Основные направления экологического совершенствования автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Когда-то у природного газа, бензина и солнечной энергии были похожие проблемы. Например, от производства солнечных модулей до коммерческой окупаемости прошло более двух десятилетий.2.3 Автомобили с гибридной энергетической установкойДвигатель внутреннего сгорания используется в качестве основного источника энергии в таких автомобилях, а электрохимическая тяговая батарея (TEB) или накопительное устройство (батарея электрических конденсаторов, сверхкомпактный маховик и т. Д.) Используется в качестве пикового источника.В недавнем прошлом гибридные агрегаты назывались агрегатами, которые могут работать на различных типах горючего топлива. Одним из самых простых и ярких примеров таких силовых установок можно считать двигатель, работающий на бензине и газе (природном или масляном). Кроме двух упомянутых выше типов, был еще один - гибрид, в котором ДВС и электродвигатель работают вместе. Почему-то в большинстве справочников это не указано, и кажется, что эта технология зародилась совсем недавно. Тем не менее известная поговорка «Все новое - хорошо забытое старое» сработала на все 100%.Как оказалось, «первые ласточки» появились примерно на рубеже XIX и XX веков. Кроме того, некоторым разработчикам удалось перейти от проектов к мелкосерийному производству. С 1897 года и в течение следующих 10 лет французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпускала линейку электромобилей и гибридных автомобилей. В 1900 году компания General Electric разработала гибридный автомобиль с 4-цилиндровым бензиновым двигателем. А к 1940 году «гибридные» грузовики сошли с конвейера чикагской компании Walker Vehicle Company.Академик Е.А. На первую часть этого вопроса Чудаков ответил еще в 30-е годы прошлого века. Проведенное им сравнение характеристик двигателей разных типов выглядит так: бензиновый двигатель занял первое место по скорости и намного превзошел электрический по запасу мощности, но бензиновый двигатель внутреннего сгорания потерял надежность и экономичность. Стоит отметить, что вопросы ресурсов и окружающей среды на этом этапе еще не рассматривались. Продвижению гибрида «в массы» тогда помешала высокая цена компонентов для электрических систем, а также низкая мощность и непомерный вес силовых элементов (аккумуляторных батарей).Развитие двигателей внутреннего сгорания едва ли успевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители, мечтающие о мощном и одновременно экономичном двигателе, с другой стороны, экологи, которые ужесточают стандарты токсичности. И напоследок - геологи, которым все чаще напоминают об исчерпании запасов «черного золота».Сегодня мы можем с уверенностью сказать: эпоха двигателей внутреннего сгорания как основного источника энергии в автомобиле подходит к логическому завершению. Подтверждений этому уже нет, кроме серийных моделей с гибридными силовыми установками.Рассмотрим схемы гибридных силовых установок:В этом случае двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор, а вырабатываемое им электричество питает электродвигатель, который вращает ведущие колеса. Последовательная установка называется потоком мощности, проходящим через серию преобразований к ведущим колесам. От механической энергии, генерируемой двигателем внутреннего сгорания, до электрической энергии, генерируемой генератором, а затем обратно к механической энергии. Такая схема позволяет использовать двигатели внутреннего сгорания малой мощности при условии постоянной работы в диапазоне максимального КПД. Это всегда генерирует достаточно энергии, чтобы приводить в действие электродвигатель и заряжать аккумулятор.Здесь ведущие колеса приводятся в движение как двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателем (реверсивная машина). Момент из двух источников распределяется в зависимости от условий движения. Аккумулятор заряжается, когда электродвигатель переключается в режим генератора (например, при торможении), а энергия, запасенная аккумулятором, питает реверсивный автомобиль, который переключается в режим электродвигателя, который, в свою очередь, вращает ведущие колеса. Эта конструкция довольно проста, но имеет ряд недостатков, поскольку реверсивный автомобиль гибридной силовой установки не может одновременно приводить в движение колеса и заряжать аккумулятор.