Архив за Июль 2017

31 июля

История электромобиля

Подавляющее большинство людей будут удивлены, узнав, что история электромобилей насчитывает без малого 180 лет! Да, да, первые электромобили появились почти на 50 лет раньше первого автомобиля. Толчком к их развитию послужило открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции, после чего инженеры и изобретатели принялись искать пути его практического применения. Точных сведений о времени появления и имени создателя первого электромобиля не сохранилось. Достоверно известно, что в период с конца 1830-х годов до начала 1840-х было представлено как минимум три конструкции безлошадных электрических экипажей: шотландцем Робертом Андерсоном, англичанином Робертом Девидсоном и американцем Томасом Девенпортом. Все они имели большой вес, передвигались со скоростью не более 4 км/ч и были мало пригодны к практическому применению. Развитие электромобилей сдерживало отсутствие сравнительно небольших и подзаряжаемых аккумуляторов.

В 1865 году француз Гастон Планте представил прообраз такого аккумулятора. Он еще не годился для практического использования, но принципы, заложенные в его конструкцию, были взяты на вооружение другими изобретателями. К началу 80-х ХIХ века создаются сравнительно легкие, а главное, достаточно емкие и подзаряжаемые аккумуляторы. Это вызвало бум электромобилестроения. Конец ХIХ – начало ХХ веков можно считать «золотым веком» электромобиля. В то время мало кто верил в перспективы развития ДВС. Средний электромобиль тех лет развивал скорость до 30 км/ч, а запаса хода вполне хватало на поездки без подзарядки или замены батарей в течение дня. При этом электромотор «заводился» без проблем в любых условиях, не требовал переключения передач и работал бесшумно. Полную противоположность представлял в те годы автомобиль. Грохочущий и капризный мотор, выпускавший зловонные облака гари, запах бензина и масла, необходимость ручного запуска и переключения передач – все это отпугивало потенциальных клиентов. Купить безлошадный экипаж в то время могли позволить себе только обеспеченные люди. А они, естественно, предпочитали чистый, тихий и удобный в эксплуатации электромобиль. Электромобили были настолько просты, что ими без проблем управляли женщины и пожилые люди.

Об успехах «электромобилизации» тех лет говорит и то, что первые рекорды скорости были установлены именно на электромобилях. В 1895 году состоялся первый в мире официально зарегистрированный заезд, во время которого электромобиль француза Шарля Жанто показал скорость 63 км/ч. А в 1899 году впервые в истории наземное транспортное средство превысило 100 – километровый скоростной рубеж. Электромобиль Jamais Contente (Всегда недовольная), построенный бельгийцем Камилем Иенатци, разогнался до 105 км/ч.

В первое десятилетие ХХ века электромобили получили еще большее распространение. Они используются в качестве такси, пожарных машин и карет скорой помощи. Увеличивается их скорость и дальность поездки без подзарядки. Отдельные модели оснащаются системой рекуперативного торможения. Наибольшей популярностью электромобили пользовались в США, где в начале ХХ века количество электромобилей более чем в 1,5 раза превышало количество автомобилей.

Но сторонники ДВС не дремали, а активно совершенствовали свое детище. Постепенно ситуация менялась в пользу бензиновых автомобилей. Этому способствовало несколько факторов. Открытие богатых месторождений нефти привело к массовому производству дешевого бензина. Развитие сети автомобильных дорог дало возможность совершать дальние путешествия, на что электромобили были неспособны из-за малого запаса хода. Кроме того, их скорость была заметно ниже, чем у автомобилей, а вес – намного больше. Ну, и самое главное, конструкция автомобиля стала совершеннее и значительно дешевле в производстве. Применение электрического стартера и коробки передач значительно упростило их эксплуатацию. Популярность электромобилей пошла на спад, и к 1920 году их доля составляла около 1%. К 1930 году их производство практически прекратилось.

