Автомобили и гибриды - 3

Очевидно, что здоровая экология невозможна без качественных автомобилей. Над Антарктидой уже нависла "озоновая дыра" с видом на космос. Создание "гибридных" автомобилей и "гибридных" двигателей нацелено также и на улучшение экологических показателей. Сегодня наиболее продвинутые в мире компании работают над созданием новых двигателей внутреннего сгорания, где будет использоваться новое, иное топливо. Именно по этой причине, например, в той же "Shell" заняты проектами заводов по переработке газа. А наиболее практичные и дальновидные бизнесмены озабочены строительством газопроводов. Анализируя ситуацию, можно утверждать, что рано или поздно, цены на нефть будут падать, а на газ, наоборот, расти! Тем временем гибридные автомобили постепенно и уверенно занимают достойное место среди прочей техники. Однако, еще немало будет сделано и переделано их вариантов, прежде, чем по улицам в массовом порядке начнут ездить наиболее оптимальные средства передвижения. Впрочем, и автомобили когда-то были, фигурально выражаясь, "в диковинку". "Гибридные" новости Московским мальчишкам навсегда запомнилась та Международная конференция, прошедшая в Москве, где была организована и техническая выставка в духе XXI века - "Автомобили для больших городов", главными экспонатами которой стали транспортные средства с гибридными силовыми установками. Такие автомобили принято снабжать не одним, а двумя моторами - ДВС (внутреннего сгорания) и электрическим. На технической выставке была представлена продукция японских и европейских автопроизводителей: "Honda", "Toyota", "Volkswagen". Российские производители также показали свою гибридную разработку, типа "Нива". Однако следует сказать, что за рубежом уже стало доброй традицией выпускать после удачных испытаний "гибридного" авто, небольшие его серии, а в России - гибридная "Нива" - пока одинокий экземпляр, созданный специалистами кафедры автомобильного транспорта МГАИУ им. Горячкина. В экспериментальной "Ниве" вместо штатного двигателя в 58 кВт под капотом гибрида разместили очень компактный двухцилиндровый мотор в 24 кВт (от "Оки"). На освободившееся место поставили электродвигатель мощностью 25 кВт и источники питания - три новых суперконденсатора с общим зарядом 420 кДж. В целях же упрощения конструкции трансмиссии - передние колеса вращает ДВС, а задние колеса - электродвигатель. Кроме того, вместо коробки передач передний привод "гибридной" "Нивы" теперь оборудован вариатором, позволяющим бесступенчато регулировать крутящий момент на колесах. Машина стартует и разгоняется на электродвигателе, а едет после этого - уже на бензине. Источники питания в то же время подзаряжаются от электрогенератора. Учитывая, что мощность каждого из двигателей в 2 раза меньше обычного, конструкторы вовсе и не рассчитывали получить "скоростной образец". Скорость экспериментальной "Нивы" не превышает 80 км/час, что для движения в пределах города вполне достаточно, причем потребление топлива снижается до 6-7 л на 100 км пробега, таким образом, этот автомобиль почти не загрязняет воздух! Гибридные "Honda", "Ford", "Lexus", "Toyota" Итак, из соображений экономии топлива и с учетом требований экологических норм, японские автомобильные компании тоже создают новейшие экспериментальные модели средств передвижения - семейство класса "гибридных". В целях снижение потерь на трении, японские конструкторы используют не только высокотехнологичные материалы, но и максимально сокращают количество деталей. Рационально решено: многоклапанная конструкция головки блока, где должно быть четыре клапана на цилиндр, вполне обходится и одним распредвалом. В целях снижения трения на "коромыслах" установили ролики, а на "юбки" поршней нанесли антифрикционное покрытие. Эксперты подсчитали, что таким образом потери на трение удалось сократить ... на 30 %! Для облегчения конструкции масляный картер и корпуса блоков управления изготовлены из магниевого сплава, который примерно на одну треть легче алюминиевого! Вместе с двигателем в "облегченном" картере работает обычная механическая коробка передач, или механическая бесступенчатая передача "CVT". На гибриде "Honda Insight" бензиновый двигатель играет основную роль, так как мощность дополнительного электромотора составляет только 10 кВт (это всего 13,6 л.с.). Разработчики гибридной модели "Honda" не только создали высокоэффективный силовой агрегат, но и максимально облегчили машину. Инженерам удалось весьма уменьшить массу двухместного автомобиля, но не только за счет компактного силового агрегата, но и за счет применения более легкого, алюминиевого кузова (исключение составляют лишь некоторые детали из очень легких композитных материалов). По традиционной "стальной" технологии подобный кузов, безусловно, весил бы на 40 % больше, нежели у "гибридного" автомобиля "Honda Insight". Уже в 2005 году появились гораздо более мощные автомобили, которые по скорости мало чем уступают автомобилям с обычными, стандартными силовыми агрегатами. Новые автомобили - быстроходный седан "Honda Accord Hybrid", вседорожник "Ford Escape Hybrid", а также весьма мощный - "Lexus R x 400h". Уже сегодня в Японии можно приобрести восьмиместный минивэн "Toyota Estiva Hybrid". "Гибридные" ДВС Если человеку можно заменить сердце - на аналог, либо искусственное, то обычные ДВС (двигатели внутреннего сгорания) также можно "переделать" со временем, изменив систему в