Треть потребляемого в автомобилях топлива уходит на преодоление трения

Не менее одной трети потребляемого автомобилем топлива уходит на преодоление трения, что напрямую связано с расходом горючего и объемами выхлопных газов.

Однако новые технологии позволят уменьшить трение в различных элементах автомобиля от 10% до 80%, говорится в отчете исследования, проведенного совместными усилиями ученых из Центра технических исследований Финляндии и Аргонской национальной лаборатории США. Таким образом, существует возможность сократить объемы потребляемого топлива и отработанных газов на 18% в ближайшие 5-10 лет и на 61% – через 15-25 лет. 

По дорогам нашей планеты ездит более 612 миллионов машин. Средний автомобиль проходит за год до 13 000 километров. За это время только на преодоление трения затрачивается около 340 литров топлива, что обходится водителю примерно в 510 евро.

Из общего объема вырабатываемой автомобилем энергии 33% уходит в выхлопные газы,  29% – на охлаждение и лишь 38% – на механическое усилие, 33% которого, в свою очередь, уходит на преодоление трения и 5% – на аэродинамическое сопротивление. Для сравнения: в автомобилях с электроприводом потери на трение вдвое меньше, чем в машинах с традиционными двигателями внутреннего сгорания.

Годовой объем потерь на трение в среднестатистической машине достигает 11 860 МДж: из них 35% затрачивается на преодоление сопротивления качению колес, 35% и 15% на работу самого двигателя и коробки передач соответственно и 15% – на тормозную систему. Итак, в настоящее время только 21,5% от общего объема энергии, высвобождаемой при сжигании топлива, уходит на приведение автомобиля в движение, а остальное  растрачивается впустую.

Глобальная экономия благодаря новым технологиям

Недавно проведенное исследование Центра технических исследований Финляндии и Аргонской национальной лаборатории показало, что трение в автомобилях может быть уменьшено благодаря использованию новых технологий – современных защитных покрытий, присадок к смазочным маслам, ионных жидкостей, маловязких смазочных материалов и шин с низким коэффициентом трения и давлением выше обычного.

Трение может быть сокращено на 10-50% с помощью инновационных защитных покрытий – таких, как алмазоподобные углеродные соединения и нанокомпозитные вещества. С помощью лазерного текстурирования на поверхности материала можно выгравировать микрорельеф, по которому будет циркулировать смазочное вещество, что сократит трение на 25-50%, а расход топлива – на 4%. Ионные жидкости, которые состоят из электрически заряженных молекул, отталкивающихся друг от друга, способны уменьшить трение еще на 25-50%.

В 2009 году в общей сложности 208 000 миллиардов литров горючего (что эквивалентно 7,3 миллионам тераджоулей) было израсходовано по всему миру лишь на преодоление трения. Применение наиболее современных технологий во всех автомобилях может теоретически привести к экономии 348 миллиардов евро в год, использование научно обоснованных методик – 576 миллиардов в год, а открытия, которые будут сделаны в ближайшие 10 лет, сулят человечеству выгоду в 659 миллиардов евро ежегодно. 

На самом же деле за 5-10 лет активных разработок и внедрения новых технологий ожидаемая экономия топлива составит 117 миллиардов литров ежегодно, то есть 18% от текущего объема потребления. Кроме того,  выбросы углекислого газа сократятся на 290 миллионов тонн в год, а экономия финансовых средств составит 174 миллиарда.

Водители могут контролировать расход топлива

Водители могут контролировать потребление топлива собственных автомобилей. Сокращение скорости на 10% – например, со 110 км/ч до 100 км/ч – приводит к снижению расхода топлива на 16%. Меньшая скорость также способствует увеличению давления в шинах: рост давления в 0,5 бара  помогает сэкономить до 3% горючего.

Специалисты Центра технических исследований и Аргонской национальной лаборатории производили расчеты, принимая во внимание такие показатели, как объем потребления сырой нефти, расход горючего и энергии в автомобилях, а также доля энергии, затрачиваемой на преодоление трения.

Учитывались потери на трение в различных подсистемах автомобиля – шинах, двигателе, коробке передач, тормозном устройстве – а также отдельных компонентах (передаточных механизмах, подшипниках, сальниках и поршнях). Потери в точках трения и точках смазки также принимались во внимание.  

Испытания проводились в подразделении металлургической обработки и машиностроения компании «FIMECCLtd.», одним из направлений деятельности которой является поиск способов снижения потерь на трение. Спонсорами исследований стали: финское Агентство финансирования технологических инновационных разработок, Центр технических исследований Финляндии, компания «FIMECC Ltd.», Аргонская национальная лаборатория и Министерство энергетики США.

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.spacedaily.com/reports/One_third_of_car_fuel_consumption_is_due_to_friction_loss_999.html