До конца 1980-х годов об электромобилях никто не вспоминал, пока остро не встала проблема загрязнения окружающей среды и не замаячила перспектива истощения запасов нефти. Ряд компаний приступили к выпуску электрических транспортных средств, не предназначенных, однако, для личного использования. Немногочисленные электрические автобусы, развозные фургоны и грузовики использовались в различных городских службах. Следующий всплеск интереса к электромобилям, который мы наблюдаем и в настоящее время, произошел в 90-х годах прошлого века в связи с существенным ужесточением законодательства о загрязнении воздуха. Первым серийным электромобилем нашей современности стал GM EV1, выпускавшийся в США с 1996 по 2003 годы.

27 июля

Необычные концепции экологичных автомобилей

К электромобилям, которые работают от батарей и топливных элементов уже все привыкли. Но существует и множество необычных конструкций экологичных автомобилей, которые не так широко известны.

Например, электромобили на солнечных батареях. Днем им хватает энергии солнца, а в темное время они передвигаются как обычные электромобили. Дальше всех продвинулись в этом направлении австралийцы. Еще в 1982 году «солнцемобиль» «Quiet Achiever» пересек Австралию с запада на восток со скоростью всего лишь 20 км/ч. А уже в 1996 г. победитель IV Международного ралли солнцемобилей — «Dream» проехал 3000 км между Дарвином и Аделаидой со скоростью почти 90 км/ч, на отдельных участках 135 км/ч.

Фольксваген разрабатывает гибридный автомобиль L1, который рассчитывает запустить в серийное производство в 2012 году. Ну и что, скажете вы? Кого сейчас удивишь гибридами? Все дело в том, что расход топлива у него будет 1,5 литра на 100 км. По замыслу, L1 будет двухместным городским автомобилем. Для достижения сверхнизкого расхода топлива конструкторы VW работают в трех направлениях: облегчение кузова, усовершенствованная аэродинамика и применение энергосберегающих технологий. Кузов весом 124 кг выпекается из углепластика по «формульным» технологиям, в угоду аэродинамике автомобиль получил закрытые арки задних колес и видеокамеры вместо наружных зеркал, при остановке глушится двигатель, а насос, гоняющий охлаждающую жидкость, — электрический, и включается только на повышенной температуре. Разумеется, это лишь капля в море всех тех технологий, которые использованы при создании L1, — высокотехнологичного чуда, которое бдительно контролирует каждый свой шаг и движение, дабы не потерять лишнюю калорию, если так, конечно, можно выразиться об автомобиле. При этом машина — не ленивая улитка! L1 способен развивать скорость до 160 км\ч, и динамика вполне приемлемая — до сотни он добирается за 14,3 секунды.

Экспериментальный автомобиль под названием Lotus Exige 270E Tri-Fuel может ездить на этаноловом топливе, сделанном из вина, которое нельзя пить, а оно, в свою очередь, является побочным продуктом процесса производства сыра или шоколада. Автомобиль может также ездить и на обычном бензине (исключительно для случаев, когда топливо закончилось, а вы все еще далеко от районов виноградарства и виноделия), а также на метаноле – топливе, которое можно получить путем извлечения углекислого газа прямо из атмосферы, из-за чего оно считается с абсолютно нейтральным уровнем эмиссии углерода. Авто также может достигать скорости 100 км/ч менее чем за четыре секунды, что вносит его в список самых быстрых автомобилей в мире.

Компания Geneco (Великобритания) представила новый концепт экологического автомобиля Bio-Bug-е, двигатель которого приводится в действие газом из человеческих фекалий. Свою идею сотрудники компании реализовали на базе автомобиля Volkswagen Beetle, причем среди английской общественности он сразу же получил прозвище «Навозный жук».

Основа данной экологической концепции – переработка стоков жилых домов на специальных установках и получение конечного продукта – биометана. По расчетам Geneco представленный экологический концепт автомобиля может целый год ездить на биометане, произведенном всего из 70 городских унитазов!

21 июля

Идущий впереди «Приус»!

Это слово уже стало практически нарицательным, а автомобиль, носящий это имя – почти легендой. В далеком 1997 году «Тойота» первой в мире представила гибридный автомобиль. Название “Prius” было выбрано не случайно – в переводе с латыни оно означает «идущий впереди». С тех пор машина разошлась по миру в более чем миллионе экземпляров. В настоящее время выпускается уже третье поколение.

