Экологичные конструкции автомобилей альтернативные конструкции автомобилей

Альтернативные конструкции автомобилей

Энергетические и экологические кризисы больших городов сти­мулируют создание электромобилей. Так, в Калифорнии (Лос-Анджелес — родина фотохимического смога) был принят закон об охране воздушного бассейна. Согласно закону к 2003 г. в Кали­форнии должно быть 10% автомобилей, не выбрасывающих в ат­мосферу отработавшие газы. Это позволило инициировать про­грамму разработки электромобилей.

Электромобили должны быть конкурентоспособными современ­ным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Коммер­ческий успех электромобиля зависит от первоначальной стоимо­сти, эксплуатационных затрат, запаса хода, времени службы и зарядки аккумуляторных батарей, надежности и безопасности. В настоящее время все эти показатели в основном зависят от каче­ства аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи электромобилей должны обладать боль­шой мощностью, высоким запасом энергии, иметь продолжитель­ный срок службы, допускать быструю зарядку, надежно работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. Требования по экологичности включают возможность регенерации и утилиза­ции всех элементов батарей по окончании срока их службы.

Наиболее широко распространены в автомобильной промыш­ленности свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные ба­тареи. Для электромобилей такие батареи слишком тяжелы, име­ют недостаточный срок службы и малую удельную энергию — 25 — 30 (Вт-ч/кг). В настоящее время разработаны и подготовлены к производству новые типы батарей с повышенной удельной энер­гией: никель-кадмиевые (30 — 40 Вт-ч/кг), никель-гидридные (35 — 50 Вт-ч/кг), натрий-никельхлоридные (90—130 Вт-ч/кг), воздушно-алюминиевые (250 — 300 Вт-ч/кг) и др. Так, испытания натрий-никельхлоридных аккумуляторов показали удельную мощ­ность до 170 Вт/кг, энергетический КПД — 91 %, срок службы — 5 лет или 1500 циклов зарядки — разрядки (соответствует пробегу электромобиля 150 тыс. км).

По прогнозам французской аккумуляторной фирмы САФТ, к 2010 г. начнется серийный выпуск аккумуляторов с удельной энер­гией 200 Вт-ч/кг, удельной мощностью 300 Вт/кг, сроком службы не менее 1000 циклов разряда.

Для уменьшения энергопотребления автомобиля снижают его сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Так, французская фирма «Мишелин» создала шины, у которых сопро­тивление качению уменьшено на 35% по сравнению со стандарт­ными. Это позволило увеличить запас хода электромобилей на 20 %. Применение высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, стек­ло- и углепластиков, пластмасс позволяет уменьшить массу легкового электромобиля на 150 — 200 кг и изменить его формы. Это позволяет уменьшить коэффициент аэродинамического сопротив­ления с обычных значений 0,35 — 0,50 до 0,20 — 0,25.

При торможении обычного автомобиля вся кинетическая энер­гия безвозвратно теряется (нагрев тормозных устройств). В элект­ромобиле кинетическая энергия регенерируется и направляется на зарядку аккумуляторной батареи, что уменьшает энергопо­требление на 10—15%.

В 1985 г. в Великобритании эксплуатировалось свыше 44 тыс. электромобилей, наибольшее распространение получили фурго­ны грузоподъемностью 2 т для внутригородских перевозок торго­вых грузов, и в частности для развоза молока. Пробег такого элек­тромобиля 40 — 60 км при скорости 30 — 40 км/ч. Опытные образ­цы легковых автомобилей имели запас хода 175 — 180 км, у грузо­вых — 150 — 220 км, у электробусов на 60 — 80 человек — 150— 170км. Во всех случаях скорость не превышает 40 км/ч. На отдельных типах электробусов гарантируется запас хода до 330 км. Электромо­биль фирмы «Мигрос» в 1987 г. был способен развивать скорость свыше 100 км/ч, дальность его движения без дозарядки 150 км.

В начале 1990 г. концерн «ФИАТ» представил первый серий­ный электромобиль «Элеттра». Электромобиль рассчитан на двух человек, может перевозить 100 кг груза и развивает скорость 70 км/ч. Он содержит 12 аккумуляторов и бесшумный электродви­гатель. Зарядка аккумуляторов осуществляется от обычной элект­росети в течение 8 ч и стоит 2 дол. Во Франции уже появились электромобили «пежо-205», в Испании — «Феа и Марбелла Тор­педа», в США фирма «Дженерал моторе» представила новую мо­дель «импакт».

Еще более экологически чистым является солнцемобиль — ав­томобиль с солнечными батареями и аккумуляторами, подзаря­женными от солнечных батарей. В Австралии в 1988 г. демонстри­ровался автомобиль «санрейсор», победивший на гонках на рас­стоянии 3130 км. В начале января в 1990 г. в Базеле (Швейцария) открылось первое в Европе бюро проката солнечных электромо­билей. В солнечную погоду пробег такого электромобиля 100 км, в пасмурную 50 км. В 1990 г. фирма «Хонда» (Япония) продемонст­рировала солнцемобиль, развивающий скорость 120 км/ч.

