05 Мар

«Зеленый автомобиль» — автомобиль, который использует меньше бензина и производит меньше выбросов. В стремлении сохранить окружающую среду за счет сокращения вредных выбросов и меньшего потребления невозобновляемых ресурсов, мировой автопром делает значительные успехи в производстве экологически чистых автомобилей.

Экологически чистые автомобили классифицируются на гибридные – работающие как на бензине, так и на электричестве; автомобили, работающие только на электричестве; автомобили, использующие биотопливо; и дизельные «зеленые авто». Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.

Гибридные автомобили

Автомобили этого типа оснащены двумя двигателями: двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Гибридные автомобили подразделяются на три вида:

1. Параллельный - бензиновый двигатель и электромотор работают вместе (например ).

2. Последовательный — бензиновый двигатель либо напрямую питает электромотор, либо заряжает батареи (например ).

3. Последовательно-параллельный - в зависимости от режима, система работает как последовательно, так и параллельно (например ). Инженеры из Toyota создали систему Hybrid Synergy Drive (гибридный синергетический привод). При средних и постоянных скоростях двигатель передает часть энергии на передние колеса через планетарный механизм. Оставшаяся энергия передается на генератор, который в свою очередь отдает часть энергии на подзарядку аккумулятора и часть на электромотор. При обгоне, подъеме и ускорении подзарядка аккумулятора прекращается и весь ток направляется на электромотор. При малых скоростях автомобиль работает как электромобиль. Все эти процессы контролируются компьютером.

Все три вида гибридов используют процесс рекуперативного торможения для сохранения кинетической энергии — бензиновый двигатель выключается, а электромотор переключается в режим генерации тока и возвращает энергию в батарею. Все три вида имеют небольшие бензиновые двигатели и, следовательно, производят гораздо меньше загрязняющих веществ, чем стандартный автомобиль. Но и мощность их тоже меньше — 60-90 лошадиных сил. Для преодоления этого разрыва мощности, гибридные автомобили построены из легких материалов, таких как углеродное волокно и алюминий. Гибридные автомобили также более аэродинамические, что снижает сопротивление воздуху. Эти факторы в совокупности дают эффективную форму автомобиля, который получает превосходную экономию топлива и сокращает загрязнение окружающей среды. Например гибрид производит на 90% меньше загрязняющих веществ, чем аналогичные негибриды.

На протяжении последнего десятилетия стали широко доступны, и их можно найти во всех ценовых диапазонах. А Volvo выпустили первый в мире дизельный гибрид .

Электромобили

Электрические транспортные средства приводятся в движение электрическим двигателем, питающимся от аккумуляторных батарей. Электрические двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Электродвигатели конвертируют 75% химической энергии от батарей в мощность, двигатели внутреннего сгорания лишь 20% энергии бензина. Электромобили не выделяют выхлопных загрязняющих веществ. Электродвигатель обеспечивает плавность хода и более сильное ускорение, требуют меньше ухода, чем ДВС. Но имеется и ряд недостатков. Электромобиль сможет проехать без подзарядки примерно в 2 раза меньше пути, чем обычный автомобиль. Полная зарядка батарей может занимать до 8 часов, да и сами батареи стоят довольно дорого.

Альтернативные виды топлива

1. Этанол

Наиболее распространенный тип биотоплива – этанол − этиловый спирт, используемый для получения моторного топлива взамен бензина. Этанол производится из различных материалов, биомассы, таких как кукуруза, сахарный тростник и отходов древесины. Большинство моделей автомобилей могут использовать E10, который состоит из 10% этанола и 90% бензина, без каких-либо изменений в двигателе. Другие подобные смеси состоят из 20% и 30% — E20 и E30, соответственно. Самое экологичное этаноловое топливо — E85, состоит из 85% этанола и 15% бензина. Использование E85 в качестве транспортного топлива значительно снижает вредные выбросы выхлопных газов. Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин. Пробег машин, работающих на Е85, на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин.

Этанол в качестве горючего для четырехтактного ДВС в 1876 году использовал немецкий изобретатель Николаус Отто, а в 1908 году Генри Форд разработал Ford T с двигателем, работающим на этаноле.

2. Дизельное топливо

Биодизель - топливо на основе животных и растительных жиров и микробного происхождения. Биодизель еще более усиливает преимущества дизельного топлива путем сокращения выбросов выхлопных газов. B20 – двадцати процентная смесь биодизеля и обычного дизеля — снижает выбросы углеводородов на 20% и угарного газа и твердых частиц на 12%. Является нетоксичным и подвергается биологическому разложению. Это означает, что дизельный двигатель будет производить около 30 процентов больше лошадиных сил, или даст 30 процентов экономии топлива (или 30 процентов меньше выбросов углекислого газа).

