Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net
Уважаемые читатели! Ничто в мире не стоит на месте и, развиваясь и совершенствуясь, все движется вперед, преследуя свою цель. Руководствуясь законами жизни, наша команда пришла к выводу, что час "Х" настал, что привело к кардинальным изменениям в "облике" электронного журнала Города в 21 веке. Архивные материалы прошлых выпусков остаются для Вас, читатели, в свободном доступе на нашем прежнем ресурсе journal.esco.co.ua Надеемся, что новая подача журнала полюбится и приглянется Вам, друзья. Ведь мы стараемся именно для Вас. С уважением, редакционный коллектив журнала Города в 21 веке. Read more...
   |   

Технологические аспекты повышения энергоэффективности автотранспорта

Технологии снижения использования топлива, связанные с двигателем

Технологии впрыска топлива, подачи воздуха и усовершенствованного сжигания для бензиновых двигателей

В ответ на более жесткие требования к содержанию загрязняющих веществ в выхлопных газах почти во всех двигателях карбюратор был заменен инжекторными системами, обеспечивающими уменьшение выбросов СО2 путем лучшего управления подачей топлива в цилиндр.

С точки зрения снижения потребления топлива и выбросов СО2 очень эффективно использование систем прямого впрыска в комбинации с некоторыми разрабатываемыми технологиями сжигания, например сжиганием обедненной топливной смеси. Двигатель для сжигания обедненной топливной смеси спроектирован таким образом, чтобы работать при очень низком соотношении воздух-топливо в условиях низкой нагрузки. Если требуется небольшая мощность, в камеру сгорания вблизи от искры зажигания инжектируется меньшее количество топлива. Это снижает необходимость в использовании дросселя и ограничивает выброс диоксидов азота.

Дополнительный полезный эффект может быть получен путем использования усовершенствованной системы изменяемого управления клапанами (Variable Valve Control – VVC), позволяющей осуществлять лучшее управление (синхронизацию и длительность открытия) клапанами и отчасти освободиться от необходимости в дроссельных заслонках в бензиновых двигателях. Использование системы VVC может привести увеличению экономии топлива на 10%.

Турбокомпрессоры

Бензиновые и дизельные двигатели могут использовать воздух атмосферного давления или сжатый воздух для увеличения мощности при заданном объеме двигателя. Увеличение давления воздуха, поступающего в цилиндры, может быть достигнуто с помощью турбинных компрессоров. Возможность использования сжатого воздуха имеет большое значение для уменьшения размеров транспортного средства и для большей экономичности расхода топлива.

Турбокомпрессоры регенерируют энергию горячих выхлопных газов, уходящих из камеры сгорания. Газообразные продукты сгорания направляются в турбину, которая приводит в движение компрессор для увеличения давления впускаемого воздуха. Турбокомпрессоры существенно экономят потребление топлива, так как при их отсутствии энергия выхлопных газов была бы просто потеряна.

Турбокомпрессоры (Турбокомпрессоры также имеют потенциал стать основным элементом в двигателях с искровым зажиганием, когда станут доступными новые технологии, такие как клапаны с изменяемым распределением и усовершенствованные системы сжигания.) коммерчески доступны, они подходят в наибольшей степени для дизельных двигателей1, так как они могут работать без системы дросселирования воздуха с высокой степенью сжатия. Некоторые современные дизельные двигатели имеют турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины, при которой угол наклона лопаток изменяется в зависимости от нагрузки двигателя, что улучшает эффективность системы.

В автомобильной индустрии многие полагают, что уменьшение размеров двигателя при использовании турбокомпрессоров может привести к уменьшению рабочего объёма цилиндров на 30%. Устойчивость к детонации и повышение степени сжатия могут наполовину снизить рабочий объем цилиндров, что, в свою очередь, приведет к росту эффективности и снижению выбросов СО2 на 25% или более. Уменьшение размера двигателя также может оказать положительное влияние на конструкцию и дизайн автомобилей благодаря снижению инерционности и нагрузки на двигатель и лучшей аэродинамике.