Уже по названию можно догадаться, что эта схема объединяет две предыдущие. Здесь, в зависимости от условий движения, используется тяга электродвигателя или как двигателя внутреннего сгорания, так и электродвигателя. Кроме того, при необходимости система может приводить в движение колеса и вырабатывать электричество одновременно с генератором. Этим достигается максимальный КПД силовой установки.2.4 Совершенствование электромобиля.Электродвигатели проходят испытания во многих странах. Первые образцы электромобилей были созданы в конце 19 века. Это была огромная машина с ваннами, наполненными серной кислотой на очень малой скорости. Однако с приходом 21 века и появлением новых идей многие автопроизводители дают электромобилю второй шанс. По сути, здесь есть только две проблемы: найти устройство накопления энергии, которое может оборудовать транспортное средство с запасом хода, эквивалентным запасу хода обычного автомобиля, и создать соответствующую инфраструктуру (сеть зарядных станций и т. Д.). Однако эти проблемы чрезвычайно сложны. Особенно первое. Достаточно вспомнить, что многие специалисты (электрики, химики, материаловеды и т. Д.) Работали над созданием высокоэффективных аккумуляторов за последнее столетие, но не смогли добиться результатов, приемлемых для автопроизводителей и других потребителей. ни одна из батарей не могла конкурировать с жидким или даже газообразным топливом по удельной энергоемкости. Другими словами, переходя с двигателя внутреннего сгорания на батареи от электрических аккумуляторов, приходится жертвовать либо грузоподъемностью автомобиля, либо запасом хода.Несмотря на то, что, с одной стороны, работы над электромобилями во многих странах получили государственную (в том числе финансовую) поддержку, а с другой стороны, общественную поддержку (по данным опроса, в Европе сегодня 1,3% потребителей, т.е. народ, готовы) Эм Стань владельцем электромобиля. Есть «Ассоциация европейских городов, заинтересованных в использовании электромобилей». В-третьих, почти все автомобильные компании занимаются разработкой электромобилей. Этот транспорт остается более особенным, чем массовый: его используют в аэропортах, на атомных электростанциях, в морских портах, на выставках и т. Д. Попытки организовать массовое производство пока не увенчались успехом.Преимущества электромобиля:Отсутствие вредных выбросов;Простота конструкции и управления, высокая надежность и долговечность шасси (до 20-25 лет) по сравнению с обычным автомобилем;КПД электродвигателя составляет 90% -95%.Недостатки электромобиля:- За полтора века эволюции батареи не достигли свойств, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем, несмотря на значительные улучшения конструкции с точки зрения дальности действия и стоимости. Доступные высокоэнергетические батареи либо слишком дороги из-за использования драгоценных или дорогих металлов (серебра, лития), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натриево-серных батарей> 300 ° C). Кроме того, эти батареи очень быстро разряжаются. Одним из наиболее перспективных направлений является разработка никель-металлогидридных аккумуляторов с оптимальным балансом энергоемкости и стоимости. Батареи на основе полипропилена также считаются многообещающими. Однако по экономическим причинам свинцово-кислотные батареи используются в электромобилях, как и столетие назад. Однако энергопотребление таких АВС увеличилось в четыре раза в течение 20 века (до 40–45 Вт • ч / кг), и они не требуют какого-либо обслуживания в течение всего срока службы. Использование электронных систем контроля работы, состояния и заряда / разряда аккумулятора позволило значительно повысить КПД аккумуляторов.- Аккумуляторы работают нормально, когда вы управляете электромобилем с постоянной скоростью и плавным ускорением. Тяговые аккумуляторы теряют много энергии при резких пусках.- Проблема заключается в производстве и утилизации батарей, которые часто содержат токсичные компоненты (например, свинец или литий).- Около 10% энергии теряется в коробке передач и в других элементах коробки передач.- Часть энергии аккумулятора используется для охлаждения или обогрева салона автомобиля, а также для питания других потребителей энергии на борту. Предпринимаются попытки решить эту проблему с помощью топливных элементов и солнечных элементов.- Для массового использования электромобилей необходимо создать подходящую инфраструктуру для зарядки аккумуляторов (зарядка на «автоматических зарядных станциях»).