Конструктивно Prius представляет собой последовательно-параллельный гибрид, то есть его ДВС может использоваться как для подзарядки батареи, так и совместно с электромотором вращать колеса. В последней модели Prius установлены, кроме ДВС, два мотор-генератора. Они представляют собой обратимые электрические машины – могут работать и как электродвигатели, и как генераторы. ДВС работает не по циклу Отто, как в обычных автомобилях, а по циклу Аткинсона. Его суть в том, чтобы эффективнее использовать энергию выхлопных газов. Для этого повышается степень сжатия, что приводит к детонации. А чтобы она не возникала, в цикле Аткинсона увеличивается такт впуска. Поршень уже идет вверх, сжимая смесь, но впускной клапан еще остается открытым. В результате часть смеси выталкивается назад, во впускной трубопровод. Это приводит к снижению насосных потерь и температуры выхлопных газов. Оборотная сторона этих преимуществ – неустойчивая работа на малых оборотах. Но дело в том, что в гибриде при старте и разгоне используется электродвигатель, а ДВС работает только на устоявшихся режимах в оптимальном с точки зрения КПД диапазоне оборотов. Поэтому расход топлива (а значит и выброс токсичных веществ) невелик. Электромоторы и ДВС соединены между собой через планетарную передачу. Управляет работой силовой установки бортовой компьютер. Вся конструкция получила название Hybrid Synergy Drive. Источник питания – никель-металлгидридная батарея напряжением 200 В.

В автомобиле все направлено на экономию и экологичность. Кузов имеет коэффициент лобового сопротивления всего 0,25. При торможении система рекуперации преобразует его энергию в электричество и запасает в батарее. В городском режиме при остановках силовая установка отключается. А как только водитель нажмет на акселератор, электромоторы обеспечат энергичный разгон.

Максимальная скорость автомобиля – 180 км/ч, на электротяге – 70 км/ч. Время разгона до 100 км/ч 9,9 секунды. Снаряженная масса машины 1310 кг. Суммарная мощность силовой установки 136 л.с. Высоковольтная батарея имеет емкость 6,5 А*ч при весе 45 кг. Гарантия на ее безотказную работу – 8 лет. Выброс углекислого газа – 90 г/км. Усредненный расход топлива 5,1 л /100 км.

Но Prius, к сожалению, обладает и рядом недостатков. Прежде всего это высокая стоимость, хотя в ряде стран она частично компенсируется льготами. При длительном бездействии высоковольтная батарея разряжается. Снижается эффективность гибридного привода при низких температурах. Не решена проблема утилизации отработавших батарей.

19 июля

Топливо с полей

Биотопливо – один из видов альтернативного топлива, производимый из сырья растительного или животного происхождения. Самыми распространенными в настоящее время являются биоэтанол, биодизель и, в меньшей степени, биогаз.

Биоэтанол

Биоэтанол, который по-нашему мы называем спиртом, производится в основном из кукурузы или сахарного тростника. Наиболее распространен в Бразилии, США, Швеции. Применяется не в чистом виде, а в смеси с бензином в разных пропорциях. Смесь Е-10 содержит 10% биоэтанола, Е-85, соответственно, 85%. Десятипроцентным топливом без переделок можно заправлять любой современный автомобиль, применение 85- процентного требует переделки двигателя и системы питания. Существуют и так называемые Flex-Fuel (FFV) автомобили, которые могут работать и на бензине, и на его смеси с этанолом в любом соотношении.

Биодизель

Биодизель является продуктом переработки растительного масла, сырьем для которого чаще всего служат рапс, соя или подсолнечник. Так же, как и биоэтанол, биодизель применяется в автомобилях не в чистом виде, а в смеси с дизтопливом. Например: В-20 – 20% биодизеля, 80% обычного дизтоплива. В отличие от биоэтанола применение биодизеля не требует доработки двигателя и топливной системы.

