Tag Archives: чистый

Энергосберегающие масла: меньше трение — чище воздух

Уменьшение расхода топлива – один из путей снижения вредных выбросов автомобилей. Уменьшить расход помогают энергосберегающие моторные и трансмиссионные масла. При работе двигателя часть вырабатываемой им энергии идет на преодоление сил трения в нем самом. Так, в городских условиях потери составляют в среднем 35%. Еще больше они возрастают при езде с непрогретым двигателем или при низких температурах (зимой).

Наибольшие потери происходят в подшипниках коленвала, клапанном механизме и цилиндро-поршневой группе. Но режимы смазки в этих парах трения различны. Подшипники смазываются в гидродинамическом режиме, когда трущиеся поверхности разделены достаточным слоем масла. Снизить трение здесь можно путем уменьшения вязкости масла. В парах же «кулачок-толкатель» и «цилиндр-поршень» (вблизи мертвых точек) режим смазки – граничный. Это значит, что масляная пленка настолько тонка, что она не в состоянии разделить трущиеся детали. В таких условиях потери не зависят от вязкости масла, и снизить их можно за счет присадок – модификаторов трения.

Таким образом, главное отличие энергосберегающих масел – меньшая вязкость. Это позволяет снизить трение в гидродинамическом режиме. Они также имеют высокий индекс вязкости, то есть, их вязкость с изменением температуры меняется в узких пределах. А чтобы вязкость изначально жидкого энергосберегающего масла при высоких рабочих температурах не снизилась ниже допустимого предела, в него добавляют загущающие присадки. При повышении температуры молекулы таких присадок «раскрываются» и масло становится более густым. Для работы в граничных условиях в энергосберегающие масла добавляют модификаторы трения. Они представляют собой твердые (графит, дисульфид молибдена) или жидкие химические соединения. Благодаря ним на трущихся поверхностях образуется покрытие, напоминающее мягкий ворс, легко сминающийся в любом направлении. Это помогает существенно снизить коэффициент трения.

В маркировке энергосберегающих масел согласно американской классификации API после указания класса вязкости по SAE и категории по условиям применения ставят буквы ЕС (Energy Conserving). Все масла, имеющие индекс по API не ниже SL, должны обладать энергосберегающими свойствами. В европейской классификации АСЕА энергосберегающие масла выделены в отдельные категории, обозначаемые А1-02, А5-02 (для бензиновых двигателей) и В1-02, В5-02 (для легковых дизелей). По американско — японской классификации ILSAC все масла, обозначаемые GF-I, GF-2 и GF-3, относятся к энергосберегающим.

Энергосберегающие масла могут изготавливаться на любой основе – минеральной, полусинтетической и синтетической. Современные малозольные масла позволяют увеличить срок службы каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров в дизелях. Существует ошибочное мнение, что энергосберегающие масла обладают увеличенным сроком службы. На самом деле это не так. Для «долгоиграющих» масел нужен другой пакет присадок, прежде всего противоокислительных. Поэтому неверно и обратное мнение о том, что масло с увеличенным сроком службы является энергосберегающим.

Евросоюз запускает стратегию чистого топлива

В январе 2013 года Европейская комиссия объявила амбициозный пакет мер, направленных на создание сети заправочных станций для всех видов альтернативного топлива в странах Евросоюза с общими стандартами по их разработке и использованию.

Альтернативные виды топлива

В качестве альтернативных видов топлива рассматриваются: сжиженный нефтяной газ (liquefied petroleum gas — LPG), природный газ и биометан (в виде CNG, LNG и GTL), электричество, биотопливо и водород.

LPG (сжиженный нефтяной газ — пропан), используемый как автомобильное топливо, в основном состоит из пропана и бутана, получаемых при добыче природного газа и нефти, а также на различных стадиях ее переработки на заводах. Возможно, что в будущем его будут получать и из биомассы. В настоящее время пропан является самым распространенным из альтернативных топлив. В Евросоюзе примерно 9 миллионов автомобилей используют пропан. Инфраструктура насчитывает около 28000 заправок.

Природный газ (метан) и биометан получают путем добычи ископаемого газа, а также из биомассы и отходов. Технологии использования сжатого природного газа (compressed natural gas — CNG) в двигателях внутреннего сгорания хорошо отработаны. Препятствием для их распространения является недостаточно развитая сеть заправок в большинстве стран Европы.

