Ёкотенденции автомир

Ёкотенденции автомир

ѕохоже, наш век станет последним в истории двигател€ внутреннего сгорани€. —пециалисты регул€рно предсказывают истощение невозобновл€емых топливных ресурсов: нефти, газа, угл€. Ќа «ападе слышны призывы к экономии и независимости от экспорта углеводородов. јмерика в этом порыве даже отменила запрет на бурение на шельфе ћексиканского залива. ѕравда, с катастрофическим результатом.

√ородское население планеты всЄ острее ощущает неблагопри€тные последстви€ автомобильных выбросов. ¬ нашей стране, по статистике, почти половина жителей вдыхает воздух, в котором превышены пределы безопасного содержани€ вредных веществ. ћосква же и крупные города просто задыхаютс€ в выхлопных газах. ѕрошлым знойным летом многие росси€не сполна ощутили цену глотка чистого воздуха.

»зучение мирового авторынка показывает, что производители автомобилей серьЄзно задумались об экологии. »зр€дно Ђзеленетьї их заставл€ют не столько общественные проблемы, сколько Ђшкурныеї интересы. Ёкономический кризис последних лет поставил под вопрос существование многих автокомпаний. ¬ Ўтатах, например, он Ђпровалилї продажи автомобилей на два дес€тка процентов. ѕоэтому полсотни ведущих автофирм мира скрупулЄзно изучают технические возможности восстановлени€ спроса.

¬ первый раз поворот к автоэкологии случилс€ без малого четыре дес€тилети€ назад, когда на мировом рынке резко вздорожала нефть. Ќынешн€€ политическа€ обстановка вызывает опасени€ в повторении этого сценари€. ѕравительства и корпорации едины в желании сгладить возможные нежелательные последстви€, в том числе, повернувшись в сторону экологии. ѕока же дол€ Ђэкологичныхї автомобилей не превышает п€ти процентов мировой автопопул€ции.

 омплексный подход

–ешать автомобильные экопроблемы можно и нужно комплексными мерами. » начинать надо с законов. “ак, в развитых странах в последние дес€тилети€ были значительно ужесточены экологические нормы и прин€ты долголетние экопрограммы. Ёто позволило существенно оздоровить экологическую обстановку, особенно в крупных городах, даже при теперешнем состо€нии техники. —егодн€ газеты уже не публикуют фотографии кислородных аппаратов на улицах “окио или Ќью-…орка.

ќстрота проблемы в местах скоплени€ транспорта была сн€та, в основном, за счЄт применени€ более экологичных видов топлива и совершенствовани€ двигателей внутреннего сгорани€. —ейчас в мире системой дожигани€ выхлопных газов (каталитическим нейтрализатором) не оснащен только один из дес€ти автомобилей, и две трети из этих машин наши.

Ќо мир не стоит на месте, гонка умов и технологий продолжаетс€. ¬ начале нашего века €вно обозначились основные тенденции автомобилестроени€, которые будут диктовать направлени€ его развити€ в ближайшие дес€тилети€. Ёто отработка оптимальных, управл€емых электроникой режимов движени€ автомобил€; это новые, часто более экологичные, материалы; это новые виды топлива и добавки к традиционным; это новые силовые установки и аккумул€торы энергии.

ќт ј до ¬

Ќачало эры двигателей внутреннего сгорани€ ровно полтора столети€ назад было положено первым массовым газовым мотором бельгийца Ётьена Ћенуара. — по€влением карбюратора в них стали примен€ть энергоЄмкое и компактное в хранении жидкое топливо. ≈го запаса в топливном баке хватит на многие сотни километров пути, да и заправитьс€ им можно и просто, и быстро. ƒругими способами быстро аккумулировать столько же энергии значительно сложнее. ѕо энергозапасу на единицу объЄма бака жидкие топлива сегодн€ вне конкуренции. ” современных электроаккумул€торов удельный энергозапас значительно ниже, на пор€док-другой.