И биоэтанол, и биодизель обеспечивают выхлоп, позволяющий с запасом укладываться в экологические нормы. Но так как их энергетическая эффективность ниже, чем у чистого бензина или солярки, то мощность двигателя снижается, а расход топлива возрастает. А самое главное, что широкое использование этих видов биотоплива создает продовольственные проблемы, так как пищевые сельскохозяйственные культуры используются не по прямому назначению, а для производства топлива для автомобилей.

Битоплива второго поколения

Решить эту проблему призваны биотоплива второго поколения. Главное их отличие в том, что сырьемдля их производства служит биомасса, то есть разного рода отходы: остаточные непищевые части растений (стебли, листья, шелуха), древесная стружка, солома, кожура и мякоть от прессовки фруктов, навоз и т.п. Одним из представителей биотоплива второго поколения является биогаз, который еще называют «канализационный» газ. Состоит биогаз из метана и углекислого газа. Для применения в автомобилях его предварительно очищают от углекислого газа и получают биометан. По своим свойствам это аналог природного метана, разница лишь в происхождении. Также из биомассы можно получать и этанол, и дизель.

Биотопливо третьего поколения

Биотопливо третьего поколения вырабатывается из водорослей, но до его практического применения пока еще далеко. В отличие от сырья для первого и второго поколений, водоросли можно выращивать на землях и в водоемах, непригодных для сельского хозяйства или. Также для их выращивания могут использоваться и закрытые фитобиореакторы. По мере роста водоросли накапливают жиры и биомасла, имеющие молекулярную структуру, аналогичную традиционной нефти. Причем рост происходит посредством естественного фотосинтеза, для которого требуется солнечный свет, вода и углекислый газ, а также питательные вещества. Растущие водоросли потребляют углекислый газ, обеспечивая снижение объемов парниковых газов в атмосфере. Водоросли вырабатывают больший объем биотоплива с одного акра (0,4 га) занимаемых площадей, чем источники биотоплива на базе сельскохозяйственных культур. Водоросли могут вырабатывать более 2000 галлонов топлива с акра занимаемых площадей в год. Примерный выход топлива, получаемого из других источников, намного ниже: пальма – 650 галлонов, сахарный тростник – 450 галлонов, кукуруза – 250 галлонов, соя – 50 галлонов.

14 июля

Автомобили на водороде: «двойка» за… экологию

Разве может такое быть у «зеленой» технологии? Оказывается, может. Будущее водородных автомобилей, в отличие от других «зеленых» разработок, в настоящее время выглядит весьма печально. Хотя еще совсем недавно это направление казалось самым перспективным и многообещающим. Еще бы — заправляем машину водородом, а из выхлопной трубы идет только водяной пар! Нулевой выброс, предел мечтаний! Автомобиль Honda FCX, использующий в качестве топлива водород, в 2009 году даже завоевал звание World Green Car of the Year («Зеленый автомобиль года»).

Варианты конструкций автомобилей на водороде

Но не будем пока о грустном, а рассмотрим варианты технического исполнения водородомобилей. Их существует ровно два: в первом случае водород заправляется в автомобиль с обычным ДВС, который может работать и на бензине, и на водороде. Во втором случае на электромобиль в качестве источника питания устанавливаются топливные элементы, в которых при соединении водорода и кислорода вырабатывается электричество (именно так устроен упоминавшийся выше Honda FCX).

Обычный бензиновый двигатель после небольших переделок можно приспособить для работы на воздушно-водородной смеси. Дизель для этого не годится, так как смесь не воспламеняется от сжатия. Теоретически при сжигании смеси должна выделяться только вода, однако на практике это не так. Вода выделяется если с водородом смешивать чистый кислород. Если же с водородом смешивать воздух, который в основном состоит из азота, то, соответственно, в выхлопе будут присутствовать его оксиды. Для борьбы с этим явлением смесь приходится обеднять, но при этом мощность двигателя падает почти вдвое! В общем 100 % экологической чистоты достичь не удается.

Второй способ применения водорода гораздо чище. Топливные элементы выделяют только тепло и воду, вырабатывая при этом электричество. То есть их можно сравнить с батарейкой, которая работает с подпиткой на водороде. Напряжение одного элемента невелико, поэтому приходится их компоновать в батарею. Но ее вес, габариты, а, самое главное, стоимость получаются весьма внушительными. Именно цена и препятствует широкому распространению топливных элементов.