Табл. Технологии транспорта с бензиновым и дизельным двигателем: состояние и перспективы

Гибридные транспортные средства

Термин «гибрид» означает любой транспорт, который может использовать комбинации различных видов энергоресурсов. В современном понимании он зачастую обозначает гибридно-электрический транспорт, в котором комбинируются обычный двигатель внутреннего сгорания (на бензине, дизельном или альтернативном топливе) и электромотор (ICE гибрид).

Приводы в гибридно-электрическом транспорте различаются способом передачи энергии на трансмиссию. В последовательной схеме двигатель приводит в движение генератор, а вырабатываемая последним электроэнергия питает электродвигатель, вращающий ведущие колеса, то есть происходит ряд преобразований энергии – от механической, вырабатываемой двигателем в электрическую, вырабатываемую генератором, и опять в механическую. Генератор поддерживает выработку энергии, необходимой для движения транспорта и работы вспомогательных систем, а аккумулятор запасает избыточную энергию и отдает ее, когда этот необходимо. Преимущество последовательной схемы гибридов перед чисто электрическим транспортом состоит в том, что они сохраняют зарядку аккумулятора и рассчитаны на большую длину пробега. Они не нуждаются в подзарядке от сети, а только в заправке топливом.

В гибридах с параллельной схемой ведущие колеса приводятся в движение и от двигателя внутреннего сгорания, и от электродвигателя (обратимой машины). Аккумулятор заряжается при переключении электродвигателя в режим генератора (например, при торможении), а запасенная батареей энергия питает обратимую машину, переключающуюся в режим электродвигателя, которая, в свою очередь, вращает ведущие колеса. Конструкция стартер/генератор переменного тока обеспечивает функцию регенеративного торможения. При типичном для городских условий цикле движения регенеративное торможение может увеличить экономию топлива на 10%. Автомобили со схемой стартер/генератор переменного тока представлены на рынке, хотя они и не позиционируются как гибридные.

Гибридная система весьма чувствительна к стилю вождения водителя. Экономия топлива снижается при резком торможении и наборе скорости. При аккуратной езде гибриды могут уменьшить потребление топлива на 30-40% в городских условиях. Очень перспективной выглядит технология подключаемых гибридов, предполагающая возможность зарядки аккумулятора от сети. Подключаемые гибриды имеют потенциал снижения потребления топлива на 75% и, возможно, являются основой дальнейшей электрификации транспортной системы.

Гибридные решения не подходят для большегрузных машин и междугородних автобусов, так как их трафик характеризуется долгими периодами езды с постоянной скоростью, но они наилучшим образом подходят как для легкового транспорта, так и для транспорта большой и средней грузоподъемности на местных маршрутах, а также для городских автобусов.

ICE гибриды никогда не смогут выйти на нулевой уровень выбросов, однако их потенциал по уменьшению выбросов CO2 на километр езды весьма значителен. С другой стороны, увеличение веса гибридов из-за более сложного привода и больших аккумуляторов будет иметь негативное влияние на экономию топлива, даже несмотря на то, что эффект будет во многом компенсироваться преимуществами.

Транспортные средства, работающие на основе природного газа и сжиженного нефтяного газа

Сжатый природный газ (Compressed Natural Gas – КПГ) и сжиженный углеводородный газ (Liqufied Petroleum Gas – СУГ) могут показывать хорошие рабочие характеристики и низкий уровень выброса загрязнителей в двигателях с искровым зажиганием. СУГ является альтернативным топливом, общим для транспортных средств с искровым зажиганием, и на протяжении многих лет широко применяется в США, Японии, Европе, а с недавних пор – в Австралии. Он также довольно широко используется в городских системах общественного транспорта, например, в Вене.
КПГ двигатели установлены на 0,5% транспорта в мире и не являются такими распространенными, как двигатели, работающие с СУГ. Они используются в Аргентине, Бразилии, Пакистане, Италии, Индии и США.