3. Водород

Водород – абсолютно экологически чистое и неиссякаемое альтернативное топливо, которое можно получить из воды.

Водород может использоваться в качестве топлива в обычном роторном двигателе внутреннего сгорания, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. Обычный ДВС для работы на водороде не подходит, так как водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора. При использовании водорода в ДВС снижается мощность двигателя до 82% — 65% в сравнении с бензином. Если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117% в сравнении с бензиновым аналогом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания и возрастает вероятность подгорания клапанов и поршней при длительной работе на большой мощности. Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, способен вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Водород не производит выбросов парниковых газов при использовании в топливных элементах, он производит только оксиды азота при сгорании.

Пример эко-мобиля вы можете посмотреть на этом видео:

К экологичным автомобилям относятся те, что по сравнению с обычным автомобилем, работающем на бензине или на аналогичном топливе, менее загрязняют окружающую среду. Различают несколько типов экологичных автомобилей:

• Транспорт на водороде. В таком автомобиле в качестве топлива используется водород. Там может быть установлен как ДВС, так и водородные топливные элементы.
• Гибридный автомобиль. Гибрид представляет собой и ДВС и Электродвигатель в одном «флаконе». Питается как зарядом электрического тока, так и горючим, тем самым снижая расход топлива и выхлопных газов.
• Электромобиль. Данный автомобиль приводится в движение лишь за счёт электрической энергии от батарей, а не от ДВС.
• Автомобиль на природном газе. Двигатель этого автомобиля является лишь модификацией. Это ДВС переделанный для использования в качестве топлива сжиженного или сжатого природного газа.
• Воздухомобиль. Имеет пневматический двигатель и работает на сжатом воздухе. Имеет встроенный компрессор.

В данный момент правительства разных стран, в том числе и большие компании, всячески поощряют владельцев экологичных автомобилей и тех, кто хочет их приобрести. Это и предоставление кредитов, и всяческие льготы. Это связано с тем, что люди очень обеспокоены состоянием окружающей среды, и соответственно экологичные автомобили имеют всё больший спрос.

Автомобили с невозобновляемым природным топливом потихоньку уходят на второй план. Основной особенностью экологичных автомобилей является то, что они используют средства сохранения энергии, «рекуперацию». При торможении кинетическая энергия не рассеивается, как это происходит в обычном автомобиле, а подаётся на генераторы и другие системы.

Примечательно то, что электромобили появились раньше своих бензиновых аналогов. Но с приходом ДВС (который стоит дешевле и проще в обслуживании) о них забыли. О них вспомнили лишь в середине 1970-х, когда очень сильно подскочили цены на нефть.

При всех своих плюсах, и у экологичного автомобиля есть минусы. В основном это связано с материалами из которых построен автомобиль. Некоторые из них хоть и используют экологически чистое топливо, это топливо также является невозобновляемым в природе.

На данный момент многие производители ломают себе голову над тем, как построить действительно хороший во всех отношениях автомобиль. Экологичность идёт в ущерб запасу хода и красоте, а красота и больший запас хода идут в ущерб экономичности и экологичности. Создать экономичный, быстрый, красивый и экологически чистый автомобиль, мечта всех инженеров.

Цифры о самых природолюбивых и самых опасных для окружающей среды автомобилях были подсчитаны и собраны в таблицы. Исследование было проведено американским советом по энергоэффективной экономике (American Council for an Energy Efficient Economy, ACEEE).

Любой автомобиль, даже самый экологичный гибрид наносит непоправимый вред матушке-природе. Дело даже не в том, что какие-то машины выбрасывают в атмосферу больше вредных веществ или сжигают больше топлива, чем другие модели (но безусловно это самый важный фактор), а в том, что при производстве автотранспорта так или иначе страдает окружающая среда. Конечно риски для этого минимизированы, автомобильные компании вкладывают сотни миллионов и миллиарды долларов на совершенствование производственных процессов, обновляют технологии и станки, стараясь добиться наибольшей эффективности производства с минимальным возможным уроном для природы. И это приносит свои увесистые плоды, невозможно даже близко сравнить по данному показателю фабрики прошлого с заводами современности.

Но исследовательские организации не были бы таковыми, если бы не пытались найти недочеты в работе исследуемых структур. На этот раз американскими экспертами была подобрана группа самых машин, которые имеют все шансы зарекомендовать себя с лучшей, либо с худшей стороны в 2015 году.

