбиции на 100% поэтапный отказ от ДВС или новые продажи исключительно электрических автомобилей или автомобилей с нулевым уровнем выбросов и опубликовали свои цели в официальных политических документах.
Помимо этих усилий, несколько инициатив обязались прекратить продажу новых автомобилей с ДВС. 18 стран, штатов и провинций, присоединившихся к Международному альянсу транспортных средств с нулевым уровнем выбросов (IZEVA), договорились о том, чтобы к 2050 году продажи всех новых легковых автомобилей были нулевыми. Кроме того, как указано выше, семь членов IZEVA — Британская Колумбия, Калифорния, Канада, Нидерланды, Норвегия, Великобритания и Квебек (Канада) — официально взяли на себя более ранние цели по отказу от легковых автомобилей с ДВС на 100%.
Что касается автомобилей средней и большой грузоподъемности, то в июле этого года 15 штатов США и округ Колумбия подписали меморандум о взаимопонимании, в котором они обязались обеспечить к 2050 году новые продажи автомобилей средней и большой грузоподъемности со 100% нулевым уровнем выбросов9.0003
Дополнительные страны, регионы и штаты обязались прекратить продажу автомобилей с ДВС, но пока без каких-либо официальных политических документов или законов. Например, всего через несколько дней после заявления Калифорнии Нью-Йорк и Нью-Джерси призвали к 2035 году обеспечить продажи новых легковых автомобилей и легких грузовиков в штатах на 100 % с нулевым уровнем выбросов; в отличие от Калифорнии, это не было частью распоряжения. В сентябре правительство Бельгии также предложило запретить продажу новых автомобилей с ДВС к 2026 году, но это касается только служебных автомобилей. Другие страны, объявившие о поэтапном отказе от продажи автомобилей с ДВС, включают Египет, Португалию, Шри-Ланку и Тайвань.
Важно отметить, что ведущие рынки транспортных средств, такие как США, Китай и Германия, не имеют обязательных долгосрочных обязательств по полному отказу от автомобилей с ДВС. В Соединенных Штатах Закон об автомобилях с нулевым уровнем выбросов, который устанавливает цель продаж автомобилей с нулевым уровнем выбросов к 2040 году, не был принят. А в Китае, хотя соответствующее регулирующее агентство начало расследование запрета ICE в 2017 году, центральное правительство не объявило официальных целей. Тем не менее, Китай уже довольно далеко продвинулся в плане электрификации своего автобусного парка. Уже крупнейший в мире рынок электромобилей, продажи новых автобусов в Китае составили 96% электрических автобусов в 2019 году, и это без объявления каких-либо национальных целей по акциям электрических автобусов. В случае Германии, став членом IZEVA, страна косвенно согласилась отказаться от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания не позднее 2050 года; однако это обязательство еще не отражено в национальном плане защиты климата.
Тем не менее, приверженность Калифорнии стала катализатором новых политических дискуссий в Германии об установлении официальной национальной цели поэтапного отказа.
Мы подчеркиваем, что обязательства по поэтапному отказу относятся к продаже новых автомобилей, а не к автомобилям, уже находящимся в эксплуатации. Кроме того, только Британская Колумбия приняла обязательные правила, и большинство целей по поэтапному отказу от автомобилей с ДВС не включают подключаемые гибридные электромобили (PHEV). Недавний анализ показал, что PHEV потребляют в среднем в два-четыре раза больше топлива, чем это отражено в значениях одобрения типа.
