Что же будет с ДВС: 3 сценария и особый путь для России
Чего ждем
Похоже, весть о введении в 2025 году нового стандарта выбросов Евро‑7 поразила Европу сильнее, чем легализация наркотиков или однополых браков.
Все издания процитировали главу Немецкой ассоциации автомобильной промышленности (VDA) Хильдегарду Мюллер:
«Де-факто это запрет двигателей внутреннего сгорания».
Нормы Евро‑7 как таковые пока не оглашены. Ожидают, что главное изменение — снижение выбросов оксидов азота (NOx) до 30 мг/км! Это вдвое жестче, чем по нормам Евро‑6: для дизелей — 80 мг/км, для бензиновых моторов — 60 мг/км. И это труднодостижимо — прежде всего, для дизелей. Сейчас в дизельных моторах с оксидами азота сражается сложная и дорогая система впрыска водного раствора мочевины. Кроме того, выбросы не должны будут выходить за обозначенные рамки при температурах от —10 до +40˚ С и на протяжении 15 лет или 240 тысяч километров пробега.
| Факт Те самые оксиды азота (NOx), нормы выбросов которых, как ожидается, ужесточит стандарт Евро-7, вырабатываются не только при горении в автомобильных двигателях, но и естественным путем. Один из самых распространенных биологических механизмов — молнии. Каждая молния преобразует 7 кг азота в оксид азота, за год таким образом получается 8,6 млн т. Это почти в три раза больше, чем попадает в атмосферу из-за автомобильного транспорта в ЕС. |
Нормы Евро‑7 подразумевают прекращение выпуска и продаж машин стандарта Евро‑6 во всех странах Евросоюза. Бензиновые моторы вполне могут выдержать требования Евро‑7, но у дизелей дела плохи. Так что г‑жа Мюллер права лишь отчасти — и возможны несколько вариантов.
Первый сценарий будущего: жесткий
Проблема не в том, что невозможно создать двигатель внутреннего сгорания, соответствующий нормам Евро-7. Автомобиль с таким двигателем был бы слишком дорогим. Поэтому с 2025 года все европейские компании производят только электромобили. И автомобили на водороде для тех, кто не хочет часок стоять у зарядных станций. Сегодняшние автомобили на водороде могут проехать 500-700 км. Правда, у них возникают трудности с запуском при минусовых температурах.
Сложности производства не велики, в модельном ряду большинства мировых фирм уже есть электромобили и целые платформы для электромобилей будущего. Еще одна - модульная платформа Electric-Global - была представлена Hyundai в конце прошлого года. Volkswagen и без Евро-7 давно заявил, что к 2026 году завершит работу с двигателем внутреннего сгорания. А Mercedes-Benz год назад сообщал, что ДВС нового поколения не планирует и будет ориентирован на электрическую тягу.
Стимулирующие покупателей электромобилей льготы и поблажки, которые кое-где сейчас действуют, к тому моменту отменят. Раньше надо было суетиться! Стимулировать, скорее всего, начнут скорейший отказ от ДВС — налогами. Поэтому европейцы постараются не тянуть с заменой старенького зловонного Фиата или Ситроена.
Непростой задачей поначалу станет обслуживание электромобилей. Великобритания, например, сейчас столкнулась с тем, что только один из двадцати механиков обучен для работы с таким транспортом.
ЧЕЙ КЛАСС ЛУЧШЕРоссийские нормы содержания вредных веществ в выбросах автомобилей узаконены в ТР «О безопасности колесных транспортных средств» (единый норматив для стран-членов ЕАЭС). Все наши экологические классы с первого по шестой — отсылки к Правилам ООН. В России пятый класс действует с 1 января 2016 года. А в Евросоюзе годом ранее вступил в силу Евро‑6. Что касается топлива, то российские экологические классы для бензина и солярки оговорены в отдельном техническом регламенте (ТР 013/2011) и ГОСТах «Топлива моторные. Бензин неэтилированный» и «Топливо дизельное ЕВРО». Ссылок на Правила ООН здесь нет, и наши топлива по ряду параметров незначительно отличаются от европейских. Экологические же классы (К2, К3, К4, К5) различаются исключительно по содержанию серы. Понятия К6 в наших документах пока нет. Роснефть больше года выпускает и продает бензин марки «Евро‑6» с улучшенными экологическими свойствами, но в документации он обозначен как АИ‑95‑К5.  |
Второй сценарий будущего: мягкий
Производители, сознавая, что на электромобилях весь бизнес не вытянешь, разрабатывают инновационные ДВС. По примеру Мазды, только что показавшей прототипы новой линейки. Появятся новые автоматические коробки передач всех типов. У механики будущего нет — она портит выхлоп.
При сохранении массового производства стоимость новых моторов выйдет приемлемой. Число моделей с ДВС сильно уменьшится, но они и после 2025 года как минимум в форме гибридов останутся в строю наравне с электрическими. Разница в цене исчезнет, а в рекламе прозвучит: «Только машины с ДВС позволяют ехать 1000 км без остановки!»
Вообще, в Евросоюзе продают всего 17,5% новых машин, выпускаемых в мире. Меньше чем в США, меньше чем в Китае. А в большинстве стран еще долго будут царить местные экологические нормы. Так что заводы в Бразилии, Мексике, Индии, Турции и России продолжат миллионами выпускать привычные автомобили. Да и в США с Китаем, скорее всего, тоже.