Самые милостливые к окружающей среде обладали следующими техническими характеристиками: практически каждый из шести автомобилей, попавших в Топ является plug-in гибридом, остальные имеют сочетание бензин/электрических гибридных установок, дизелей, в список даже попала одна бензиновая модель, субкомпактный Mirage.

Смотрите также:

Автопроизводители активно развивая новый сегмент рынка стараются по мере возможности насытить его новыми Технологичными автомобилями, поэтому какого-то определенного доминирования бренда в списке найти невозможно.

Есть небольшой перевес в сторону Toyota/Lexus, но он скорее остался в силу исторически сложившихся причин, и ее технологии и предвидение тренда рынка гибридных машин в будущем сделало лидером на долгие годы. Не смотря на высокие результаты и попадание трех моделей в список 12 «зеленейших», призовые места ни одна модель Toyota и Lexus не заняла. c, Toyota Prius Plug-in и CT 200h были оттеснены конкурентами на умеренные позиции.

Полный отчет по исследованию приведен на сайте организации greenercars.org . Здесь вы можете просмотреть данные и оценку практически на все виды, марки и модели автомобилей начиная с 2000 года. Мы же приведем самые интересные данные за 2015 год.

Список Топ 12 «зеленых» автомобилей в 2015 году:

Smart ForTwo Electric Drive, 61 балл

Chevrolet Spark EV, 59 баллов

Fiat 500e, 59 баллов

Toyota Prius c, 57 баллов

Nissan Leaf, 57 баллов

Toyota Prius Plug-in Hybrid, 54 балла

Lexus CT 200h, 54 балла

Honda Civic Hybrid, 54 балла

Honda Civic Natural Gas, 54 балла

Mitsubishi Mirage, 54 балла

Ford Focus (электромобиль), 53 балла

Volkswagen Jetta Hybrid, 53 балла

Помимо Топ 12 автомобилей ACEEE собрала данные еще по многим моделям и категориям автомобилей. В 2015 году отличились в том числе: субкомпактный Honda Fit, кроссовер Chevrolet Trax, Colorado и GMC Canyon, среднеразмерные пикапы. У этих автомобилей также очень неплохие показатели «дружелюбности к природе», так что если вы не желаете покупать гибрид и рассматриваете варианты с обычным ДВС, но при этом стараетесь заботиться об экологии на планете, данные модели смогут стать хорошим компромиссом.

Как мы писали выше, основными критериями отбора кандидатов и выставления им оценок стали экологичность выбросов, задымленность от тех или иных автомобилей, топливная экономичность. Именно эти данные сильнее всего влияют на формирование парникового эффекта. Но в учет брались и критерии жизненного цикла автомобиля, от его производства, до утилизации, и то насколько данные процессы влияют на природу.

И так, что же по поводу самых «грязных» машин 2015 года, список получился следующий:

Ram 2500, 17 баллов

Chevrolet Express/GMC, 18 баллов

Bugatti Veyron, 19 баллов

Bentley Mulsanne, 21 балл

Mercedes-Benz G63 AMG, 21 балл

Mercedes-Benz G550, 22 балла

Rolls-Royce Phantom Drophead Coupe, 23 балла

Lamborghini Aventador Roadster, 23 балла

Toyota Sequoia, 23 балла

Lexus LX 570, 23 балла

Ferrari FF, 23 балла

Nissan Armada, 23 балла

Не вооруженным взглядом видно, что список составляют самые дорогие или самые большие автомобили на планете.

Каким образом исследователи соотнесли и сравнили гибриды и гиперкары? Посмотрим на примере Smart ForTwo Electric Drive и Bugatti Veyron. В то время как электрическому Smart потребуется 0.2 барреля в год, и при этом вредных выбросов в атмосферу будет ровно ноль, то Bugatti за аналогичный период израсходует примерно 33 барреля и выбросит в атмосферу около 847 парниковых газов на одну милю пути. И это несмотря на то, что дорогие суперкары в года наезжают очень небольшое количество километров…

Также исследователи предостерегают защитников окружающей среды от необоснованных нападок на владельцев автомобилей с ДВС по поводу их не экологичности, все относительно. Электричество с неба не падает (в переносном смысле естественно), его нужно добывать, а добывают его как известно достаточно разрушительными для экосистемы методами, сжигая дешевое топливо, перекрывая реки, используя атомную энергетику. Удар по среде наносится в любом случае.

Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность - это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля.

Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы ДВС.

Вредные выбросы и их воздействие на живую природу

Как образуются доставляющие всем столько хлопот вредные вещества в отработавших газах? Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена. В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше - бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь. При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.

Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец. Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.

Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO 2 - газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO 2 cпособствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.

В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей.