Проблемы эксплуатации

Общая проблема обеих типов — хранение водорода в автомобиле. Смесь водорода с воздухом взрывоопасна. Что произойдет с водородомобилем в случае ДТП? Чтобы обеспечить приемлемый запас хода водород необходимо держать в сжиженном состоянии. Бак для сжиженного газа — это дорогостоящее и имеющее большой вес устройство. В случае широкого распространения водородомобилей потребуется сеть заправочных станций, а для этого потребуются время и деньги.

Проблемы получения водорода

Однако все перечисленные проблемы ничто по сравнению с главной проблемой: откуда взять столько водорода? На данном этапе развития существует два основных способа его получения: из метана и из воды.

Но получение из метана и выглядит, мягко говоря, нелогично, да и в экологическом плане не безупречно. Судите сами: берем один вид топлива и перерабатываем его в другой, затрачивая при этом энергию. В ходе получения водорода из метана выделяется углекислый газ, от которого мы как раз хотели избавиться, создавая водородомобиль. Ну, и природный газ — это невозобновляемый ресурс, который рано или поздно закончится.

Более привлекательной выглядит идея получения водорода из воды. Воды на планете хватает, но чтобы добыть из нее водород, необходимо огромное количество энергии. В итоге получается, что затраты энергии на добычу водорода превышают то ее количество, которое он может отдать при использовании в автомобиле.

12 июля

Экологичные моторы

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) еще далека от заката — такого мнения придерживается достаточно большое количество и специалистов, и простых автолюбителей. И для такого утверждения у них есть все основания. По большому счету, существует только две серьезных претензии к ДВС — прожорливость и вредный выхлоп. Запасы нефти не безграничны, а автомобили являются одними из основных ее потребителей. Выхлопные газы отравляют природу и людей и, накапливаясь в атмосфере, создают парниковый эффект. Парниковый эффект приводит к изменению климата и далее к другим экологическим бедам. Но не будем отвлекаться.

С обоими недостатками конструкторы и инженеры за последние десятилетия научились весьма эффективно бороться, доказав, что у ДВС есть еще неиспользованные резервы для развития и совершенствования.

Снижение расхода топлива

Существенное снижения расхода топлива было достигнуто благодаря внедрению в конструкцию ряда технических новшеств. Первым шагом стал переход от карбюраторных двигателей к впрысковым. Современные системы впрыска обеспечивают подачу топлива в цилиндры под высоким давлением, в результате чего происходит его тонкое распыление и хорошее смешивание с воздухом. В ходе такта сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания точно дозированными порциями до 5-7 раз. Использование наддува, увеличение числа клапанов, повышение степени сжатия также позволили более полно сжигать рабочую смесь. Оптимизация формы камеры сгорания, днища поршней, применение систем с регулируемыми фазами газораспределения способствовали улучшению процессов смесеобразования. В результате двигатель может работать на более бедных смесях, экономя топливо и снижая выброс вредных веществ.

Широко применяется в современных автомобилях система старт-стоп, дающая заметную экономию топлива в городском режиме движения. Эта система автоматически выключает двигатель при остановке автомобиля. Запуск производится при нажатии на педаль сцепления (в автомобилях с механической коробкой передач) или при отпускании педали тормоза (в автомобилях с автоматической коробкой).

Система рекуперации энергии торможения, впервые появившаяся на гибридных автомобилях, постепенно перекочевала и на обычные. Кинетическая энергия замедляющегося автомобиля, которая раньше растрачивалась на нагрев деталей тормозной системы, сейчас преобразуется в электрическую и используется для подзарядки аккумулятора. Расход топлива снижается до 3%.

Важным обстоятельством является то, что улучшение технических характеристик двигателей происходит при неуклонном снижении их объема. Например, фольксвагеновский мотор 1,4 TSI, признанный лучшим двигателем 2010 года, при объеме 1390 куб.см развивает мощность до 178 л.с. То есть, с каждого литра снимается 127 л.с.! Удельный расход топлива за прошедшие 20-30 лет был снижен почти в два раза. А раз снижается потребление топлива, соответственно снижается и выброс вредных веществ, да и запасы нефти можно растянуть на больший срок.

