Войти
Проект-Технарь
Устройство авто.
Данный раздел посвещён вопросам устройства и экстплуатации авто
Здесь Вы сможете найти статьи по устройству, ремонту,
обсуживанию, также деталям и узлам авто.
Также можно найти классификацию нетрадиционных ДВС, их устройство и работу.
Наши контакты:
+7(903) 982 12 16, admin@studiplom.ru
Меню


Система скидок

Альтернативное топливо - топливо будущено и настоящего

BMW гибрид Honda FCX

Всем известно, что сейчас по всему миру катаются около пятидесяти миллионов автомобилей. И все это количество машин ездят или на бензине или на дизельном топливе. Но нефть ведь не безгранична. И, по мнению аналитиков, запасов нефти должно хватить лет так на 30-40, а может быть и меньше. И тогда напрашивается вопрос - а что будет потом? На чем будут ездить автомобили через 30-40 лет? Рассмотрим все варианты, которые уже сейчас предлагают крупные автомобильные компании.

Биотопливо

Биотопливо – высокотехнологичный продукт, получаемый в результате переработки сельскохозяйственных культур или отходов растительного и животного сырья. Одно из главных преимуществ биотоплива— сокращение выбросов парниковых газов (СО). Это, однако, неозначает, что при сгорании биотоплива образуется меньше диоксида углерода. При сгорании биотоплива ватмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Традиционное топливо— совсем другое дело: углерод в его составе миллионы лет оставался «законсервированным» в земных недрах, икогда он попадает ватмосферу, концентрация углекислого газа повышается. Еще одни «плюс» в пользу биотоплива заключается в том, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций иможет заливаться в баки традиционным способом. Если рассмотреть суть биотоплива беспристрастно, становится понятно, что ничего принципиально нового в этой альтернативе нет. Оно использовалось тысячелетиями и для многих остается единственным источником тепла исредством приготовления пищи. К слову сказать, с древних времен и до сих пор используется, пожалуй, главное биотопливо человечества — дрова.

Несмотря на то, что этот вариант топлива имеет существенный недостатков — вырубку и уничтожение лесов — во многих деревнях нашей страны до сих пор активно пользуют именно этот вид биотоплива. Однако, вернемся к автомобилям. Варианты замены традиционного горючего основываются на использовании биомассы. Это и биогаз — метан, получаемый засчет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые виды топлива, но самыми популярными вариантами остаются этанол и «биодизель».

Этанол

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей — давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым моторам не меньше внимания, чем бензиновым. Спирты можно изготавливать из различных сельскохозяйственных культур: сахарного тростника, пшеницы, кукурузы и даже картофеля. Спирты имеют высокие октановые числа — более 100 единиц, номеньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается). Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива не выгодным. Однако на спиртовом топливе работают двигатели мотоциклов для спидвея имногих спортивных каров. Спиртовое автомобильное горючее пользуется популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.

В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола является кукуруза, а также, картофель, пшеница и различные органические отходы. Бензиновые двигатели, вобщем случае, негодятся для использования спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт минимальны. Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам материалов и установкой элементов для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие автопроизводители выпускают универсальные двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях. При использовании смесей бензина с небольшим количеством спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей. Именно смесевое топливо сейчас наиболее популярно в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (отслова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений наприменение в бензине эфиров. В странах Евросоюза доля спиртов в общем объеме топлива к 2010 году должна увеличиться до 8%, а, например, в Бразилии этиловой спирт, получаемый из сахарного тростника, уже сегодня — основной вид топлива.

Биодизель

Еще один популярный иперспективный вариант альтернативного топлива— метиловый эфир жирных кислот, который получают из растительного масла. Например, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. Сейчас биодизельное топливо часто отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало основным сырьевым источником «биосоляры» в Европе. Помимо биотоплива рапс используется и как кормовое растение для всех сельскохозяйственных животных, а также для производства маргарина. Однако биодизельное топливо можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или соевого, что иделают запределами Европы. Важно иметь ввиду, что сами по себе растительные масла в качестве топлива не используются.