Тем не менее, недавние объявления и обязательства являются важным сигналом. Похоже, они придали новый импульс дискуссиям о целях поэтапного отказа от автомобилей с ДВС и о полном переходе на автомобили с нулевым уровнем выбросов. Возможно, это всколыхнет страны, которые до сих пор не решались взять на себя обязательства по достижению определенной цели поэтапного отказа.
| Правительство | Год | Категория транспортного средства* | Целевые типы транспортных средств* | Политический документ** |
| ЕВРОПА | ||||
| Норвегия | 2025 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили, городское использование | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Национальный транспортный план на 2018–2029 годы(2017) |
| Нидерланды | 2025 | Городские автобусы | Покупка нового автомобиля со 100% нулевым уровнем выбросов | Миссия Ноль (2019) |
| 2030 | Легковые автомобили | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | ||
| Дания | 2030 | Легковые автомобили | Нет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | План климата и воздуха (2018) |
| 2035 | Нет продаж новых бензиновых, дизельных или подключаемых гибридных автомобилей | |||
| Исландия | 2030 | Легковые автомобили | Отсутствие регистрации новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | План действий Исландии по борьбе с изменением климата на 2018–2030 годы (2018 г. ) |
| Ирландия | 2030 | Легковые автомобили | Отсутствие продаж новых автомобилей, работающих на ископаемом топливе | План действий по изменению климата 2019 (2019) |
| Словения | 2030 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили | Нет новых регистраций транспортных средств с CO 2 Выбросы выше 50 г/км | Стратегия развития рынка для создания адекватной альтернативной топливной инфраструктуры в транспортном секторе Республики Словении (2017 г.) |
| Швеция | 2030 | Легковые автомобили | Нет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | План действий по климатической политике (2019 г.)) |
| Шотландия (Великобритания) | 2032 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили | Нет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | План изменения климата (2018 г. ) |
| Соединенное Королевство | 2035 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили | Нет продаж новых бензиновых, дизельных или гибридных автомобилей | Консультации по прекращению продажи новых бензиновых, дизельных и гибридных автомобилей и фургонов (2020) |
| Франция | 2040 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили | Отсутствие продаж новых автомобилей, работающих на ископаемом топливе | Закон о правилах мобильности (2019 г.) |
| Испания | 2040 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Проект Закона об изменении климата и энергопереходе (2020 г.) |
| Германия, Баден-Вюртемберг (Германия) | 2050 | Легковые автомобили | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Обязательство IZEVA (2015 г. ), еще не отраженное в национальном плане защиты климата |
| СЕВЕРНАЯ, ЦЕНТРАЛЬНАЯ И ЮЖНАЯ АМЕРИКА | ||||
| Калифорния (США) | 2035 | Легковые автомобили, легкие грузовики | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Исполнительный указ (2020) |
| Колумбия | 2035 | Общественный транспорт | Новые покупки 100% электрические или с нулевым уровнем выбросов | Закон о продвижении электромобилей в Колумбии (2019 г.) |
| Британская Колумбия (Канада) | 2040 | Автомобили малой грузоподъемности (легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили) | Продажа и аренда новых автомобилей 100 % с нулевым уровнем выбросов | Закон об автомобилях с нулевым уровнем выбросов (2020 г.) |
| Канада | 2040 | Автомобили малой грузоподъемности (легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили) | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Федеральный бюджет Канады (2019 г. ) |
| Коста-Рика | 2050 | Легковые автомобили (легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили) | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Национальный план декарбонизации (2019 г.) |
| Коннектикут, Мэриленд, Массачусетс, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Орегон, Род-Айленд, Вермонт, Вашингтон (США) | 2050 | Легковые автомобили | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Обязательство IZEVA (2015 г.), еще не отраженное в официальных стратегических документах государственного или провинциального уровня |