В настоящее время в России
1,4 млн. автомобилей с газобаллонным оборудованием (1.17 Mb) – 3,5% общего парка. 3,3% используют СУГ, 0,2 – КПГ.

КПГ двигатели часто используются на маршрутных транспортных средствах, в особенности на автобусах, в городских районах, где инвестиции могут быть оправданы необходимостью снижения уровня выбросов.

Энергия, генерируемая двигателем с искровым зажиганием, спроектированным для сжигания бензина, но работающим на СУГ или КПГ, меньше чем у обычного бензинового двигателя внутреннего сгорания из-за меньшего энергосодержания СУГ и природного газа. Однако если потребление топлива при использовании природного газа и СУГ больше, то выбросы СО2 меньше благодаря более высокому отношению водород/углерод в их молекулах по сравнению с бензином.

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания на автомобилях, использующих газомоторное топливо, в несколько раз менее вредны, чем выхлопы двигателей, работающих на нефтяном топливе. При использовании СУГ выбросы оксида углерода ниже в 2-3 раза, окиси азота – в 1,2 раза, углеводородов меньше в 1,9 раза, они ниже по температуре и не содержат соединений серы. КПГ и СПГ в настоящий момент являются наиболее экологически чистыми видами моторного топлива – выбросы в десятки раз меньше, чем при сгорании нефтепродуктов. Использование газомоторного топлива сокращает выбросы парниковых газов транспортными средствами более чем на 25%.

Важным фактором для потребителя является снижение стоимости потребляемого топлива. В сравнении с бензином и дизельным топливом стоимость СУГ ниже на 30-50 %, КПГ – на 60-70%.

Фундаментальным вопросом применения КПГ и СУГ остается газообразное состояние этих топлив, что ограничивает их распространение несколькими национальными рынками, на которых выше потребность в газообразных топливах. Другими важными препятствиями, в особенности применимыми к природному газу, является дорогостоящее и неудобное хранение, помимо высокой стоимости инфраструктуры поставки и заправки, в особенности по сравнению с жидкими топливами. Более того, существующая инфраструктура заправки во многих странах все еще носит скорее фрагментарный характер.

Дальнейшее развитие инфраструктуры заправки для КПГ возможно, однако потребует поддержки со стороны властей и координации с эффективной коммерциализацией транспортных средств, совместимых с применением КПГ, что может также потребовать дополнительного стимулирования. Подобное развитие ситуации возможно прежде всего в городской среде, например применительно к пассажирским автобусам. В отличие от заправочной инфраструктуры для КПГ, аналогичная система для СУГ может быть расширена при помощи недорогих новых мест заправки. Тем не менее, также будет необходима эффективная скоординированная коммерциализация транспортных средств, совместимых с применением СУГ.

Технологии, не связанные с двигателем

Технологии двигателей внутреннего сгорания, такие как изменяемое управление клапанами, прямой впрыск топлива, усовершенствованное сжигание в двигателях уменьшенного размера, позволяют значительно снизить потребление топлива. Легкие материалы, эффективные шины и энергоэффективное бортовое оборудование также позволяют уменьшить расход топлива. При использовании всех технических возможностей двигателя, коробки передач и новых технологий к 2050 г. можно ценой относительно небольших затрат повысить эффективность использования топлива на автомобилях с бензиновым двигателем на 40%.

Снижение веса транспортного средства

Чем легче автомобиль, тем меньше он потребляет топлива. Вес автомобиля может быть снижен или путем уменьшения общего размера, или путем замены материалов, из которых он изготовлен. Более легкие автомобили могут приводиться в движение более легкими двигателями с более легкой трансмиссией, что позволяет уменьшить массу рамы, подвески и тормозов. Технологии уменьшения веса уже широко применяются в современном производстве автомобилей, и они доказали свою эффективность. С учетом экономии топлива при уменьшении размера, увеличение стоимости производства транспортного средства меньше, чем экономия топлива и расходы на улавливание СО2.