В случае применения этилированных бензинов около 50% свинца осаждается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу. Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Концентрация свинца в атмосфере придорожной полосы в 2-20 раз больше, чем в других местах. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

Первыми тревогу забили в США и в Японии, где проблема загазованости в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы.

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор).

Устройство и принцип действия каталитических нейтрализаторов

На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО 2 , азота N 2 и воды Н 2 О.

Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс.кв.м. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма. Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Впрочем, все шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050°С.

На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации. Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору (такое сочетание часто называют катколлектором). Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют, уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.

Обратная связь

Трехкомпонентный нейтрализатор наиболее эффективен при определенном составе отработавших газов. Это значит, что нужно очень точно выдерживать состав горючей смеси возле так называемого стехиометрического отношения воздух/ топливо, значение которого лежит в узких пределах 14,5- 14,7. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее- NOx. Поддерживать стехиометрический состав горючей смеси можно было только одним способом- управлять смесеобразованием, немедленно получая информацию о процессе сгорания, то есть, организовав обратную связь.

Для этого в выпускной коллектор поместили специально разработанный кислородный датчик- так называемый лямбда-зонд. Он вступает с раскаленными выхлопными газами в электрохимическую реакцию и выдает сигнал, уровень которого зависит от количества кислорода в выхлопе. Если кислорода осталось много- значит, смесь слишком бедная, если мало- богатая. А по результатам мгновенного анализа, которым занимается электроника, можно быстро корректировать состав смеси в ту или иную сторону. Напряжение на выходе кислородного датчика принимает два уровня. Если смесь бедная, то низковольтный сигнал дает команду на обогащение топливной смеси, и наоборот. На современных нейтрализаторах устанавливается два кислородных датчика. Первый определяет качество смеси- богатая или бедная. Другой, установленный за нейтрализатором, отслеживает эффективность нейтрализации.

Дальнейшим развитием систем коррекции являются адаптивные системы с возможностью «самообучения» в процессе эксплуатации. Суть работы таких систем заключается в том, что по мере изменения характеристик различных систем и компонентов двигателя в процессе эксплуатации (например, загрязнение форсунок, уменьшение компрессии, подсос воздуха) в специальной области памяти блока управления накапливаются «поправочные коэффициенты», используемые процессором при расчете длительности времени впрыска на различных установившихся режимах. Это позволяет поддерживать стехиометрический состав смеси даже при значительных отклонениях в состоянии системы.

Нейтрализация отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей

Сравнительно небольшое содержание вредных компонентов в отработавших газах дизелей не требовало в прошлом установки специальных устройств. Однако ужесточение норм токсичности (Евро-3 и Евро-4) коснулось и их. Основные претензии к дизелям экологи предъявляют из-за содержания частиц сажи и окиси азота (NOx) в выхлопе. Поэтому и на дизелях появились системы снижения токсичности выхлопа, включающие рециркуляцию отработавших газов, каталитический нейтрализатор и специальный сажевый фильтр.

Система рециркуляции выхлопных газов (ЕGR) применяется на бензиновых, дизельных и газовых двигателях. Предназначена для снижения токсичности отработавших газов (главным образом содержания оксидов азота NOx) в режимах прогрева и резкого ускорения двигателя, который на данных режимах работает на обогащённой топливной смеси. Часть отработавших газов попадает в обратно в цилиндры, что вызывает снижение максимальной температуры горения и, как следствие, уменьшение выбросов оксидов азота, образующихся при высоких температурах и являющихся одними из самых токсичных веществ. Система EGR не используется на холостых оборотах (прогретый двигатель), на холодном двигателе и при полностью открытой заслонке. Работа системы вызывает снижение эффективной мощности двигателя.

Сажевые фильтры изготавливают в виде пористого фильтрующего материала из карбида кремния. В конструкциях прошлых лет фильтры периодически очищали от накопившейся сажи отработавшими газами, температуру которых для этого повышали путем обогащения смеси. Очистка фильтра происходила по команде блока управления после каждых 400-500 км пробега автомобиля. Однако в этом случае резко увеличиваются выбросы других вредных веществ. Поэтому современный сажевый фильтр чаще всего работает в паре с окислительным нейтрализатором, который восстанавливает NОx до NO 2 и одновременно дожигает сажу, причем при более низких температурах – около 250°С.