Очистка выхлопных газов

Все вышеперечисленные меры снижают вредные выбросы, так сказать косвенно, за счет улучшения технических характеристик. Но есть ряд систем, назначение которых — непосредственно уменьшать количество вредных веществ в выхлопных газах.

Прежде всего это, конечно же, каталитический нейтрализатор и система рециркуляции выхлопных газов EGR. В нейтрализаторе вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, вступают в химическую реакцию с веществами, нанесенными на его соты. В результате реакции вредные вещества разлагаются на безвредные составляющие.

Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) имеет более «узкую» направленность. Она предназначена для снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах на режимах прогрева и резкого ускорения, когда двигатель работает на обогащенной смеси. Принцип работы системы состоит в перенаправлении части выхлопных газов обратно в цилиндры. Это вызывает снижение температуры горения и, соответственно, концентрации оксидов азота.

При работе двигателя не все выхлопные газы попадают в выпускную систему. Часть их прорывается в картер. Для предотвращения попадания в атмосферу используется система вентиляции картера. Пары бензина так же, как и выхлопные газы, содержат вредные для человека вещества. Поэтому на автомобилях устанавливается система поглощения паров бензина.

Все вышеперечисленные системы универсальны, то есть используются как на бензиновых моторах, так и на дизельных. Однако выхлопные газы дизеля отличаются повышенной концентрацией оксидов азота и сажи. Поэтому в выпускной системе дизелей дополнительно устанавливается сажевый фильтр. В некоторых конструкциях может использоваться система SCR (Selective catalytic reduction) или, в вольном русском переводе, впрыск мочевины. Принцип работы: водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопную систему перед катализатором. В результате химической реакции почти половина высокотоксичных оксидов азота превращается в обычный безвредный азот.

К слову говоря, успехи в совершенствовании дизельных моторов впечатляют. Не будем далеко ходить за примерами. Взгляните на таблицу: в ней представлены победители двух самых престижных мировых наград World Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года в мире) и Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года).

Год World Green Car of the Year Green Car of the Year
2006 Honda Civic Hybrid (гибрид) Mercury Mariner Hybrid (гибрид)
2007 Mercedes-Benz E320 Bluetec (дизель) Toyota Camry Hybrid (гибрид)
2008 BMW 118d with Efficient Dynamics (дизель) Chevrolet Tahoe Hybrid (гибрид)
2009 Honda FCX (топливные элементы) Volkswagen Jetta TDI Clean Diese (дизель)
2010 Volkswagen Polo BlueMotion (дизель) Audi A3 TDI Clean Diesel (дизель)
2011 Chevrolet Volt (гибрид) Chevrolet Volt (гибрид)
2012 Mercedes S250 CDI BlueEfficiency (дизель) Honda Civic Natural Gas (газ)
2013 Tesla Model S (электромобиль) Ford Fusion (бензин EcoBoost)
2014 BMW i3 (электромобиль) Honda Accord (бензин, гибрид)

Видите? В одном конкурсе четыре раза побеждали дизели, в другом – дважды.

Перспективы ДВС

Суммируя сказанное можно утверждать, что в ближайшие десятилетия мы будем сосуществовать с двигателями внутреннего сгорания. Для этого есть весомые технические и экономические причины. Отлаженность технологии производства ДВС обеспечивает их сравнительно низкую стоимость. Совершенствование рабочего процесса позволило получить высокие характеристики и снизить вредные выбросы.

Рост продаж «зеленых» автомобилей во многом стимулирован правительственной поддержкой. Как только государство свертывает программу скидок на экологичные автомобили, спрос на них стремительно падает.

Многочисленные попытки создать достойную альтернативу ДВС пока не увенчались успехом. Если же даже принципиально новый двигатель вскоре появится, то для его внедрения в серийное производство понадобятся громадные капиталовложения и длительный промежуток времени.