| Калифорния, Коннектикут, Колорадо, Гавайи, Мэн, Мэриленд, Массачусетс, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Северная Каролина, Орегон, Пенсильвания, Род-Айленд, Вермонт, Вашингтон, округ Колумбия (США) | 2050 | Автомобили средней и большой грузоподъемности | Продажа новых автомобилей со 100% нулевым уровнем выбросов | Меморандум о взаимопонимании (2020 г. ), еще не отраженный в официальных стратегических документах |
| АЗИЯ | ||||
| Хайнань (Китай) | 2020 | Государственные и каршеринговые автомобили, легкие грузовики | Продажа новых автомобилей, полностью электрических | План развития экологически чистых транспортных средств (2019 г.) |
| 2020 | Автобусы, пассажирские транспортные средства | Нет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | ||
| 2025 | Туристические автобусы, прокат автомобилей | Нет продаж новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем | ||
| 2030 | Частные автомобили | Продажа новых автомобилей, полностью электрических | ||
| Израиль | 2030 | Частные автомобили | Продажа новых автомобилей, полностью электрических | Задачи в области энергетики на 2030 год (2018 год) |
| АФРИКА | ||||
| Кабо-Верде | 2035 | Легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили, автобусы, средние и тяжелые грузовики, двухколесные транспортные средства | Запрещен импорт транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, работающих на ископаемом топливе (бензин или дизельное топливо) | Хартия политики в области электромобильности (2019 г. ) |
| *Терминология, используемая в официальных политических документах **Дата публикации | ||||
Таблица 1. Цели правительства страны, провинции и штата по поэтапному отказу от продаж новых автомобилей с ДВС или установлению целей по 100% доле электромобилей в новых продажах, регистрациях или импорте до 2050 г. (по состоянию на начало ноября 2020 г.) .
Слишком рано прощаться с двигателями внутреннего сгорания
Эксперты Oliver Wyman утверждают, что автомобили с ДВС являются дойными коровами, финансирующими переход отрасли к электрифицированному будущему с преобладанием программного обеспечения
На основных автомобильных рынках наблюдается быстрое распространение электромобилей (электромобили). В Европе аккумуляторные электромобили составили 90,1% регистраций автомобилей в 2021 году, и действуют правила, разрешающие продажу только автомобилей с нулевым уровнем выбросов, начиная с 2035 года.
автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Это включает в себя более экологически приемлемые гибридные автомобили, которые используют ДВС наряду с батареями электромобилей для питания.
Автомобильные компании признают это и не планируют отказываться от производства силовых агрегатов внутреннего сгорания в ближайшее время. Тем не менее, некоторые хотят сократить свои инвестиции в исследования и разработки ДВС и транспортных платформ и сосредоточить все свои ресурсы на развитии электромобилей. Это будет означать упущенную возможность повысить эффективность и снизить воздействие на окружающую среду тех автомобилей с ДВС, которые еще предстоит производить, продавать и эксплуатировать в течение многих лет. Эти продажи автомобилей, которые на данный момент более прибыльны для производителей, чем электромобили, являются дойными коровами, финансирующими переход отрасли в электрифицированное будущее, в котором доминирует программное обеспечение.
Автопроизводители не могут допустить снижения этого потока доходов.
На чем следует сосредоточить внимание автопроизводителям
Дальнейшие технологические инновации необходимы, чтобы позволить автомобилям с двигателем внутреннего сгорания оставаться частью ассортимента продаж. Следовательно, вместо того, чтобы убегать от инноваций в области ДВС, автопроизводители должны разрабатывать стратегии для их эффективного достижения, не напрягая и без того скудно распределенные ресурсы (и поставщиков) и не обращаясь к клиентам, чтобы компенсировать разницу.
Обзор современных исследований показывает, что для повышения эффективности можно использовать различные технологии. Наши расчеты показывают, что это может привести к потенциальному сокращению выбросов CO2 от ДВС на 10-15%, в зависимости от класса автомобиля.
Mazda ясно дала понять, что планирует продолжать «непрерывный поиск идеального двигателя внутреннего сгорания». рециркуляция газа, рекуперация отработанного тепла и терморегуляция отработавших газов.