В фильтрах нового поколения общий принцип остался прежним: задержать и уничтожить. Но как добиться нужной для сгорания частиц сажи температуры? Во-первых, фильтр разместили сразу за выпускным коллектором. Во-вторых, через каждые 300-500 км пробега контроллер включает режим многофазного впрыска, увеличивая количество поступающего в цилиндр топлива. И, наконец, главное: поверхность фильтрующего элемента покрыта тонким слоем катализатора, который дополнительно повышает температуру выхлопных газов до необходимых 560-600°С. Фильтрующий элемент состоит, как правило, из керамической (карбид кремния) микропористой губки. Толщина стенок между ее каналами не превышает 0,4 мм, так что фильтрующая поверхность очень большая. Иногда эту «губку» делают из сверхтонкого стального волокна, также покрытого катализатором. Набивка настолько плотная, что задерживает до 80% частиц размером 20-100 нм. Новые фильтры стали активно участвовать в управлении работой двигателя. Ведь режим обогащения включается по сигналу от датчиков давления, установленных на входе и выходе фильтра. Когда разность показаний становится значительной, компьютер воспринимает это как признак закупоренности «губки» сажей. А выжигание контролируют с помощью датчика температуры.

Яркий пример современного механизма очистки выхлопа дизелей – электронная система управления дизельным двигателем EDС (electronic diesel control), разработанная компанией Bosch. Ее конструкция включает в себя многокомпонентную систему выпуска отработавших газов, в которой предусмотрено семь датчиков – два лямбда-зонда, два температурных, два давления и один уровня сажи в выхлопе, а также три очистительных элемента – каталитический нейтрализатор, катализатор-накопитель и сажевый фильтр накопительного типа. Датчики в системе выхлопа позволили оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания. Кстати, для этого под контроль «мозгу» EDС передали и многие системы двигателя – топливо- и воздухоподачи, рециркуляции отработавших газов, электронную дроссельную заслонку и турбонаддув. С помощью датчиков давления на входе и выходе из сажевого фильтра EDС контролирует степень его загрязнения. Эффективность работы катализаторов оценивается по показаниям двух лямбда-зондов (на входе и выходе). Корректировка работы систем двигателя осуществляется на основании показаний лямбда-зондов, датчиков температуры и уровня сажи на выходе. Каталитический нейтрализатор «перерабатывает» токсичные составляющие выхлопа – NO, NO 2 , CO, CН – в нетоксичные и малотоксичные соединения – H 2 O, N 2 , CO 2 , а катализатор-накопитель выполняет функции дополнительной очистки от окиси азота (NO 2) и предварительной – от частиц сажи.

Основные правила эксплуатации автомобиля с каталитическим нейтрализатором

Для обеспечения эффективной работы нейтрализатора необходимо использовать только качественное неэтилированное топливо, так как содержащийся в бензине тетраэтилсвинец необратимо “отравляет” каталитическую поверхность.

Во время и после работы двигателя корпус нейтрализатора имеет достаточно высокую температуру. В связи с этим, во избежание пожара, не следует парковать автомобиль над легко воспламеняющимися предметами, например сухими листьями, травой, бумагой и т.д.

Следует соблюдать основные правила, приведенные в инструкции по эксплуатации автомобилей. Они направлены на предупреждение ситуации, когда в нейтрализатор может попасть значительное количество несгоревшего топлива. В этом случае возможная вспышка может привести к его разрушению.

О том, что двигатель внутреннего сгорания наносит непоправимый вред экологии, начали говорить еще в 1960-х годах, когда мегаполисы Америки и Японии стали в буквальном смысле задыхаться от смога. Первые законодательные акты о снижении токсичных выхлопов в новых автомобилях не заставили себя долго ждать. Уже в 1970 году Штаты приняли закон, обязывающий производителей не просто уравнять, а даже снизить содержание токсичных компонентов в отработавших газах ДВС автомобилей. Уровень выхлопов у машин 1975 модельного года должен был быть в среднем наполовину меньше, чем у авто 1960 года выпуска: СН – на 87%, СО – на 82% и NОх – на 24%. Аналогичные требования вскоре были узаконены в Японии и Европе. В Америке это привело к закату яркой, но , а в остальном мире компактники и малолитражки принялись плодиться, словно грибы после дождя. Что касается прямых конкурентов ДВС, моторов, работающих на альтернативных видах топлива, то всерьез их тогда еще никто не воспринимал.

Н ет, наиболее выдающиеся проекты нефтяные корпорации скупали, но лишь затем, чтобы упрятать в сейф – от греха. В народе же на изобретателей «зеленых» автомобилей смотрели, как на сумасшедших. Да и кому еще в голову могло прийти совершенствовать конструкцию, которая и так неплохо работает? Тем более что ни один ездовой электрокар никогда не сравнился бы с Chevrolet Impala ни в красоте, ни в мощи, ни в скорости. А с запасом хода у электромобилей и теперь беда, даже когда мировые автобренды наконец-то взяли их на вооружение. И все же, за последние полтора десятилетия этот вид транспорта эволюционировал на порядок, что не могло не отразиться на нашей подборке. Нелепые, многофункциональные, трансформирующиеся и даже гоночные «зеленомобили» ждут тебя, дорогой читатель. Наслаждайся!