Высокопрочная сталь может заменить более мягкие сорта стали и чугун во всех частях автомобиля, на которые приходится более 60% веса автомобиля. Из нее могут изготавливаться рама, боковые брусья безопасности, некоторые элементы двигателя (клапаны, пружины клапанов, распределительный вал, соединительные тяги). Хотя высокопрочная сталь может стоить на 50% дороже обычной стали, при прочих равных условиях ее нужно гораздо меньше. Ожидается увеличение использования алюминия, который до этого использовался в основном в элементах, изготовляемых при помощи литья (колеса, элементы подвески, корпус трансмиссии и части двигателя). Его обработка методами прессования и штамповки позволяет изготавливать перегородки, брусья бампера, элементы каркаса, однако эта процедура требует больших капитальных затрат. Композитные материалы могут принести значительные успехи в экономию топлива, в связи с тем, что соотношение вес/сопротивление у композитных металлов намного ниже, чем у металлов. Тем не менее, сыграть определенную роль может сопротивление потребителей, так как поврежденные композитные материалы намного сложнее ремонтировать.

При определении общего сбережения энергии и снижения выбросов парниковых газов необходимо учитывать энергию, потребляемую при производстве материалов. Такой анализ достаточно сложен. Производство первичного алюминия требует больших затрат электроэнергии, поэтому использование первичного алюминия для снижения веса автомобилей может перечеркнуть потенциальные энергосбережения.

Энергосберегающие шины

Около 20% потребляемого автомобилем топлива используется для преодоления сопротивления качению шин. Показатель сопротивления качению – функция от давления шин и технических характеристик материала, из которого произведена покрышка. Применение энергосберегающих шин, отличающихся слабым сопротивлением качения, это реальный способ сокращения потребления топлива на транспорте, которое для легкового автомобиля может составить 3-4%.

Производители покрышек достигли значительных успехов в снижении сопротивления качения. Покрышки с низким сопротивлением качения (на сегодняшний день этот показатель может отличаться до 2 раз для разных шин) могут стоить дороже, однако покупатель может быстро реабилитировать разницу в цене благодаря снижению расходов на топливо. Надо отметить, что недавние исследования показали, что
топливосберегающие покрышки не обязательно «жертвуют» безопасностью (8.23 Mb) и другими необходимыми качествами (такими как прочность, сцепление с мокрой дорогой и шумность), но в данном направлении необходимы дальнейшие исследования.

Дополнительное снижение потребления топлива на 1-2% может быть достигнуто посредством аккуратного отслеживания давления в шинах, которое водители обычно поддерживают на более низком уровне, чем рекомендуют производители. Давление в шинах, очень важный показатель для экономии топлива на автомобилях. Понижение давления в автошинах от рекомендованных производителем параметров всего на 0,1 атм. ведет к повышению расхода топлива примерно на 0,5%. Как показывают исследования, основная масса автомобилистов передвигаются на авто с пониженным давлением в шинах, во многих случаях, разница в давлении от нормы до 0,5-0,6 атм. Посчитать не сложно, что перерасход топлива до 2%!

Для стимулирования использования «эко-шин» важны обучение водителей и проведение информационных кампаний. К покрышкам могут быть применены некоторые схемы маркировки, а также обязательные стандарты.

Аэродинамика транспортных средств

Аэродинамическое сопротивление, пропорциональное квадрату скорости движения транспорта, является главным фактором, определяющим требование к мощности при высоких скоростях движения. Сопротивление воздуха зависит от размера транспорта и коэффициента аэродинамического сопротивления, на который влияют наклон лобового стекла, выступающие части и аэродинамические потери с внутренними воздушными потоками в транспортном средстве.