Сжиженный природный газ (liquefied natural gas — LNG) является привлекательным вариантом топлива для грузового транспорта благодаря его высокой энергетической плотности и низкому уровню выбросов загрязняющих веществ. Технологии использования в ДВС отработаны. Более широкому использованию мешает отсутствие инфраструктуры.

Технология GTL (Gas-to-Liquid – газ в жидкость) – химическое преобразование природного газа в моторное топливо. Процесс происходит в три этапа: получение из метана синтез-газа; преобразование синтез-газа в синтетическую нефть; получение из нефти высококачественного прямогонного бензина и дизтоплива. Дополнительной инфраструктуры не требуется, получаемые продукты полностью совместимы с существующими ДВС.

Электричество, как источник энергии для автомобилей, позволяет радикально изменить систему питания транспорта от единственного энергоресурса, такого как нефть, к универсальному энергоносителю, который может быть получен из множества первичных энергоресурсов. При этом вредные выбросы от транспортных средств полностью отсутствуют. Поэтому электромобили идеально подходят для городских условий. Замена ДВС на электродвигатели позволит снизить выбросы углекислого газа на 30%.

Автомобили на водородных топливных элементах обеспечивают большую дальность пробега по сравнению с батарейными электромобилями. Время для их заправки значительно меньше и сравнимо со временем заправки обычных автомобилей. Основными препятствиями для распространения водородомобилей являются их высокая цена (из-за дороговизны топливных элементов) и полное отсутствие заправочной инфраструктуры. Уровень выбросов парниковых газов при производстве водорода зависит от источника энергии. Сами водородомобили обладают нулевым выбросом углерода.

Биотопливо в техническом отношении может заменить нефть на всех видах транспорта с использованием существующих производственных мощностей и заправочной инфраструктуры. Однако его производство ограничено наличием плодородных земель и недостаточной стабильностью. Основными преимуществами жидких биотоплив являются их высокая энергетическая плотность и совместимость (в допустимых концентрациях) с существующими транспортными средствами.

Предложения Еврокомиссии

Всем членам Евросоюза предписано иметь на своей территории обязательный минимум заправочных/зарядных станций для природного газа, водорода и электромобилей с оборудованием, созданным по единым стандартам.

 

 

Электрические зарядные станции. Ситуация сильно различается в разных странах Евросоюза. Лидирующие позиции занимают Германия, Франция, Нидерланды, Испания и Великобритания. В предложениях Еврокомиссии для каждой страны индивидуально устанавливается обязательное минимальное число точек подзарядки с едиными зарядными разъемами. Целью является создание такого количества станций, которое бы позволило производителям наладить массовое производство электромобилей по разумным ценам. Для устранения неопределенности со стандартами электрический разъем Type 2 устанавливается как единый стандарт для всей Европы.

Водород. Германия, Италия и Дания уже имеют значительное количество водородных заправочных станций, хотя некоторые из них не являются общественными. Определенные компоненты, например, заправочные шланги, все еще требуют разработки и внедрения единых стандартов. Еврокомиссия предлагает соединить все существующие водородные заправки в единую сеть. Предложения относятся к 14 государствам, которые уже имеют такие заправки.

Биотоплива уже охватили около 5% рынка. В качестве топливных смесей с бензином и дизелем они не требуют отдельной инфраструктуры. Основная задача заключается в повышении их устойчивости.

Сжиженный природный газ используется как топливо для грузовиков, однако только 38 заправочных станций существует в Евросоюзе. Еврокомиссия предлагает, чтобы к 2020 году на каждые 400 километров Трансевропейской сети автодорог приходилась одна заправочная станция.

Сжатый природный газ в настоящее время используют 1 миллион автомобилей, что составляет 0,5% от их общего количества. К 2020 году их число должно возрасти в 10 раз. Еврокомиссия предлагает, чтобы по всей Европе к 2020 году одна общественная заправочная станция с едиными стандартами приходилась не менее чем на каждые 150 километров.

Для сжиженного нефтяного газа никаких дополнительных мер не предусматривается, так как инфраструктура в настоящее время достаточно развита.

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.