Нормативный аспект: вредные вещества
Нормы по охране окружающей среды становятся жестче, цены на топливо растут. Это подстегивает развитие новых технологий по сокращению эмиссии отработавших газов. Как правило, чем меньше автомобиль «пьет», тем меньше выхлопных газов он производит. Гораздо сложнее дело обстоит с составом отработанных газов. ОГ — это выбросы, возникающие при сгорании внутри двигателя подводимого топлива при участии воздуха. С помощью так называемых систем нейтрализации (очистки) в них можно сократить содержание токсичных веществ. Из выхлопного тракта в атмосферу выделяется главным образом угарный газ (CO), оксиды азота (NOx), углеводороды (HC), азот (N2), углекислый газ/HC (CO2) и твердые частицы (PM), максимально допустимое содержание которых точно указано в экологических стандартах Евро, также определяющих объем налога на транспортное средство.

Пределы токсичности ОГ для легковых автомобилей

Источник: Федеральное министерство экологии, охраны природы и безопасности ядерных реакторов Германии

В скором будущем: целевые показатели для CO2
Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше углекислого газа (CO2) выходит в атмосферу. Хотя CO2 сам по себе не вреден и потому не упоминается в нормах токсичности ОГ, он считается главной причиной изменения климата. Чтобы остановить глобальное потепление, необходимо значительно снизить эмиссию CO2. С этой целью во многих странах, например в США, Китае, Японии и странах ЕС, были приняты предельно допустимые показатели токсичности, которые будут ужесточаться в будущем. В этой области ЕС стал первопроходцем, взяв на себя обязательство сократить до 2020 года эмиссию парниковых газов на 20 % (по отношению к показателям 1990 года). Это означает, что эмиссия новых автомобилей, выпускаемых с 2020 года, должна в среднем составлять лишь 95 г CO2/км.

Пределы CO2 (в разных странах)

Источник: ADAC e.V.

Тема дискуссии: NEDC
Для определения показателей расхода топлива и ОГ страны Европы пользуются нормированным методом измерений NEDC (нового европейского испытательного цикла). Для этого транспортное средство помещается на роликовый испытательный стенд, где проигрываются четко определенные сценарии, симулирующие поездки в городских и загородных условиях.

Однако из-за отклонений фактического расхода топлива от показателей, предписанных NEDC, этот испытательный метод все больше подвергается критике. Исследования независимых автоклубов подняли вопрос о недостаточной репрезентативности испытательных показателей и пришли к выводу, что испытательные методы не отвечают реальным условиям. Чтобы доказать, что лежащий в основе метод отвечает реальным условиям, в настоящее время ведется проверка альтернативных испытательных методов определения расхода топлива и токсичности ОГ.

Обязательства автомобильной промышленн ости
Требуемое сокращение расхода топлива и токсичности ОГ может быть достигнуто только трудоемкими исследованиями и разработками в автомобильной промышленности. MAHLE как постоянный партнер изготовителей автомобилей и инновационная компания тоже занимается поиском экологических решений, уже много лет находящихся в фокусе технологических разработок. Как будет показано ниже, с успехом.

Чтобы достигнуть наиболее экономичных результатов, производители используют технологические новшества как в моторном отсеке, так и в других областях.

1. Меры, касающиеся двигателя:
- Оптимизация камеры сгорания: с помощью конструктивных изменений компонентов (напримнр, разработанных в MAHLE конструкций дна поршня в форме тарелки или подковы для оптимизации топливновоздушной смеси)
- Уменьшение или оптимизация размеров
- Повышение давления впрысков
- Регулировка входного канала, например, при использовании распределительного вала Torqueboost CamInCam®, изготовленного MAHLE
- Оптимизация парcаметров впрыска
- Разработка систем клапанов, например, с клапанами облегченной конструкции нового поколения от MAHLE
- Регуляция давления наддува вместо стандартного управления возможна благодаря электронным приводным устройствам MAHLE

Архитектура двигателя значительно изменилась за последние годы, что заметно также при наблюдении за процессами впрыска в бензиновом двигателе: явный отход от впрыскивания во впускной коллектор с тенденцией к непосредственному впрыску с повышенным давлением.

2. Меры вне двигателя (системы нейтрализации ОГ ):
- катализаторы окисления, селективного восстановления и катализаторы с ресивером азотного накопления
- Внешняя система рециркуляции ОГ с высоким или низким давлением
- Фильтр твердых частиц
- Compounds (компоненты катализаторов)
- Каталитические деструкторы
- Систематическая интеграция интеллектуальных систем отключения

В перспективе: новые приводные системы
Электропривод бывает разным: большинство транспортных средств на рынке — это гибриды, т.е., по определению ООН, автомобили, приводимые в движение как минимум двумя преобразователями энергии и оснащенные двумя системами накопления энергии. Энергия накапливается в большинстве случаев посредством аккумулятора, топливного бака или кинетического накопителя. В качестве преобразователей энергии зачастую используются электрические, бензиновые и дизельные двигатели.

Изготовители предлагают все большее количество моделей автомобили без механического соединения двигателя с ведущими колесами: тяга производится электродвигателями, энергия поступает от аккумуляторов. Для преодоления дальних расстояний автомобиль оснащен дополнительным ДВС, заряжающим батареи, если они почти разряжены. Этот принцип испытывает компания MAHLE в Audi A1. Высокий потенциал экономии энергии является результатом, с одной стороны, уменьшения объема камеры сгорания двигателя (Downsizing). С другой стороны, наиболее оптимальный энергетический выход может быть достигнут модификацией подводимого топлива, т.к. двигатель включается только для зарядки батарей и усиления их работы, работая только в своем наиболее эффективном секторе, вне зависимости от положения педалей или скорости движения.

Обзор систем автомобильных двигателей

Даже специалисты еще не сошлись во мнениях о том, какой принцип или система нейтрализации ОГ в конце концов завоюет рынок. Однако можно с уверенностью сказать, что в обозримом будущем полностью отказаться от ДВС будет невозможно. В какую бы сторону ни пошло развитие автомобильной промышленности, компания MAHLE будет поддерживать ее развитие своими инновационными решениями. Благодаря технологическим новшествам в секторе двигателей и фильтрования либо в системе управления температурным режимом двигателя, где сотрудничество компаний MAHLE и Behr открывает новые возможности.

Успех разработок MAHLE в опытном транспортном средстве Audi A1: тяга создается электродвигателем, энергия для зарядки батареи поступает от ДВС, что позволяет осуществлять поездки на дальние расстояния.