Дополнительное сокращение выбросов может быть достигнуто за счет включения в конструкцию современного двигателя преимуществ покрытий с низким коэффициентом трения, усовершенствованного турбонаддува и турбокомпаунда, электрических фазовращателей впускных клапанов, впрыска воды и форкамерного зажигания. За счет более широкого использования преимуществ более длинного хода поршня, переменной степени сжатия, более обедненной смеси или современных вариантов циклов Миллера или Аткинсона выбросы потенциально могут быть снижены еще больше. Благодаря внедрению таких инноваций ДВС, по нашим оценкам, выбросы CO2 на 16 граммов (gCO 2 /км) могут быть сокращены по сравнению с современным поколением технологий двигателей в типичном автомобиле С-сегмента с двигателем ДВС. Это до любой дальнейшей электрификации трансмиссии. Другими словами, это приводит к экономии более 1800 кг CO2 за десятилетний период использования, если значительный потенциал доступных в настоящее время технологий будет использован для улучшения текущего стандарта Euro 6-TEMP.
Это означает, что только в Европе можно сократить выбросы CO2 почти на 60 миллионов тонн только благодаря инновациям ДВС. Это примерно столько, сколько выбрасывают все автомобили в Испании за целый год, или эквивалентно снятию с дорог более четырех миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Эти технологии могут оказаться жизненно важными, учитывая, что автопроизводители должны сократить выбросы CO2 на 55% к 2030 году по сравнению с уровнями 2021 года.
Вместо того, чтобы убегать от инноваций в области ДВС, автопроизводители должны разработать стратегии для их эффективного достижения без дальнейшего увеличения и без того ограниченных ресурсов
На одной странице
Тем не менее, существуют различные точки зрения на развитие и экономическую целесообразность этих инноваций. Некоторые отраслевые эксперты, в том числе Международный совет по чистому транспорту (ICCT), считают, что необходимые технологии в значительной степени доступны и осуществимы, в то время как другие утверждают, что стоимость внедрения будет слишком высокой для многих сегментов транспортных средств.
Но, учитывая потенциальную экономию, дальнейшие инвестиции для разрешения разногласий кажутся оправданными.
Параллельно в настоящее время исследуются и более продвинутые технологии. Это включает в себя использование синтетического или электронного топлива в ДВС. Текущие оценки показывают, что переход приведет к меньшему количеству выбросов по сравнению с соответствующим автомобилем с ДВС стандарта Евро 6 сегодня.
Некоторые игроки также изучают возможность использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, что было бы вариантом с нулевым уровнем выбросов. Хотя эта альтернатива все еще довольно дорогая, у нее может быть потенциал для конкретных вариантов использования и нишевых приложений.
Рисунок 1: Примеры инноваций ДВС и их потенциал по сокращению выбросов выхлопных газов
Усилия по сокращению выбросов оксидов азота
Помимо сокращения выбросов СО2, внимание регулирующих органов также уделяется выбросам оксидов азота (NOx), при этом ожидается следующая нераскрытая итерация целей Евро-7 быть гораздо более строгим.
Новые правила, скорее всего, вступят в силу во второй половине этого десятилетия, поэтому автопроизводителям остается только гадать, к чему стремиться.
Существующие системы контроля выбросов уже преобразовывают выбросы NOx с более чем 9Эффективность 9% в условиях движения по шоссе, но необходима дальнейшая работа, чтобы покрыть более высокие выбросы в городских условиях движения. С этой целью разрабатываются такие технологии, как большие объемы катализатора, непрерывная гибридизация трансмиссии и усовершенствованная обработка выхлопных газов.
Эксперты отрасли считают, что такие инновации можно внедрить без особых затрат. Например, по оценкам ICCT, автомобиль начального уровня с бензиновым двигателем может добиться более низких выбросов при холодном запуске, используя небольшой электрический каталитический нагреватель, который стоит дополнительно 150 евро (160 долларов США), в то время как внедрение 48-вольтовых систем может стоить около 600 евро. помочь легковым автомобилям с дизельным двигателем достичь соответствия стандарту Евро-7.
