ЧИКАГО - Норвегия, Индия, Франция, Ирландия и Обединеното кралство: Съдейки по обхвата на страните, които са обещали бъдеща забрана за продажба на нови автомобили с бензинови и дизелови двигатели, двигателят с вътрешно горене (ICE) изглежда има срок на годност, вариращи от 2025 до 2040 г. Някои големи автомобилни производители също се ангажираха да се откажат от ICE: Volkswagen е насочил 2026 като последната си модел година за автомобили с бензин и дизел, тъй като поставя пълното си тегло зад електрификацията.
Въпреки чакащите забрани, изискванията за икономия на гориво и зората на електрическите превозни средства (EVs), все още не бройте ICE. Регулаторният и конкурентният натиск изтласква повече мили и години от 143-годишната технология.
„Внуците ми ще бъдат пенсионирани преди ICE да си отиде; Не съм сигурен, че някога ще изчезне “, каза Джеймс Мартин, старши изследователски анализатор на северноамериканския силов агрегат и прогнозиране на съответствието за базираната в Лондон IHS Markit.
Обещаващи технологии
„Конкуренцията от електрически превозни средства кара компаниите, които се специализират и разчитат на ICE, да се справят по-добре и да го направят по-ефективен“, каза Мартин, посочвайки как производителите на автомобили като Toyota и Mazda произвеждат двигатели с топлинна ефективност - мярка за процента изгорено гориво, което двигателят може да преобразува в задвижване - в диапазона от 41% до 42%. Това се сравнява с по-типичния диапазон от високи 20% до ниски 30%.
Междувременно, докато автомобилните производители реагират на регулаторния натиск, включително по-строги стандарти за икономия на гориво, количеството пари на миля за галон, което са готови да похарчат, за да пуснат технологията на пазара, се увеличава, каза той. „Където преди не бихте сложили технология, ако струва повече от $ 10 на миля за галон подобрение, сега компаниите разглеждат технологии, които струват $ 25, $ 30 на миля за галон, за да отговорят на изискванията, тъй като разходите за електрификация е толкова по-висока “, каза той.
За какво харчат автомобилните производители парите си за научноизследователска и развойна дейност? Мартин посочва някои от най-обещаващите подходи.
Турбокомпресор. Една технология прави малките двигатели да изглеждат по-големи: намаляване на двигателя, но запазване на мощността му чрез добавяне на турбокомпресори. Тези по-малки, по-леки двигатели използват по-малко гориво, тъй като работят при по-високо налягане в цилиндрите. Комбинираните турбокомпресори и намаляване на количеството предлагат подобрения на икономията на гориво от 5% до 7%.
Електрификацията ще направи тези двигатели още по-икономични. „В някои случаи те ще могат да започнат да осигуряват усилване на двигателя, преди автомобилът дори да започне да се движи“, каза Мартин. „Той елиминира така нареченото„ турбо изоставане “- когато натиснете педала за газ, двигателят започва да върви и след това турбото влиза и ви дава наистина голям тласък. С електрическите турбокомпресори ще получите този тласък рано, за да не получите това колебание, последвано от голям тласък. Просто получавате постепенно ускорение. "
Деактивиране на цилиндъра. Друга обещаваща технология - деактивирането на цилиндрите - прави голям двигател в превозно средство като пикап или SUV да изглежда по-малък по отношение на разхода на гориво. С тази технология двигателят спира гориво към част от цилиндрите, когато те не са необходими - например пикап, пътуващ по магистрала срещу теглене на тежък товар в планината. По-нова форма на тази технология, Dynamic Skip Fire от Delphi Technologies, може драстично да намали броя на използваните цилиндри, позволявайки например на пикапа на Chevrolet Silverado да работи на само един цилиндър или на всички осем цилиндъра.
Подобренията на икономията на гориво могат да варират от 4% до 5% за по-старите форми на деактивиране на цилиндрите и до 10% до 12% за динамичните форми, при които всеки цилиндър независимо се включва и изключва по време на всеки цикъл, ако е необходимо.
HCCI. През 2018 г. Mazda Motor Corp. представи двигателя Skyactiv-X, който японският автомобилен производител определи като „ICE от следващо поколение“.