«Нам придется еще долго полагаться на двигатели внутреннего сгорания».
Канцлер Германии Ангела Меркель, ноябрь 2020 года
КОРОТКОБОЙЩИКИПроизводители грузовиков реагируют на Евро‑7 спокойно. В декабре 2020 года Daimler Trucks, Scania, MAN, Volvo AB, DAF, Iveco и Ford Trucks подписали соглашение о прекращении продаж траков с ДВС… лишь в 2040 году. Хотя многие компании давно продают электрические и водородные грузовики, в том числе магистральные. В большинстве стран мира быстрый отказ от грузовиков с ДВС невозможен. Сегодня немецкий перевозчик на водороде или электротяге не доберется до Челябинска. Да и до Греции, пожалуй, тоже. Сети соответствующих заправок развиты неравномерно даже в Евросоюзе. Главные препятствия продвижения водородных грузовиков: дороговизна машин и топлива, низкий ресурс узлов, сложности с перевозкой водорода и его хранением. Даже у лучших электрических образцов мал запас хода — 300–400 км (у камазовского грузовика Moskva — 200 км). Быстрая зарядка занимает час-полтора, медленная — до десяти часов. Заявленные показатели инновационного тягача Tesla Semi (на иллюстрации) намного выше (500–960 км, зарядка до 80% на специальной станции — за полчаса), но почему-то начало его продаж откладывалось уже три раза.  |
|
Факт 1 Транспортный сектор обеспечивает примерно 20% от глобального объема выбросов углекислого газа (8 млрд т в год). Среди всех видов транспорта наибольшую экологическую нагрузку дают автомобили: 30% — грузовые, 45% — пассажирские (включая автобусы и мотоциклы). Для сравнения, на пассажирские и грузовые авиаперевозки приходится менее 12% выбросов, на морские перевозки — 11%, а на железнодорожный транспорт и вовсе 1% |
Факт 2 Выбросы взвешенных частиц не только и не столько зависят от типа двигателя и экологического стандарта топлива, сколько от общего состояния автомобиля и дорожной инфраструктуры. По данным исследований, проведенных в Великобритании и России, на отработавшие газы приходится только 28% выбросов, 7% — на тормозную систему, 12% — на износ шин, а больше всего — 53% — на износ дорожного покрытия |
Сценарий российский, реалистичный
Весной 2031 года мэр Москвы торжественно откроет тысячную зарядную станцию в столице. «За десять лет продажи электромобилей в России выросли в десять раз и составили 3530 штук!» — скажет мэр, умолчав о том, что четверть станций в данный момент неработоспособна, а во всей остальной России таких заправок меньше сотни. Затем все сядут на выпущенные в Подмосковье Мерседесы S‑класса с бензиновыми моторами — и разъедутся.
Зимой электромобили с севшими батареями десятками беспомощно стоят в тоннелях и на эстакадах, ожидая мобильную техпомощь (с дизельными генераторами) и усугубляя пробки. Их замерзающих владельцев весело троллят водители Солярисов и Ларгусов.
А если серьезно, то всего год назад приняты поправки в Приложение 1 Технического регламента Евразийского экономического союза, оговаривающие существование в России шестого экологического класса. До того в странах ЕАЭС предусматривали только пять экологических классов, и стало невозможно выдавать ПТС для транспортных средств «с выхлопом Евро‑6», поступающих в продажу. Появление шестого класса не предполагает новых ограничений для машин, продаваемых у нас, или новых требований к топливу — это всего лишь констатация факта, что такие автомобили существуют в природе.
И Евро‑7 в обозримом будущем нам ничем не грозит, поскольку мы движемся с отставанием от Европы на 10–15 лет. Примерно до 2040 года можно не беспокоиться об установке индивидуальной розетки во дворе. И надо крепко подумать, стоит ли нам вообще гнаться за Европой: применительно к Мурманску или Норильску электромобиль выглядит нелепицей сейчас — и за 10–15 лет законы физики вряд ли изменятся.
КАК УЛУЧШИТЬ ДВС?
Способов оптимизации сгорания много, отнюдь не фантастических, и они постепенно воплощаются серийно. Так, компания Mazda реализовала на дизеле 2.2 SkyActiv-D рекордно низкую степень сжатия 14,1:1. Результат: более низкое давление и температура в верхней части поршня, лучшее смешение воздуха и топлива, меньше оксидов азота и сажи на выпуске. На бензиновом SkyActiv-X (2018 год) впервые применено воспламенение от сжатия, что значительно повысило КПД и дало большой выигрыш по экологии.
Многие фирмы работают с переменной степенью сжатия, регулируемыми в широких пределах фазами газораспределения, охлаждением отработанных газов, новыми технологиями впрыска, автоматическим отключением невостребованных цилиндров.
Наконец, самый радикальный подход: технология FreeValve от шведского производителя суперкаров Koenigsegg. Не нужны распредвалы, привод ГРМ, дроссельная заслонка — всем процессом газораспределения занимаются компактные электромагнитные актуаторы. Фазы меняются без ограничений, что позволяет в зависимости от режима использовать несколько выгодных термодинамических циклов помимо стандартного цикла Отто и имитировать изменение степени сжатия. Выбросы теоретически возможны нулевые.
Быстрому созданию «идеального ДВС» препятствуют конкуренция и патентная система. Но в критической для всех ситуации заводы, возможно, найдут общий язык.