Достижение правильного баланса между исследованиями и разработками
Несмотря на очевидные причины для продолжения инвестиций в инновации ДВС только на основе соблюдения нормативных требований, производители автомобилей и их поставщики серьезно ограничены в ресурсах и должны одновременно сосредоточиться на разработке будущих технологий и архитектур электромобилей. В результате игрокам отрасли придется консолидировать усилия вокруг тех вариантов, которые дают наилучшие шансы продлить срок службы этой уходящей в прошлое технологии. Нет никаких конкурентных или стратегических преимуществ в разработке платформ ICE собственными силами или изолированно. На этом фоне мы видим три стратегических направления.
Только в Европе благодаря инновациям ДВС можно сократить выбросы CO2 почти на 60 миллионов тонн. через платформы с общим двигателем. Предоставление платформ ICE другим игрокам может помочь автопроизводителям масштабироваться за счет стороннего бизнеса.
В конечном итоге это может привести к созданию бизнес-моделей «последний выживший», когда один игрок берет на себя ответственность за инновации и разработку двигателей и становится предпочтительным поставщиком для нескольких автопроизводителей. Один мировой производитель двигателей уже применяет такой подход в секторе коммерческих автомобилей. К финансированию таких бизнес-моделей потенциально могут быть привлечены специализированные инвестиционные фонды.
Во-вторых, автопроизводители могут сместить центр инноваций, и такие страны, как Китай или Индия, станут новым эпицентром инноваций в области ДВС. Несколько крупных автопроизводителей уже имеют обширные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в этих странах, чтобы использовать свою обширную базу инженерных талантов.
Развивающиеся рынки и новые участники
На рынки за пределами Европы и Северной Америки приходится около двух третей мировых продаж автомобилей в год, но для полного перехода на автомобили с нулевым уровнем выбросов может потребоваться больше времени. Хотя Китай активно внедряет электромобили, автопроизводители также разрабатывают новые платформы с ДВС.
Ограниченное или отсроченное регулирование выбросов в некоторых частях Азии и Африки — два примера из Таиланда и Южной Африки — требует рассмотрения возможности размещения там новых заводов, в то время как южноамериканский рынок потенциально мог бы больше сосредоточиться на биотопливе. Смещение центра инноваций ДВС поможет автопроизводителям удовлетворить этот спрос в долгосрочной перспективе.
Audi разрабатывает ряд альтернативных видов топлива для двигателей с ДВС.Наконец, уже очевиден сдвиг в стратегиях некоторых автопроизводителей в отношении силовых агрегатов. В то время как новые участники сосредотачиваются в основном на чисто электрических или гибридных автомобилях, некоторые из небольших автопроизводителей в Европе со скромными объемами продаж приняли смелые решения о полной электрификации своего портфеля гораздо раньше.
В ожидании будущего
Хотя становится все более очевидным, что электромобили с батарейным питанием будут доминирующей технологией трансмиссии для сегмента легковых автомобилей в будущем, это будущее еще не наступило. Производство автомобилей в настоящее время находится в переходном периоде, когда ДВС и электромобили должны сосуществовать.
Учитывая, что у нас мало шансов пропустить этот шаг, вынужденная и преждевременная остановка исследований и разработок ДВС может подорвать то, чего мировая экономика пытается достичь за счет перехода на электрификацию. Чтобы помочь отрасли пережить переходный период, требуется больше ясности и стабильности в регулировании с четкими, надежными и реалистичными сроками поэтапного отказа от ДВС и сокращения выбросов. Хорошим примером могут служить цели и сроки Евро-7.
Это также может быть принято для ДВС, используемых в гибридных автомобилях, с значительно меньшим количеством «вариантов оборудования» — имея в виду варианты трансмиссии, из которых клиенты могут выбирать.
Потенциальной, хотя и рискованной альтернативой для других может быть переход на более зарождающиеся технологии, такие как электронное топливо или водородные двигатели внутреннего сгорания 9.0003