≈сть разработки, в которых аккумул€тором энергии служит упруго сжатый газ, например, воздух. Ќо и здесь энергозапас много меньше, чем у бензобака того же объЄма. ’от€ и выше, чем у электроаккумул€тора. “еоретически, оптимальным аккумул€тором энергии дл€ автомобилей мог бы быть просто вращающийс€ маховик, однако снимать с него мощность технически сложно. » всЄ же все эти подходы в той или иной степени реализованы в автостроении.

ќгл€дыва€сь назад, можно утверждать, что конструкци€ автомобил€ с двигателем внутреннего сгорани€ развивалась эволюционно. » нет оснований считать, что эта эволюци€ не будет продолжена. —амый очевидный еЄ путь Ц это совершенствование и доводка уже существующих конструкций, обводов кузова, трансмиссий, двигателей.

ќбщим местом стало утверждение, что сам по себе поршневой двигатель Ђвылизанї настолько, что принципиально исчерпал резервы увеличени€ своей эффективности.

ѕравда, производители периодически за€вл€ют о росте мощности и экономичности новых модификаций их серийных моторов. Ќо характерные цифры здесь не превышают дес€тка процентов.

¬ печати иногда по€вл€ютс€ сообщени€ об изобретении новых типов двигателей и принципиальных усовершенствовани€х старых. ћен€ютс€ схемы газораспределени€, установки зажигани€, форма камеры сгорани€. Ќо максимальный замах большинства кустарей-одиночек с мотором Ц те же дес€ть процентов.

ћаксимум коэффициента полезного действи€ современного двигател€ внутреннего сгорани€ определ€етс€ термодинамическим циклом его работы. ќбычна€ величина  ѕƒ бензинового мотора около трЄх дес€тков процентов, у дизелей Ц раза в полтора больше. ѕолезна€ же дол€ энергии топлива, идуща€ на перемещение автомобил€ из точки ј в точку ¬, и того меньше и очень сильно св€зана с режимом передвижени€. ≈Є уменьшают частые ускорени€, перегазовки, работа мотора на холостом ходу в пробках. ¬ общем, функционирование двигател€ в неоптимальном дл€ него режиме.

Ёластичность двигател€ внутреннего сгорани€, котора€ характеризует его возможность слабо реагировать на увеличение нагрузки и поэтому хорошо приспосабливатьс€ к изменившимс€ услови€м движени€, сильно уступает таковой дл€ электромотора. »менно по этой причине автомобильные коробки передач имеют много ступеней, тогда как экипажи на электрот€ге часто вообще в них не нуждаютс€.

ќт простого к лучшему

ѕервый самоочевидный путь совершенствовани€ автомобил€ и снижени€ его экологической нагрузки на окружающую среду Ц это оптимизаци€ режимов его движени€ с помощью новейших коробок переключени€ передач и/или электронного управлени€. ѕо этому пути идут многие. Ќапример, большой интерес на последних автосалонах вызвала Honda Civic, Ђ€понкаї дев€того поколени€, управл€ема€ Ђумнойї системой Honda Eco Assist. ЂЁкоассистентї может автоматически выключать двигатель при остановке автомобил€, делать ускорение более плавным при резком нажатии на педаль газа и пр. »меетс€ несколько версий этого авто, в том числе и гибридна€. ѕланируют строить и отечественный гибридный Ђ®-мобильї.

¬торой очевидный путь развити€ Ц это экономи€ топлива, а значит, уменьшение вредных выбросов за счЄт снижени€ веса. ‘ирмы практикуют это на хорошо известных модел€х за счЄт применени€ новейших материалов. Ќапример, попул€рный внедорожник Ford Explorer благодар€ использованию лЄгких пластиков и композитов экономит на единицу пути п€тую часть топлива по сравнению со своим старшим клоном.

Ќа кузова новых машин идЄт и лЄгкий металлопрокат с особой, как у булатного клинка, наноструктурой кристаллических зЄрен, превосход€щий обычный по механическим свойствам.  ак в автоспорте, дл€ серийных моделей начинают использовать рождЄнные в авиации и космонавтике углепластики, которые иногда армируют металлами. ѕроизводители идут по пути применени€ рам и силовых элементов кузова из лЄгких металлов, алюмини€, например.