В настоящее время практически все крупные автомобильные компании мира готовятся к серийному выпуску электромобилей (табл.7). Так, в Калифорнии для разработки электромобилей но­вого поколения организована фирма «Калстарт», объединившая предприятия авиакосмического комплекса.

Планируется создание двухместного электромобиля с макси­мальной скоростью 120 км/ч, пробегом не менее 225 км и време­нем разгона до 100 км/ч — 11 с. В конструкции ходовой части пред­усматривается применить алюминиевые сплавы, а в конструкции

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник статьи: http://studopedia.su/2_35244_alternativnie-konstruktsii-avtomobiley.html

Создание экологичных конструкций автомобилей

Экологичность автомобилей обеспечивает их топливная эко­номичность, т. е. чем меньше топлива расходует автомобиль, тем меньше экологический ущерб.

Экономия топлива достигается за счет комплекса конструк­тивных и эксплуатационных мероприятий для принципиально сохраняемых конструкций автомобилей. Применительно к легко­вым автомобилям наибольшее влияние на уменьшение расхода топлива оказывают: уменьшение массы и размеров автомобиля, улучшение аэродинамических характеристик, снижение сопротив­ления качению, применение компьютеризированных систем кон­троля и управления двигателем и сокращение всех видов механи­ческих потерь.

Уменьшение массы и размеров автомобиля достигается за счет применения высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, пласт­масс, стекло- и углепластиков.

В конструкции грузовых автомобилей основные источники эко­номии топлива — дизелизация (54%), регулирование скорости вентилятора (28%), применение радиальных шин (13%), улучше­ние аэродинамических форм и обтекателей (5%).

Перспективными направлениями по совершенствованию со­временного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания явля­ются: повышение коэффициента полезного действия двигателя за счет совершенствования процессов сгорания (турбонаддув, рабо­та двигателя на переобедненных смесях, электронное зажигание); сокращение потерь на трение (уменьшение поверхности порш­ней, сокращение опорных поверхностей вкладышей, использова­ние керамических покрытий); оптимизация режимов работы двига­теля за счет электронных систем управления рабочими процесса­ми двигателя; применение двухтопливных автомобилей (бензин — газ; дизельное топливо —газ).

С целью уменьшения загрязнения атмосферы ужесточаются нор­мы расхода топлива на 100 км пробега. Так, в США каждой фирме было предписано, чтобы средний расход топлива на один автомо­биль в 1985 г. не превышал 8,5 л, а к 1995 г. средний автомобиль, продающийся в стране, расходовал не больше 5,3 л на 100 км про­бега. С целью уменьшения массы автомобиля, что приводит к сниже­нию распада топлива при разгоне и замедлении, обычные стальные и чугунные детали автомобиля целесообразно заменить деталями из алюминиевых сплавов, высокопрочных сталей, титана, пластмассы и композитных материалов. Важное значение с рассматриваемых позиций стали придавать и аэродинамике автомобиля. Проведенные исследования показывают, что в целом улучшение аэродинамики может обеспечить сокращение расхода топлива до 15%.

Еще в 1985 г. компания «Исудзу» (Япония) представила модель с мотором из керамики, которая на 14% легче и на 30% эконо­мичнее, чем существующая ныне. Этот двигатель не имеет систе­мы охлаждения и может работать на любом виде топлива. Компа­ния «Тойота» продемонстрировала сверхэкономичный автомобиль, который при скорости 60 км/ч на 1 л бензина проезжает 54 км, т.е. на 100 км тратит 1,85 л.

Фирма «Рено» в 1987 г. продемонстрировала эксперименталь­ный автомобиль «Веста-2», который проделал путь от Парижа до Бордо (501 км), затратив в условиях средней интенсивности дви­жения 9,75 л бензина, т.е. 1,94 л на 100 км. Но экономичность — не главное достоинство современного автомобиля. Сегодня в цене экологически чистые машины. Самые строгие требования в этом отношении действуют в США, Японии, Швейцарии и Австрии (табл. 6). В США почти все эксплуатируемые автомобили имеют специальные устройства для снижения токсичности выхлопа, а 85 % оснащено каталитическими конвертерами. В ФРГ к катего­рии чистых относится 94 % вновь покупаемых машин.

Предусматривается также разработка специальных автомати­ческих устройств, которые позволят без участия водителя отклю­чать мотор во время стоянки перед светофором или в заторах.

В зависимости от внешней обстановки современная электрони­ка автомобиля помогает поддерживать почти безопасные для ок­ружающей среды режимы работы двигателя и экономить топливо.

Источник статьи: http://studopedia.ru/2_19239_sozdanie-ekologichnih-konstruktsiy-avtomobiley.html

Альтернативные конструкции автомобилей

Энергетические и экологические кризисы больших городов сти­мулируют создание электромобилей. Так, в Калифорнии (Лос-Анджелес — родина фотохимического смога) был принят закон об охране воздушного бассейна. Согласно закону к 2003 г. в Кали­форнии должно быть 10% автомобилей, не выбрасывающих в ат­мосферу отработавшие газы. Это позволило инициировать про­грамму разработки электромобилей.