Альтернатива для «лягушатников»

Большинство инженеров, получивших патент на электродвигатель, настаивает на своем статусе первопроходцев. Оный, кстати, появился чуть раньше ДВС, но из-за своей неэффективности и несовершенства развивался не так стремительно, как его конкурент. Немалую изобретательность в вопросе машин на электрическом ходу раньше других проявили французы. Меня это нисколько не удивляет: с тех пор, как Гюстав Эйфель водрузил в Париже свою престранную башню, его народ с поразительным упорством начал производить аппараты для автомобильной кунсткамеры. И всякий раз это имело какой-либо резон.

К примеру, в 1942 году в Париже, оккупированном немцами, частным лицам бензин не отпускали. Чтобы передвигаться по городу, запруженному военной техникой, автомобильный дизайнер и инженер Поль Арзенс изготовил нечто по имени L’Oeuf, или «Яйцо». Этот одноместный микрокар был сделан с юмором и даже иронией, но за нарочитой наивностью его форм скрывалась конструкция, продуманная до мелочей. Формованный вручную кузов из алюминия оказался легок настолько, что его можно было тянуть одному человеку. А его округлая форма имела достаточную аэродинамику, чтобы позволить «Яйцу» разогнаться до 60 км/ч! Электрический двигатель с запасом хода в 96,5 км имел привод на единственное заднее колесо. Кроме того, для своего микрокара мсье Арзенс использовал плексиглас. Материал этот только появился во Франции и не применялся дизайнерами в автостроении. Из него в L’Oeuf были выгнуты двери и лобовое стекло.

Еще одним «развлечением» французских инженеров времен оккупации стал электрокар от небезызвестного бренда Peugeot. Машинка с индексом VLV (фр. Voiture Légère de Ville, «Легкий городской автомобиль»), увидела свет в 1942-м. Этот вариант имел более традиционное строение шасси, но все равно выглядел комично. Четыре 12-вольтовые аккумуляторные батареи позволяли ему проехать до 80 км, «максималка» же составляла 36 км/ч. В отличие от L’Oeuf, электрокару Peugeot мерещилось светлое будущее – даже в условиях сурового дефицита модель пользовалась спросом (с конвейера сошло 377 экземпляров). В основном ее использовали для почтовых нужд. Но даже в этом фашисты узрели акт неповиновения, вскоре запретив выпуск VLV. Зато на проект не было потрачено ни капли бензина!

Особенности:

Французы издавна питали любовь к гипертрофированным округлостям, демонстрируя это везде, где можно – хоть в искусстве, хоть в машиностроении. По их мнению, аэродинамическими характеристиками обладает даже камень, запущенный умелой рукой. Так что появление первого в мире электрокара в мелкосерийном тираже случилось во Франции – это закономерность. И выглядеть ему надлежало не иначе, как в виде яйца. Может быть, поэтому электромобиль долгое время вызывал у всех отторжение?

1 / 4

2 / 4

На первый взгляд кажется, что Peugeot VLV страдает нехваткой колес. Вовсе нет, их четыре, просто у задней пары различная c передней колея (270х90)…

3 / 4

На первый взгляд кажется, что Peugeot VLV страдает нехваткой колес. Вовсе нет, их четыре, просто у задней пары различная c передней колея (270х90)…

4 / 4

На первый взгляд кажется, что Peugeot VLV страдает нехваткой колес. Вовсе нет, их четыре, просто у задней пары различная c передней колея (270х90)…

Многозадачная эклектика

Сами того не ведая, парижские инженеры создали тренд, которому больше полувека следовали остальные создатели электрокаров. Пузыри различных форм и размеров покидали сборочные цеха таких корпораций, как AMC, GM, Toyota, Fiat и даже Volvo. Принципиальных различий среди них было немного, а сходство имелось значительное. Из-за тяжелых и неэффективных аккумуляторных батарей все они обладали низкой скоростью, отсутствием всякого комфорта и малым запасом хода. Жирный крест на карьере электрокара все это не поставило, однако замедлило ее развитие до наступления нового века.

В годах 2000-х глобальная урбанизация заставила производителей снова обратиться к идее экологичного городского компакта. И французы вновь были одними из первых, кто проявил в этом вопросе оригинальность. Некая формация Venturi Electric начала свои эксперименты с аккумуляторами еще в 2002 году, создав первый в мире электрический спорткар. К 2007-му у инженеров была уже целая уйма экологически безопасных концептов, самым удивительным из которых стал Eclectic Concept.