Многочисленные способы снижения аэродинамического сопротивления активно используются во многих транспортных средствах. Одной из наиболее широко применяющихся мер является сглаживание углов корпуса машины в задней части. Данная мера снижает неустойчивость и турбулентность кильватерных воздушных потоков и, соответственно, сопротивление. Аэродинамику улучшают и другими конструктивными приемами, например, выравнивая днище или применяя обтекаемую форму зеркал.

В перспективе можно ожидать лишь незначительных усовершенствований аэродинамики легковых автомобилей, так как проблема аэродинамического сопротивления к настоящему времени очень основательно разработана, и ее значение в процессе повышения энергоэффективности стало намного меньше, чем раньше. Лишь новые модификации двигателей, например, с использованием топливных элементов, способны привести к радикальным решениям, которые смогут значительно уменьшить аэродинамическое сопротивление. Важным аспектом является и то, что для большинства владельцев легкового транспорта практические и функциональные факторы (комфортность салона) более важны, чем достижение дополнительного снижения аэродинамического сопротивления.

Технологии снижения энергопотребления бортового оборудования

Потребление электроэнергии кондиционерами и другими бортовыми устройствами в легковых автомобилях весьма значительно. На подобные устройства приходится до половины потребляемого автомобилем топлива. Энергетические показатели систем кондиционирования воздуха зависят от вида компрессора, использующегося в охлаждающей системе. Результаты тестов показывают, что самая неэффективная система может потреблять в 2 раза больше энергии, чем ее эффективный аналог.

Даже несмотря на то, что за последнее десятилетие такие элементы оснащения автомобилей, как кондиционеры, стали намного легче и их энергопотребление снизилось, в этом секторе имеется большой потенциал, причем он может быть реализован при фактически отрицательных затратах, если принимать во внимание связанную с ним экономию топлива. Осведомленность потребителей в этом вопросе может быть улучшена путем введения маркировки оборудования, однако самым существенным стимулом остается включение объема потребления топлива бортовыми системами в общую оценку потребления.

Комментарий эксперта

Александр Яковлев (GfK, коммерческий директор направления «Автомотив» по Центральной и Восточной Европе):

В общем, на расход топлива влияют следующие факторы:

  • Коэффициент лобового сопротивления (Сх) – топливо тратится на преодоление встречного потока воздуха.
  • Шины – топливо тратится на преодоление силы трения качения.
  • Преодоление силы трения механизмов и агрегатов автомобиля.
  • Эффективность сгорания топлива.

Вклад каждого из этих факторов в общий расход топлива зависит от скорости движения автомобиля. Так, действия 3-го и 4-го факторов незначительны на невысоких скоростях (по моей оценке, на скорости до 100км/ч их вклад в общий расход топлива составляет не более 20-30%) и существенно растут с ростом скорости (до 60-70% на скоростях свыше 160 км/ч). Здесь важно отметить, что практически никто не публикует данные расхода топлива на высоких скоростях. Поэтому постоянная работа производителей, направленная на повышение эффективности расхода топлива за счет этих факторов, не подвергается широкому обсуждению.

Преодоление силы трения механизмов и агрегатов автомобиля (3-й фактор в списке) вносит хоть и значимый вклад в расход топлива, но по данному показателю уже достигнута достаточно высокая эффективность (КПД) всеми ведущими автопроизводителями.

Все официальные данные по расходу топлива, декларируемые автопроизводителями, рассчитаны для невысоких скоростей. Именно в таких условиях эксплуатации эффективность сгорания топлива (фактор 4) вносит существенный вклад в общий расход. Соответственно, современная тенденция развития автопрома – работа над повышением эффективности сгорания топлива. Именно в силу этого, все большую популярность сейчас получают двигатели с турбонаддувом – в них заложена максимальная эффективность сгорания топлива. 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Виджет Фейсбук

 

Мы в соцсетях:

rss   фейсбук   твиттер   

 
 
Города в 21 веке
000869782
Сегодня
Вчера
Этот месяц
Всего
117
668
11980
869782

Ваш IP: 54.81.157.56
Server Time: 2017-08-21 03:43:07