Электромобили должны быть конкурентоспособными современ­ным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Коммер­ческий успех электромобиля зависит от первоначальной стоимо­сти, эксплуатационных затрат, запаса хода, времени службы и зарядки аккумуляторных батарей, надежности и безопасности. В настоящее время все эти показатели в основном зависят от каче­ства аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи электромобилей должны обладать боль­шой мощностью, высоким запасом энергии, иметь продолжитель­ный срок службы, допускать быструю зарядку, надежно работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. Требования по экологичности включают возможность регенерации и утилиза­ции всех элементов батарей по окончании срока их службы.

Наиболее широко распространены в автомобильной промыш­ленности свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные ба­тареи. Для электромобилей такие батареи слишком тяжелы, име­ют недостаточный срок службы и малую удельную энергию — 25 — 30 (Вт-ч/кг). В настоящее время разработаны и подготовлены к производству новые типы батарей с повышенной удельной энер­гией: никель-кадмиевые (30 — 40 Вт-ч/кг), никель-гидридные (35 — 50 Вт-ч/кг), натрий-никельхлоридные (90—130 Вт-ч/кг), воздушно-алюминиевые (250 — 300 Вт-ч/кг) и др. Так, испытания натрий-никельхлоридных аккумуляторов показали удельную мощ­ность до 170 Вт/кг, энергетический КПД — 91 %, срок службы — 5 лет или 1500 циклов зарядки — разрядки (соответствует пробегу электромобиля 150 тыс. км).

По прогнозам французской аккумуляторной фирмы САФТ, к 2010 г. начнется серийный выпуск аккумуляторов с удельной энер­гией 200 Вт-ч/кг, удельной мощностью 300 Вт/кг, сроком службы не менее 1000 циклов разряда.

Для уменьшения энергопотребления автомобиля снижают его сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Так, французская фирма «Мишелин» создала шины, у которых сопро­тивление качению уменьшено на 35% по сравнению со стандарт­ными. Это позволило увеличить запас хода электромобилей на 20 %. Применение высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, стек­ло- и углепластиков, пластмасс позволяет уменьшить массу легкового электромобиля на 150 — 200 кг и изменить его формы. Это позволяет уменьшить коэффициент аэродинамического сопротив­ления с обычных значений 0,35 — 0,50 до 0,20 — 0,25.

При торможении обычного автомобиля вся кинетическая энер­гия безвозвратно теряется (нагрев тормозных устройств). В элект­ромобиле кинетическая энергия регенерируется и направляется на зарядку аккумуляторной батареи, что уменьшает энергопо­требление на 10—15%.

В 1985 г. в Великобритании эксплуатировалось свыше 44 тыс. электромобилей, наибольшее распространение получили фурго­ны грузоподъемностью 2 т для внутригородских перевозок торго­вых грузов, и в частности для развоза молока. Пробег такого элек­тромобиля 40 — 60 км при скорости 30 — 40 км/ч. Опытные образ­цы легковых автомобилей имели запас хода 175 — 180 км, у грузо­вых — 150 — 220 км, у электробусов на 60 — 80 человек — 150— 170км. Во всех случаях скорость не превышает 40 км/ч. На отдельных типах электробусов гарантируется запас хода до 330 км. Электромо­биль фирмы «Мигрос» в 1987 г. был способен развивать скорость свыше 100 км/ч, дальность его движения без дозарядки 150 км.

В начале 1990 г. концерн «ФИАТ» представил первый серий­ный электромобиль «Элеттра». Электромобиль рассчитан на двух человек, может перевозить 100 кг груза и развивает скорость 70 км/ч. Он содержит 12 аккумуляторов и бесшумный электродви­гатель. Зарядка аккумуляторов осуществляется от обычной элект­росети в течение 8 ч и стоит 2 дол. Во Франции уже появились электромобили «пежо-205», в Испании — «Феа и Марбелла Тор­педа», в США фирма «Дженерал моторе» представила новую мо­дель «импакт».

Еще более экологически чистым является солнцемобиль — ав­томобиль с солнечными батареями и аккумуляторами, подзаря­женными от солнечных батарей. В Австралии в 1988 г. демонстри­ровался автомобиль «санрейсор», победивший на гонках на рас­стоянии 3130 км. В начале января в 1990 г. в Базеле (Швейцария) открылось первое в Европе бюро проката солнечных электромо­билей. В солнечную погоду пробег такого электромобиля 100 км, в пасмурную 50 км. В 1990 г. фирма «Хонда» (Япония) продемонст­рировала солнцемобиль, развивающий скорость 120 км/ч.

В настоящее время практически все крупные автомобильные компании мира готовятся к серийному выпуску электромобилей (табл.7). Так, в Калифорнии для разработки электромобилей но­вого поколения организована фирма «Калстарт», объединившая предприятия авиакосмического комплекса.

Планируется создание двухместного электромобиля с макси­мальной скоростью 120 км/ч, пробегом не менее 225 км и време­нем разгона до 100 км/ч — 11 с. В конструкции ходовой части пред­усматривается применить алюминиевые сплавы, а в конструкции

Источник статьи: http://studopedia.ru/2_19241_alternativnie-konstruktsii-avtomobiley.html