1 / 6

2 / 6

«Зеленомобиль» Eclectic Concept во всем блеске своих «дисфункций»! А ведь их планировали выпускать тиражом по 3 тысячи экземпляров в год!

3 / 6

«Зеленомобиль» Eclectic Concept во всем блеске своих «дисфункций»! А ведь их планировали выпускать тиражом по 3 тысячи экземпляров в год!

4 / 6

«Зеленомобиль» Eclectic Concept во всем блеске своих «дисфункций»! А ведь их планировали выпускать тиражом по 3 тысячи экземпляров в год!

5 / 6

«Зеленомобиль» Eclectic Concept во всем блеске своих «дисфункций»! А ведь их планировали выпускать тиражом по 3 тысячи экземпляров в год!

6 / 6

«Зеленомобиль» Eclectic Concept во всем блеске своих «дисфункций»! А ведь их планировали выпускать тиражом по 3 тысячи экземпляров в год!

Как утверждает дизайнер Саша Лакич, облик его «Эклектики» навеян выдающимися машинами прошлого. А это, ни много ни мало, луноход, Mini Moke и Mehari. Но в отличие от своих «предшественников», Eclectic Concept отметился не одним, а сразу тремя достоинствами: он черпает энергию из воздуха, солнца и электричества. Так, солнечная батарея, занимающая площадь его всей крыши (2,5 м²), имеет мощность 300 Вт. Этого хватает для покрытия 9 км пути.

Ветрогенератор в собранном виде помогает этому «зеленомобилю» одолеть еще 15 км. А основной силовой установки, то есть асинхронного электродвигателя мощностью 11 кВт с крутящим моментом 45 Нм, хватает, чтобы прогнать 400-килограммовую «тушку» на 50 км вперед. В этом ему помогают металл-гидридные аккумуляторы емкостью 9 кВт*ч. В итоге общая протяженность пути, которую может одолеть Eclectic Concept, задействовав все свои резервы, составляет 74 км. Такую прогулку точно не назовешь долгой, но и этого было достаточно, чтобы на Mondial de l’Automobile жюри наградило Эклектику призом «Лучшая инновация года».

Особенности:

Не спорю, что на презентации Eclectic Concept любители «зеленых» технологий испытали тройной оргазм от обилия фетишей, которыми напичкана эта «тележка». Только они едва ли оправдывают показатель в жалкие 70 с небольшим километров, которые Эклектика всеми правдами и неправдами одолевает за мучительные 1,5 часа. Скажем, до дачи доползти этого хватит впритык (если та от города недалеко), а в магазин уже придется топать ногами или обождать пять часов, пока чудо-батареи зарядятся от простой розетки. Хотя нам обладать Eclectic Concept не светит – производитель планирует поставлять свои «машины» только южным курортам, где всегда солнечно, ветрено и народу спешить некуда…

1 / 6

2 / 6

В городском потоке Эклектика выглядит бодро, хотя ее «максималка» составляет лишь 50 км/ч. Но производитель не унывает

3 / 6

В городском потоке Эклектика выглядит бодро, хотя ее «максималка» составляет лишь 50 км/ч. Но производитель не унывает

4 / 6

В городском потоке Эклектика выглядит бодро, хотя ее «максималка» составляет лишь 50 км/ч. Но производитель не унывает

5 / 6

6 / 6

Доработав концепт до версии 2.0, дельцы в Venturi Electric решили, что $20 тыс. – приемлемая цена для их слабосильного детища

Крутящий момент… головы

Япония – странный край, чуждый для моего восприятия. Честь самураев, феодальные междоусобицы – еще куда ни шло, но современная культура, да и фольклор этого государства снова и снова вгоняют меня в ступор. Если говорить об автобрендах, то все они – дети своей страны, но компания Nissan – определенно самый колоритный ее представитель. Даже в продающихся моделях этот бренд стремится скорчить покемонскую рожицу (один паркетник Juke чего только стоит), а когда дело доходит до экологичного транспорта – тут уж сами духи предков велели не сдерживаться… Так что новый концепт, представленный на автосалоне 2005 года в Токио, был выполнен сообразно традициям, утвердившимся в стенах этого производителя.