Что выбрать: бензин или дизель?

Этот вопрос вызывает нескончаемые споры в среде автомобилистов. В помощь им специалисты Bosch разработали наглядную схему, демонстрирующую преимущества обеих типов ДВС и условия, при которых тот или иной из них предпочтительнее.

Дизельный автомобиль потребляет до 25% меньше топлива и меньше загрязняет окружающую среду, зато бензиновый имеет меньшую стоимость, его страхование и эксплуатация обходятся дешевле. Однако если годовой пробег превышает 15000 километров, покупать дизель выгоднее.

Выбор подходящего типа двигателя зависит также от класса автомобиля. Современные бензиновые силовые агрегаты весьма эффективны в компактных автомобилях, а нынешние дизеля позволяют достигать низкого расхода топлива и дают удовольствие от вождения в больших универсалах. Бензиновые моторы обеспечивают завидную приемистость и динамику «горячим» спортивным автомобилям, а высокий крутящий момент дизелей как нельзя кстати подходит большим внедорожникам.

10 июля

Когда мы пересядем на электромобиль?

Мысль о том, что в будущем мы будем ездить только на электромобилях, стала практически догмой. Уже несколько десятилетий экологи и им сочуствующие борятся за чистое электромобильное будущее. И вот, наконец-то, свершилось! 2010 год войдет в историю автомобилестроения как начало эпохи электромобиля. Стараниями инженеров Nissan создан первый серийный экземпляр под маркой Leaf (по-нашему «Лист»). И пусть его показатели пока далеки от желаемых (160 км запас хода, максимальная скорость 140 км/ч, цена около 30000 евро), но, как говорил О.Бендер: «Лед тронулся!». И поэтому вполне вероятно, что электротехника вскоре станет в автодорожных ВУЗах основным предметом.

А почему же мы раньше не пересели на электромобили? Ведь конструкция их проста: электродвигатель и аккумуляторы. Электрическому мотору даже трансмиссия не нужна, да и сами моторы за последнее время значительно сбавили в весе и габаритах. А вот легкие, компактные и недорогие батареи с большой емкостью пока еще не созданы. Вот это обстоятельство — главное препятствие на пути широкого распространения электромобилей. И, к сожалению, не единственное. Так что давайте не впадать в эйфорию, а взглянем на вещи трезво.

Что препятствует развитию электромобилей

Технический аспектМалый запас хода электромобилей — беда сравнительно небольшая. Намного хуже то, что подзарядка требует не нескольких минут, как заправка обычного автомобиля, а нескольких часов. Поэтому для решения этой проблемы внедряется экспресс-зарядка повышенным напряжением. Сейчас она занимает около 30 минут, но перед специалистами поставлена цель довести это время до 6 минут. Возникнут сложности при эксплуатации электромобиля в условиях суровых зим. Батареи в морозы теряют емкость. Большое количество работающих потребителей (отопление, освещение) потребует более частых подзарядок, снизится дальность пробега.

Экологический аспект. Широкое развитие электротранспорта приведет к существенному увеличению потребляемого электричества. А откуда его брать? Построить новые ТЭС и АЭС, которые далеко не безвредны для окружающей среды. Аккумуляторы не будут работать вечно, с отработанными нужно будет что-то делать. Проблема их утилизации тоже пока не решена. Так что экологическая чистота электромобиля ставится под сомнение.

Экономический аспект. Стоимость электромобиля существенно превышает стоимость обычного автомобиля аналогичного класса из-за высокой цены аккумуляторных батарей. Вы не поверите, но сам электромобиль и его батарея практически равны по стоимости! Возможно, что с началом массового производства цены на аккумуляторы снизятся. А пока далеко не все потенциальные покупатели готовы платить за экологическую чистоту из своего кармана. Необходимость частых подзарядок и малый запас хода еще больше снижают это желание. Правительства пытаются стимулировать спрос путем системы скидок и налоговых льгот. Переход на электромобили потребует развития сети зарядных станций, а для этого нужны немалые средства.

В общем, поклонникам электромобилей нужно потерпеть еще, как минимум, лет 10-20.