В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) наболее простые спирты— метанол и, реже, этанол. Растительные масла и их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе автомобилей. В последние годы большинство европейских производителей выпускают машины, допускающие использование смесей нефтяного топлива с «биосолярой» в количестве 5—20%, а иногда и 100% биотоплива. Добавление биокомпонента в количестве до 5% обычно считается приемлемым для любых двигателей, не адаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется ив США, где в качестве сырья используют чаще всего соевое масло.

Еще один перспективный источник биотоплива— отработанные пищевые масла. И в Соединенных Штатах, и в Европе политики рассматривают биотопливо как способ сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и уменьшить зависимость отимпортируемой нефти. Несмотря на очевидные выгоды использования биотоплива, есть и определенные проблемы. Критики полагают, что из-за биологического топлива, получаемого из зерновых, взлетят цены на продукты питания. По мнению экспертов, возможность производить дизельное топливо из пальмового масла или этанол из кукурузы заставляет фермеров переходить навыращивание только этих культур, что незамедлительно отразится на самых не защищенных слоях населения. Остается надеяться, что производители биотоплива примут во внимание, что существующие сегодня технологии позволяют изготовлять биологическое топливо из ряда непищевых материалов, включая древесину, сорняки и даже пластиковые пакеты.

Водород

Некоторые автопроизводители – например, BMW и Mazda - пробуют в качестве топлива для двигателя использовать водород. Идея действительно привлекательная: во-первых, водород – самый распространенный элемент во Вселенной, а, во-вторых, при его сгорании образуется одна лишь вода! И никакого углекислого газа и токсичных веществ. Увы, на практике и тут все оказалось не так просто. Одна из проблем связана с хранением водорода в автомобиле. Чтобы обеспечить высокую плотность энергии – то есть приемлемый запас хода, водород следует держать сжиженном состоянии, а для этого нужны либо криогенные баки, поддерживающие температуру -253гр, как в водородной “семерке” BMW, либо баллоны, выдерживающие давление более 350 атмосфер!

Есть и экологические нюансы. При сгорании водорода в цилиндрах двигателя участвует не чистый кислород, а воздух, состоящий на 4/5 из азота, при окислении которого образуются вреднейшие вещества NOx. При этом вследствие высокой температуры водородного пламени оксидов азота в выхлопе оказывается даже больше, чем при работе на бензине!

Чтобы этого не допустить, разработчики обедняют водородно-воздушную смесь, что, в свою очередь, ведет к новой проблеме – снижению мощности. Так, водородный BMW 760Li развивает всего 260лс, вместо “бензиновых” 445! Хлопот доставляет и легкая воспламеняемость водорода, из-за чего возникает риск калильного зажигания при длительной нагрузке на двигатель.

Но все это кажется мелкими неприятностями на фоне трудоемкости добычи самого водорода. Ведь, несмотря на то, что в природе его чрезвычайно много, в свободном состоянии он практически не встречается, а потому нужно приложить массу усилий, чтобы извлечь водород и существующих соединений. При этом мало того, что, опять-таки, затраты энергии на его получение превышают отдачу при окислении, так еще и в атмосферу выбрасывается углекислый газ, поскольку основной способ добычи водорода – это соединение воды с метаном. Правда, есть и более эффективный метод – разложение воды электролизом, но для его промышленного применения нужны сотни атомных электростанций.

Электричество

Автомобили с электродвигателями традиционно считаются транспортным средством будущего. Это вполне объяснимо, ведь такие моторы относительно просты, им не нужна трансмиссия, у них отличная моментная характеристика, а главное - они бесшумны и не выбрасывают вредных веществ. За последние годы появилось множество электромобилей, которые обозначили заметный прогресс в этой области: двигатели прибавляют в мощности, становясь при этом более компактными. Их даже удается размесить в колесах автомобиля, как сделано, например, в Mitsubishi Lancer Evolution MIEV.

Основным же препятствием на пути распространения электромобилей по-прежнему остается недостаточная емкость источников электроэнергии. Даже лучшие литий-ионные батареи обладает плотностью энергии всего в 150ВтXч/кг, в то время как у водорода этот показатель равен 11000 ВтXч/кг, а у бензина - 12000 ВтXч/кг! Поэтому дальность поездки электромобилей едва превышает 300км, что, возможно, и не было бы столь удручающим фактом, если бы не длительный процесс зарядки - как минимум несколько часов.