1 / 3

2 / 3

Дебютная версия Pivo умела только поворачивать голову и шептать заклятья из своей умной медиасистемы

3 / 3

Дебютная версия Pivo умела только поворачивать голову и шептать заклятья из своей умной медиасистемы

Но выделяется этот электрокар среди армии собратьев не только внешностью. Круглобокий Nissan Pivo (от англ. pivot – «вращаться») также до одури технологичен. В первую очередь, у машины такого типа наконец-то появился приличный запас хода – более 100 км. Дисковые электромоторы со встроенными инверторами тока сделаны такими компактными, что уместились в ступицах Pivo, и «зеленомобиль», будто по волшебству, обрел полный привод. Энергией концепт обеспечивают 24 литий-ионные батареи – удачный итог совместной работы Nissan и NEC. Обе компании уверяют, что этих аккумуляторов хватит на 100 тысяч километров пробега или пять лет эксплуатации. Кроме того, машина оправдывает свое название вращающейся на 360º кабиной и колесами с электроприводом, способным разворачивать их относительно вертикальной оси, т. е. парковать Pivo боком! Также шасси концепта оснащено подвижными рычагами, устраняющими продольные крены кузова: при разгоне они смещают колеса назад, а при торможении – вперед.

Трехместная кабина порадует своего «ездока» панорамным остеклением, монитором кругового обзора и навигационной системой, распознающей язык жестов. Мягкие и приятные на ощупь материалы обивки салона призваны успокоить водителя, а если этот процесс затянется, в дело вступает робот-головастик, интегрированный в приборную панель. С помощью телекамер он способен определить настроение человека по выражению его лица, чтобы затем подбодрить, развеселить или успокоить. Словом, не машина, а мечта всякого поклонника манги и японских видеоигр.

Особенности:

Не думал, что скажу это о продуктах Nissan, но внешность и правда бывает обманчива. За глупой оболочкой мультяшки скрывается высокотехнологичный аппарат, способный решить проблему с парковкой и аварийностью. Уверен, появись такая штука в обиходе, японцы вмиг наклепали бы к ней десятка два мобильных приложений, которые имитировали бы езду в танке/батискафе/космическом шлюпе. Но все еще возможно, ведь как сказал Карлос Гон, глава альянса Renault/Nissan (да-да, французы и здесь отметились!) на презентации этого концепта: «Автомобильная промышленность вступает в эру беспрецедентных перемен». Понимай теперь это, как хочешь…

1 / 5

2 / 5

Зато прокаченный вариант Pivo знаменит всем остальным, включая дверь кабины а-ля BMW Isetta

3 / 5

Зато прокаченный вариант Pivo знаменит всем остальным, включая дверь кабины а-ля BMW Isetta

4 / 5

Зато прокаченный вариант Pivo знаменит всем остальным, включая дверь кабины а-ля BMW Isetta

5 / 5

Зато прокаченный вариант Pivo знаменит всем остальным, включая дверь кабины а-ля BMW Isetta

Червивое яблоко

Не знаю, что вдохновило дизайнеров на создание следующего «зеленомобиля», но его кузов напоминает изъеденное червем яблоко. Может быть, нестройные ряды разнокалиберных иллюминаторов есть зашифрованное послание масонской ложе? Или это месть всем бабушкам мира, кормившим своих внуков испорченными фруктами? А может, глава Motor Development International с ума сходит по швейцарскому сыру? На все эти вопросы сложно найти ответ, но лично я думаю, что таким образом авторы микрокара Airpod пытались снизить массу его кузова.

Критично ли это? Еще бы, ведь снаряженный автомобильчик весит всего 220 кг, при этом 80 кг приходится на баллоны с воздухом. И на кой же ляд оные ему сдались? В это сложно поверить, но сжатый воздух аппарат Airpod использует в качестве… топлива! Пневмодвигатель потребляет минимум энергии и способен разогнать машинку до 70 км/ч. Одного баллона, накачанного воздухом, хватает на 200 км пути, при этом «пневмомобиль» способен тянуть на себе еще 300 кг груза. Процесс его зарядки крайне прост и занимает всего пару минут – конечно, при наличии рядом специальной станции. Зато для атмосферы Airpod абсолютно безвреден, поскольку не выделяет выхлопных газов.

Особенности:

Компания Motor Development International тоже родом из Франции, но в отличие от остальных своих соотечественников, ее идеи более чем эффективны. Лицензию на производство Airpod уже выкупил индийский холдинг Tata Motors, а местные власти планируют укомплектовать «пневмомобилями» все аэропорты страны. Вопрос о передвижении этих автомобильчиков по загруженным мегаполисам пока остается открытым, так как аппарат наверняка провалит даже самый щадящий краш-тест – конструкция-то хлипенькая! К тому же пневмодвигатель не способен функционировать при низких температурах, так что его потенциальный рынок сбыта ограничен субтропическим климатическим поясом. Зато разработчикам есть, куда расти.