ƒвигатель внутреннего сгорани€ хорош тем, что все€ден. ¬ыпускавша€с€ без малого два дес€тилети€, начина€ с 1908 года, Ђжест€нка Ћиззиї (Ford T), п€тнадцать миллионов экземпл€ров которой породили автомобильную јмерику, могла заправл€тьс€ и бензином, и спиртом.

ѕоэтому третий путь экоразвити€ Ц это подбор оптимального дл€ конкретных условий топлива.

«десь открываютс€ возможности снижени€ вредности выхлопа, а иногда и прироста энергосодержани€ за счЄт различных добавок и присадок. ѕравда, в зависимости от величины добавки к основному топливу, двигатель приходитс€ в той или иной степени модифицировать. ѕрирост мощности и экологичности за счЄт более полного сгорани€ даЄт и закачивание с помощью турбонаддува большего количества окислител€ (воздуха) в камеру сгорани€. Ќаддув универсален, примен€етс€ от спорткаров до грузовиков.

“опливо дл€ автомобилей можно получать даже при переработке сельхозкультур, органических отходов животноводства, древесины, фактически из всего, что может служить пищей живым существам. ¬ св€зи с этим вспоминаетс€ случай, о котором писали зарубежные газеты. Ѕыл оштрафован автовладелец, от дизельного двигател€ которого пахло жареными пончиками. ќказалось, он заправл€лс€ использованным растительным маслом в дружественном кафе.

ќт лучшего к невозможному

≈сли повысить  ѕƒ двигател€ внутреннего сгорани€ нельз€, надо сделать так, чтобы он всегда работал в оптимальном по эффективности режиме. ј это определЄнный, узкий по частоте оборотов диапазон, свой дл€ каждой конструкции. ‘орсажные режимы должны быть исключены. ѕоэтому четвЄрта€ в нашей классификации экотенденци€ Ц это создание автомобилей с гибридной силовой установкой.

»де€ еЄ в том, чтобы соединить работающий в оптимальном режиме двигатель с колЄсами через сложный привод. Ётот преобразователь механической энергии,  ѕƒ которого высок, которым удобно управл€ть, энергию от которого можно отводить и запасать, и возьмет на себ€ функцию выбора режимов. »з-за этого гибридный автомобиль более эффективно использует энергию топлива, чем обычный. ѕреобразователем, например, может быть обратимый электродвигатель-электрогенератор с эффективностью за дев€носто процентов, дополненный электроаккумул€тором.

 онечно, работа всей гибридной силовой установки в разных режимах должна управл€тьс€ сложными Ђэлектроннымиї мозгами. ƒол€ участи€ каждого из двух моторов будет различной в зависимости от режимов движени€. Ќо добитьс€ этого с помощью электроники гораздо легче, чем механически. ѕри торможении гибридный автомобиль рекуперирует энергию Ц электрогенератор возвращает еЄ в бортовую энергосистему автомобил€.

ќ гибридизации электродвигателей с другими силовыми установками писал ещЄ отец современной электроэнергетики и электромоторов Ќикола “есла. ќн рассматривал их преимущества дл€ кораблей с турбинными силовыми установками. ƒл€ автомобилей гибридную идею в начале прошлого века впервые реализовал ‘ердинанд ѕорше на своих гоночных автомобил€х Mixte. ≈го идеи не пропали втуне Ц на недавнем ƒетройтском моторшоу был показан гоночный прототип Porsche 918 RSR, на котором фирма предполагает тестировать гибридные двигатели дл€ автоспорта.

—реди гибридов много разнообразных по устройству конструкций. ќни могут позвол€ть движение только на электрот€ге или нет. ќни могут быть Ђзаточеныї на экономию топлива или на минимизацию выбросов. Ќо, несмотр€ на высокую цену, гибриды станов€тс€ всЄ более попул€рны. —амый известный гибридный автомобиль, по€вивша€с€ в 1997 году €понска€ Toyota Prius к сент€брю прошлого года разошлась в количестве двух миллионов экземпл€ров, из них примерно миллион Ц в —Ўј.