6 июля

Гибриды — шаг к чистому небу

С точки зрения экологов двигатель внутреннего сгорания — это безоговорочное зло, один из основных источников загрязнения окружающей среды. С точки зрения инженеров — неизбежное зло, с которым приходится мириться. КПД ДВС довольно низкий, особенно при малых нагрузках и в переходных режимах. Самостоятельно двигать автомобиль он не может, в помощь приходится ставить коробку передач.

И те, и другие видят решение своих проблем в электродвигателе. Электрический мотор не загрязняет окружающую среду, имеет идеальную моментную характеристику — подал питание, и сразу же получил 100% «тяги» на колесах. Да и коробка передач ему не требуется. Главное препятствие на пути массового внедрения электромобилей — отсутствие емких и надежных батарей.

Мы обычно различаем два режима движения автомобиля: городской и загородный. Электродвигатель идеально подходит для города. Ему не страшны постоянные старт-стопы. Во время остановки электромотор не потребляет энергии, а как только нажали на педаль «тока», он тут же выдает максимальный момент. ДВС же наиболее эффективен в режиме равномерного движения на средних оборотах — то есть, за городом. Так почему бы не взять лучшее от обоих моторов и соединить все в одном агрегате?

Вот так и родился инженерно — экологический компромисс под названием гибридный автомобиль, в котором недостатки одного двигателя компенсируются достоинствами другого. ДВС обеспечивает бесперебойной энергией электрического собрата. Ему не нужны длительные подзарядки через каждые 100-150 км пробега. Залил полный бак — и можешь ехать без остановок 700-800 км. Электромотор же «подстраховывает» ДВС в переходных режимах, экономя таким образом топливо и снижая вредные выбросы.

Классификация и устройство гибридов

Первые серийные экземпляры гибридов под маркой «Тойота» появились в 1997 году. Способов соединения электродвигателя с ДВС существует несколько.

Самый простой способ – последовательное соединение. ДВС используется только для привода генератора. Генератор подзаряжает аккумуляторную батарею и питает электродвигатель, который и вращает колеса автомобиля. При полностью заряженной батарее ДВС можно отключать.

При параллельном соединении большую часть времени работает ДВС, а электромотор служит вспомогательным источником мощности в начале движения и при разгонах. Причем электромотор при равномерном движении и при торможениях используется как генератор, подзаряжая аккумуляторы.

Последовательно-параллельная схема отличается от параллельной тем, что в нее добавлен отдельный генератор и делитель мощности. В результате автомобиль может трогаться и двигаться с малой скоростью только за счет электромотора. При равномерном движении в работу вступает ДВС, при разгонах снова подключается электродвигатель. Делитель распределяет мощность ДВС на ведущие колеса и на генератор. Генератор, в зависимости от режима движения, подзаряжает батареи или питает электромотор.

Все гибриды оснащаются системой рекуперации (возврата энергии). При торможении автомобиля электродвигатели, вращаемые колесами, начинают работать как генераторы, подзаряжая батареи.

Различают три вида гибридов: полные, умеренные и подзаряжаемые (plug-in). Полный гибрид может двигаться непродолжительное время только на одной электротяге, не задействуя ДВС. В умеренном же ДВС работает всегда, а электродвигатель играет роль вспомогательного источника мощности. Plug-in гибрид — это уже почти электромобиль, который можно включать в розетку для подзарядки батарей. Когда заряд истощается, подключается ДВС, и автомобиль превращается в гибрид.

Перспективы гибридов

Почему же мы до сих пор не пересели на гибридные автомобили? А потому что они имеют ряд недостатков. Прежде всего это сложность, а, следовательно, и высокая стоимость. Сложность, кроме того, означает и низкую ремонтопригодность. Батареи при низких температурах подвержены саморазряду. По экономичности и экологичности некоторые дизельные автомобили превосходят гибриды.

Поэтому гибридные автомобили правильнее будет рассматривать не как решение экологических проблем, а как промежуточный этап на переходе к электромобилю. Ведь посмотрите — с каждым годом «электрическая» составляющая гибрида становится все более весомой.