более оптимальном варианте. Так, в качестве более дешевой альтернативы комбинированным силовым установкам для гибридных авто ведутся работы и по кардинальному пересмотру конструкций - обычных ДВС. Надо сказать, что для этого необходима разработка нового процесса сгорания топлива, который отличала бы повышенная топливная экономичность и экологичность (с обеспечением минимальной токсичности отработанных газов). Кроме того, предполагается возможность работы такого мотора на топливах более широкого фракционного состава, чем, например, традиционный бензин. И в этом направлении ведутся активные поиски и исследования во многих компаниях мира: "Toyota", "FIAT", "Volkswagen", "AVL" (исследовательский институт). Там надежды возлагают на "гибридный" ДВС (двигатель внутреннего сгорания), работающий уже по смешанному циклу "Отто-Дизель", что вполне в духе нового времени. Создание двигателя - "гибрида" в любом случае должно было произойти. Рациональных вариантов достаточно: приверженцы старых бензиновых моторов предлагают в некоторых режимах работы воспламенять смесь от сжатия (этот метод обозначают за рубежом "CAI - Controlled Auto Ignition", то есть, контролируемое сжатие). Есть и другие предложения: проектировщики дизельных двигателей решили поставить в цилиндры искровые свечи, именно для поджигания равномерно распределенного по камере сгорания топлива ("HCCI" - Homogeneous Charge Compression Ignition - поджигание гомогенного заряда под давлением). Все это делается ради одной цели: надо срочно снизить содержание вредных веществ в выхлопных газах до минимума, и как можно скорее. Оптимисты считают, что цель будет достигнута в течение …5 лет. По подсчетам экспертов, реально уменьшение выбросов окислов азота в 100 (!) раз, а частиц сажи в 10-50 раз! Грядет грандиозный прорыв! Это будет революцией в области техники, и большим, скорее глобальным событием в пользу экологии, что позволит со временем свести к нулю эксцессы с "партией зеленых", возможно, раз и навсегда упразднив "хулиганство" от активистов "Гринпис". То, что уже создано Однако уже сконструирован и работает экспериментальный "Ford", с оптимальной системой самовоспламенения, созданный на базе бензинового "Zetec" 1,7-16 V. И в его работе воплощена на практике очевидная целесообразность новшества: у нового "гибридного" мотора "Форд" снижены показатели уровня NOx - на 99 %, а потребление бензина - на 30 %. Можно сказать, что в этом проекте встретились и реально воплотились две гениальные идеи - Отто и Дизеля. Как официально было заявлено, первый подобный двигатель будет доработан и пущен в серийное производство инженерами "Volkswagen", которые и довели до ума новый метод "CCS". Однако, такому особому мотору необходимо особое "меню": топливо для обеспечения стабильного образования гомогенного облака горючей смеси, которое бы не воспламенялось раньше времени, то есть, нужен не бензин, не дизельное топливо, а уже - нечто среднее, синтетическое. По мнению экспертов, такое топливо должно по возможности лучше испаряться, но - и не вспыхивать слишком быстро. Именно такие характеристики имеет созданное недавно синтетическое топливо, получаемое из природного газа или биомассы, которое не содержит серы и ароматических углеводородов (и в то же время - позволяет добиваться хороших экологических показателей). Челябинские расчеты Талантливый курсант Челябинского высшего военного командно-инженерного училища - В. Босяков предложил свой способ улучшить характеристики дизельного двигателя: на впускном коллекторе дизельного двигателя поставить компрессор, который, в свою очередь, приводится в действие двигателем Стирлинга. Известно, что эффективность работы ДВС зависит от температуры выхлопных газов: чем она (температура) ниже, тем (при прочих равных условиях) выше КПД двигателя внутреннего сгорания. У ДВС есть нагреваемый и охлаждаемый участки поверхности. На нагреваемую поверхность подаются выхлопные газы (горячие), а на охлаждаемую - обычный воздух из атмосферы. Затем он компрессором под давлением направляется в цилиндр дизеля. По расчетам курсанта В. Босякова, КПД такой теплово-силовой установки возрастает с 48-50 - до 80 %. Кроме того, в выхлопных газах снижается содержание оксидов углерода и азота. Как известно, многие японские изобретения увидели свет после выхода той или иной научной статьи в инженерных журналах СССР, где очень часто давали в качестве наглядных комментариев даже подробные чертежи. Ни для кого не секрет, что у японцев - хорошая реакция. Вполне вероятно, что челябинское "ноу-хау" курсанта В. Босякова где-нибудь все-таки удачно реализуют. Бразильско-итальянский вариант Известно, что бразильское отделение итальянской фирмы "Магнети Марелли" уже начало выпуск автомобильного ДВС, способного работать на бензине, на этиловом спирте, а также на смеси этих горючих (причем - в любом соотношении), а также на природном газе. Компьютер автомобиля сам распознает, какое именно топливо ему "предложили" на этот раз, и, спустя несколько миллисекунд, "перенастраивается". Так, в условиях жаркой Бразилии владелец нового супер-автомобиля XXI века с "умным" двигателем, реально экономит 25 - 40 % расходов на горючее! А нам только остается надеяться, что когда-нибудь похожие перспективыные разработки появятся и у нас, а главное - воплотятся в действительность в виде "железных коней" для большинства автолюбителей. Фото с сайта http://www.welovehondas.com