„Технологията, която използват, се нарича хомогенно запалване чрез компресиране на заряда (HCCI). По принцип позволява на бензинов двигател да работи на много подобен на дизела цикъл за продължителни периоди от време “, каза Мартин. Вместо да запали свещ за запалване на сместа от газови пари, както при бензинов двигател, Skyactiv-X компресира горивната смес толкова плътно, че се запалва - точно както при дизелов двигател. Резултатът е с 15% по-голяма горивна ефективност и въртящ момент, отколкото при конвенционален двигател, според Mazda.
Преди пет години Мартин би описал технологията HCCI като интересна на теория, но никога не е готова за производство. Той се основава на други технологии и възможности, които не са били рентабилни за повечето автомобилни производители да се прилагат заедно. "Mazda очевидно е намерила начин да накара да работи", каза той.
Турбо с променлива компресия. Друга технология, която Мартин би описал като страхотна на теория, но никога не е готова за производство, е турбодвигателят с променлива компресия (VC-Turbo) на Nissan Motor Co., също представен през 2018 г. 2-литровият турбо двигател може да измести своя коефициент на компресия в движение от енергоспестяващ 14 към 1 до по-мощен 8 към 1. Отново Мартин смята, че технологията е твърде сложна: тя въведе нов набор от движещи се части и изисква система за контрол, която да отчита времето на движенията. Базираният в Япония Nissan разбра и добавя VC-Turbo към своя Infiniti QX50 и Nissan Ultima за 2019 г. Новият двигател предлага 15% подобрение в комбинираната икономия на гориво на по-ранния 3,5-литров V6 двигател на Ultima.
Намиране на сладко място
Подобряването на трансмисионната технология също може да допринесе много за увеличаване на икономията на гориво на ICE, позволявайки на двигателя да работи по-дълго в „сладко място“ от идеалните условия, каза Мартин. И още по-големи подобрения в икономията на гориво на ICE са в състояние с електрификация.
„Хората започват да виждат синергии между различните форми на електрификация, засилващи ICE, вместо просто да се конкурират с него“, каза той, посочвайки разпространението на меки и напълно хибридни двигатели, въведени от автомобилните производители, които се стремят да постигнат по-строги цели за икономия на гориво в Съединените щати и по целия свят.
"Доколкото електрификацията на превозното средство отнема част от тежестта на ICE, това позволява на разработчиците на ICE да проектират този двигател да работи в рамките на най-ефективната честотна лента за този двигател, така че да могат да подобрят икономията на гориво по този начин", каза той. Леката хибридизация може да предложи 5% до 15% подобрение на ICE икономията на гориво, докато пълната хибридизация изтласква този диапазон до 15% до 20%, а plug-in хибридите могат да постигнат 25% или повече икономии.
Поддържането на ICE жив има и човешки елемент. Не всеки потребител ще може да управлява днешния EV, което може да отнеме до 30 минути, за да се зареди при 80% капацитет на батерията. „За някои хора електрическата кола ще бъде идеална; за някои кошмар - каза Мартин. „Те се нуждаят от нещо, където да могат да попълнят енергийния източник за минути, а не за часове. Ако имат превозно средство с ICE, но някои подобрения чрез електрификация, те все още могат да постигнат и двата края. "
Междувременно не всяка държава може да приеме напълно електрическа транспортна инфраструктура в близко бъдеще. Мартин очаква онези, които са обявили забрани за бензинови и дизелови превозни средства, да достигнат до щастлив технологичен носител между двигатели ICE и електрически двигатели.
Той цитира омекотяването на оригиналната програма на Калифорния с нулеви емисии (ZEV). Мандатът, приет през 1990 г., първоначално изискваше големите автомобилни производители да направят 10% от новите си автомобили ZEV до 2003 г., ако искаха да продължат да продават в държавата. В отговор на реалността на пазара и изоставащото потребителско търсене на електромобили, Калифорния постепенно коригира мандата, за да позволи различни степени на ZEV.
„По-лесно е да се определи политика и да се отстъпи от нея до онова, което има смисъл, отколкото да се позволи на индустрията да стигне органично до правилната позиция“, каза Мартин. Той очаква подобна промяна в страните, които са въвели забрани за ICE.
„С течение на времето те се връщат към това, което е възможно и което е най-разумно икономически за автомобилните производители и регионите“, каза той.