Главный недостаток ЭХН на сегодняшний день - это высокая стоимость. Эксперты считают, что батареи на топливных элементах являются наиболее энергоэффективным и высокоэффективным источником энергии для электромобилей. Такие элементы имеют много преимуществ, в первую очередь высокий КПД, который в реальных установках достигает 60-70%; Их не нужно заряжать как аккумуляторы, достаточно пополнить запасы реагентов. Наиболее перспективным является электрохимический водородно-воздушный генератор (ЭХГ), в котором продуктом реакции при производстве электроэнергии является химически чистая вода.Это все, что я хотел рассказать о перспективах развития автомобилей. Какой путь пойдет наука - пока загадка, но основные направления уже определены. Ясно одно: несмотря на все свои недостатки, двигатель внутреннего сгорания останется основным источником энергии для автомобилей в ближайшие 15 лет.ЗАКЛЮЧЕНИЕЭкологические проблемы, связанные с использованием традиционного топлива в автомобильных двигателях, актуальны не только для Беларуси, но и для всех стран мира. Во многих странах мира действуют строгие требования к экологизации транспортных средств. В результате с 2007 по 2010од количество загрязняющих веществ в выхлопных газах зарубежных автомобилей снизилось примерно в два раза. За последние 40 лет содержание токсичных компонентов снизилось на 70%. Косвенно эти требования коснулись и Республики Беларусь - к нам хлынул поток иномарок, которые классифицировались как экологически вредные в промышленно развитых странах, и таким образом пополнился отечественный автопарк автомобилями, которые наносят серьезный ущерб экологии наших городов.В настоящее время многие зарубежные производители двигателей взяли курс на решение проблемы достижения нулевой токсичности выхлопных газов. Их многолетний опыт показывает, что этого можно добиться только за счет использования альтернативных (ненефтяных) видов топлива. Именно поэтому почти все перспективные «зеленые» автомобили рассчитаны на работу на альтернативных видах топлива.Таким образом, можно сделать вывод, что сказанное выше определяет необходимость всеобъемлющих и всеобъемлющих мер по предотвращению, нейтрализации или, по крайней мере, значительному сокращению негативных последствий автомобилизации в нашей стране. Поэтому, на мой взгляд, экологическая программа должна быть реализована по следующим направлениям:- повсеместное внедрение результатов работ по снижению экологической опасности существующих двигателей, отработанных масел и синтетических углеводородных топлив для автомобилей;- постепенная замена нефтяных топлив сжиженным природным газом (СПГ) как наиболее чистым углеводородным топливом с обязательным созданием необходимой криогенной инфраструктуры в транспортном комплексе региона;- Модернизация дорожного хозяйства и реализация планов строительства дорог и мостов;- Создание системы управления переработкой и утилизацией отходов АТК, с помощью которой может быть обеспечена их выборочная и безопасная переработка, а также вторичное использование в производственно-экономической сфере;- Совершенствование современной правовой базы и системы налогообложения и платежей за загрязнение окружающей среды, тем самым способствуя переводу деятельности АТК на экологически чистые технологии.Сможем ли мы сохранить биосферу Земли, зависит в первую очередь от решения этой конкретной проблемы. Было бы хорошо, если бы люди привыкли к пешим и велосипедным прогулкам. На мой взгляд, общественный транспорт должен быть таким, чтобы люди хотели пользоваться им чаще, чем собственным автомобилем. В конце концов, увеличение трафика наносит огромный ущерб бесценному здоровью людей и окружающей среде. Некоторые маршруты грузовиков необходимо изменить, чтобы улучшить окружающую среду. Выбросы автомобилей - это настоящая катастрофа.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ:1. Коробкин В.И /Экология./ – М., 2016. – 465с.2. Ляченков Н.В., Тарабрин О.А. / Этапы развития аэрокосмической промышленности и автомобилестроения: Учебное пособие / Москва / МАИ / 20143. Петрунин В.В./ Плата за негативное воздействие на окружающую среду в 2016 году // Финансы. – 2006. – № 4. – С.25 – 30.4. Руденко Б. /Цена цивилизации // Наука и жизнь./ – 2014. – № 7. – С.32 – 36.5. Суэтин А./ 2006 год: мир сегодня и завтра (обзор основных положений доклада «Состояние планеты – 2016») // Вопросы экономики./ – 2016. – № 4. – С.90 – 103.6. Шишков Ю. /Хрупкая экосистема Земли и безответственное человечество // Наука и жизнь./ – 2014. – № 12. – С.2 – 11.7. Данные с интернет сайтов: avtomash.ru; autonews.ru; auto-barmashova.ru