ѕо мнению большинства технических специалистов, гибриды €вл€ют собой переходную стадию к автомобил€м без двигател€ внутреннего сгорани€, то есть к электромобил€м.  оторые, кстати говор€, в конце позапрошлого века были более распространены, чем бензиновые экипажи. Ќа них проводились гонки и ставились рекорды скорости и надЄжности, но не пробега на одной заправке. ¬прочем, вопрос пробега спорен.

≈щЄ дес€ток лет назад автор с другом на его самодельном электромобиле полностью проезжали ћосковскую кольцевую автодорогу на одной зар€дке. —редний же городской житель в день проезжает несколько дес€тков километров. ¬ городе даже пробег электромобил€ в сотню километров на одной заправке более чем достаточен. Ќе говор€ уже об электророзетках на каждом углу. «аправка же электричеством оказываетс€ в разы более дешЄвой, чем бензином. “еоретических преп€тствий дл€ распространени€ электромобилей нет. “ак что основной тенденцией экологизации должен стать переход на электрот€гу.

„то же до сих пор сдерживало развитие электромобилей, бесшумных экипажей без выхлопа, ещЄ недавно загнанных в резервации гольф-полей? Ёто, конечно, сопротивление топливно-энергетических комплексов, играющих первую скрипку в экономике мира. » правительств, провод€щих в жизнь их интересы. ј также производителей автомобилей и комплектующих к ним. ѕлюс инертность мышлени€ и невежество на всех уровн€х вкупе с неинформированностью потребителей.

—егодн€ электромобили есть в продуктовых линейках многих и планах большинства автопроизводителей. ¬ апреле этого года на Ќью-йоркском автосалоне выбирали Ђлучший автомобиль мираї, который продаЄтс€ минимум в п€ти странах и на двух континентах. »м был признан €понский электромобиль Nissan Leaf, который в конце прошлого года стал лучшим и в ≈вропе. ¬ номинации ЂЋучший экологичный автомобильї победил Chevrolet Volt, электромобиль на литий-ионных аккумул€торах с пробегом 80 километров. —енсацией последних лет и мечтой миллионеров стал спорткар Tesla Roadster 2,5 с трЄхсоткилометровым пробегом и разгоном до сотни в пределах четырЄх секунд.

—овременные литий-ионные батареи, которые примен€ютс€ в сотовых трубках и ноутбуках, сегодн€ адаптированы дл€ электромобилей. ќни позвол€ют запасать в разы больше энергии, чем свинцово-кислотные аккумул€торы дес€тилети€ назад. ¬ообще же  ѕƒ электромобил€ втрое выше, чем у классического авто. » эта эффективность не в последнюю очередь достигаетс€ продуктом высокоразвитой электронной техники Ц Ђумными мозгамиї. » всЄ же электромобили, как в прошлом веке компьютеры, остаютс€ дорогими при мелкосерийном производстве. “олько массовый выпуск сделает их дешевле обычных авто.

—пециалисты говор€т, что нельз€ исключить и элемент неожиданности, например, по€влени€ абсолютно новых источников энергии или силовых установок.

–аботают в этой области очень активно. ¬ печати периодически всплывают истории об очень Ємких аккумул€торах, о генераторах “есла, получающих энергию буквально из Ђничегої, и даже €дерных реакци€х в отдельно вз€том Ђбензобакеї. ѕока же автобудущее, как и любое другое, неопределЄнно и предсказуемо лишь на уровне тенденций.

Ёкологи€ и жизнь

ќсобенности той или иной страны определ€ют относительную долю перечисленных направлений в развитии еЄ авторынка. ≈динственный же экологически чистый и экономически оптимальный путь автостроител€ми мира пока не выбран. ќднако создание экологичной и экономичной замены ƒ¬— Ц это только полдела. ¬тора€ сторона вопроса св€зана с внутренней политикой государств. –ешение экологических проблем невозможно ни в одной стране без тесного сотрудничества властей предержащих и автопроизводителей, подстегиваемого общественным мнением еЄ граждан.

»сточник: ЂЌаука и технологии  –‘ї

  • ƒата публикации: 23.08.2011
  • 895
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150