Каких-то технических прорывов в области сохранения энергии пока не предвидится, а потому разработчики вынуждены искать способы генерации электрического тока на борту автомобиля. Самый простой способ – привод генератора от небольшого бензинового или дизельного двигателя. И хотя такой вариант не безупречен с точки зрения экологии, тем не менее от работающего в постоянном режиме мотора можно добиться очень неплохих показателей токсичности выхлопа, что и продемонстрировал созданный по такой схеме Chevrolet Volt.

Более перспективным генератором тока считаются так называемые топливные элементы, в которых водород соединяется без горения с кислородом в молекулы воды с получением тепла и электрического тока. Однако пришедшие из космической промышленности эти элементы пока слишком дороги для автомобилей, да и с хранением и получением водорода возникают уже упомянутые сложности. Так что за рамки отдельных концепт-каров эта технология пока вышла.

Гибридные установки

Последнее время все чаще появляется информация о гибридных автомобилях, то есть автомобилях с двумя двигателями внутреннего сгорания (обычно бензиновым) и электрическим. В зависимости от нагрузки работает либо электромотор, либо более мощный ДВС, либо оба двигателя сразу. Питается электромотор от аккумулятора, подзаряжающегося при торможении (рекуперации энергии), или от генератора ДВС. Преимущества данной схемы очевидны: хорошая динамика, экономия топлива, а, следовательно, и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Лидерами в разработке гибридных автомобилей являются японцы. Toyota, еще в 1997 году опробовав на машине Toyota Prius свою систему Hybrid Synergy Drive, позволяющую очень гибко управлять совместной работой моторов, сейчас успешно применяет её и на дорогих Lexus RX400h, Lexus GS450h, рассчитывая к 2110 году довести выпуск гибридов до миллиона в год! Старается не отставать и Honda, уже давно предлагая покупателям гибридные варианты Honda Insight, Civic и Accord.

Есть ли недостатки у гибридов? Конечно, есть. При движении по шоссе или стоянии в глухой пробке из-за отсутствия торможений невозможно накопление энергии. Частые отключения мотора могут приводить к остыванию и неэффективной работе нейтрализаторов. Но, судя по стремительному росту рынка гибридов, овчинка выделки стоит – вслед за японцами потянулись и европейцы, один за другим анонсируя собственные гибридные системы: Mercedes с бензоэлектрическим Direct Hybrid и дизель-электрическим Bluetech Hybrid, BMW Concept X3 Efficient Dynamics, Audi Q7 Hybrid, Peugeot 307 Hybrid HDi и многие другие.

Nissan Fuga

Nissan FugaNissan Fuga

На Токийском моторшоу 2009года концерн Nissan Motor представит новое поколения седана премиум-класса Nissan Fuga. Этот автомобиль является японским аналогом люксовых седанов Infiniti серии M, реализация которых проходит во многих странах мира, в том числе и в России.

В августе Nissan рассказал, что InfinitiM получит три типа силовых установок: бензиновые двигатели объемом 5,6литра (400+л.с.) и 3,7литра (около 330л.с.), а также дизельный V6 для Европы (Fuga его, скорее всего, не получит). Сегодня Nissan официально заявил о новом силовом агрегате для люксового седана — гибридной силовой установке собственной разработки.

Гибридный Infiniti M и гибридная Fuga получат 3,5-литровый бензиновый двигательV6 и один электромотор, питание к которому будет подаваться от литий-ионной батареи. Схожая по размерам с используемыми сейчас никель-металл-гидридными аккумуляторами, батарея Nissan в 2раза эффективнее. Она позволит солидному седану передвигаться только при помощи электромотора на небольшие расстояния.

Пиарщики Infiniti не стали следовать примеру Lexus, увеличивая цифры в именовании модели, так что новая экологичная модель будет называться Infiniti M35Hybrid. Реализация машины начнется не скоро — осенью 2011года/

 

По материалам: http://drom.ru/