Что такое двс в авто: Ремонт ДВС и КПП

Содержание

Ремонт ДВС и КПП

Компания «АЛЬЯНС ТРАКС» профессионально занимается комплексной диагностикой и ремонтом любой сложности ДВС и КПП.

Ремонт двигателей внутреннего сгорания

К сожалению, двигатель любого автомобиля имеет ограниченный срок службы. Неизбежно наступает момент, когда появляется излишняя шумность мотора, стуки, падение мощности. Как правило, это сопровождается характерным сизым цветом дыма, увеличенным расходом моторного масла, нестабильной работой или плохим пуском.

Наиболее популярными причинами выхода из строя двигателя являются — плохое качество топлива, агрессивная манера вождения, превышение максимальной грузоподъемности, климатические условия, несоблюдение сроков регламентного обслуживания или его качества и конечно, естественный износ.

Для предотвращения крупных поломок и обеспечения безопасности автомобиля и водителя советуем немедленно обратиться в технический центр для проведения диагностических работ.

По результатам диагностики и дефектовки определяется размер ущерба двигателя, при необходимости — ремонта, в том числе капитального.

Ремонт ДВС может быть:

  • «текущим» — устранение мелких неисправностей;
  • «средним» — частичная разборка/сборка двигателя без снятия + замена или восстановление поврежденных деталей;
  • «капитальным», включающим в себя снятие/установку двигателя, разборку, детальную диагностику, ремонт или восстановление всех поврежденных и изношенных элементов.

Любой ремонт двигателя значительно дешевле, чем замена ДВС, услуги эвакуатора и простой транспорта из-за снятия автомобиля с рейса.

Ремонт КПП

Вторым по значимости агрегатом в автомобиле является коробка переключения передач.

Стоит отметить, что управление транспортным средством с неисправностями в КПП в первую очередь небезопасно для водителя и участников дорожного движения.

Наиболее популярными показателями неисправной работы являются:

  • помехи во время переключения передач,
  • шумы во время движения,
  • нагрев,
  • следы масла или самопроизвольные выключения передачи в КПП.

При том, выход из строя одной из деталей может вызвать цепную реакцию и привести к серьезным поломкам.

В нашем сервисном центре:

  • Применяется только самое современное диагностическое оборудование и специальный инструмент;
  • Все работы по ремонту ДВС и КПП проводят опытные сотрудники, прошедшие обучение на различных заводах;
  • Широкий ассортимент запасных частей позволяет проводить работы в самые кратчайшие сроки;
  • На все виды работ распространяется гарантия.

Подробную информацию  вы можете получить по телефону +7 (495) 543-94-49. Или оставьте заявку записаться на сервис.

Что это — ДВС в автомобиле?

Двигатель внутреннего сгорания в автомобилях – это самая главная составляющая. Если бы ДВС не был изобретен, тогда бы отрасль автомобилестроения, скорее всего, остановилась бы на колесе и не развилась дальше до современных масштабов. Двигатель сделал настоящую революцию. Давайте поговорим о том, что такое ДВС, о его истории, устройстве и принципе действия.

Первые попытки к созданию агрегата, подобного двигателю внутреннего сгорания, начались в 18 веке. Многие изобретатели со всего мира долго пытались создать механизм, в котором бы энергия от сгорания топлива могла бы превращаться в механическую.

Первый двигатель

Первыми о том, что такое ДВС и как его построить, задумались братья Ньепс из Франции. Они изобрели и собрали устройство, которое назвали «пирэолофор». Топливом в данном моторе выступала угольная пыль, но при всей эффективности данный механизм не получил особого признания в науке и остался только в виде чертежей. «Пирэолофор» имел очень несовершенную конструкцию. Он отличался высокими рабочими температурами и огромным расходом топлива при относительно низкой эффективности. Также этот агрегат потреблял много масла. Но уже тогда данный двигатель устанавливался на первые, еще не совершенные трехколесные машины.

Вторая попытка

В 1864 году Зигфрид Маркус, который занимался различными изобретениями, показал миру первый одноцилиндровый карбюраторный мотор. Он приводился в действие от энергии сгорания продуктов нефтепереработки. Этот ДВС был способен развивать существенную на тот момент скорость – 10 миль в час.

Двухцилиндровый мотор Брайтона

В 1873 году инженер Джордж Брайтон на основе уже существующих разработок создал двухцилиндровый ДВС. В самом начале мотор функционировал на керосине, а затем его перевели на бензин. Среди недостатков этого аппарата выделяли слишком крупные размеры.

Двигатель Отто

В 1876 году был сделан большой шаг в истории ДВС. Николас Отто сумел создать технически сложный агрегат, который максимально эффективно преобразовывал энергию сгорания нефтепродуктов в механическую энергию. В 1883 году французский инженер Деламар создает мотор, где в качестве топлива мог бы использоваться природный газ. Однако это изобретение также не нашло отклик и существует только на бумаге в виде чертежей.

Громкое имя в истории автомобилестроения

В 1815 году о том, что такое ДВС и как его можно использовать, задумался Готтлиб Даймлер. Он не просто создал эффективный двигатель, а наладил производство прототипа современного агрегата с вертикальным расположением цилиндров и карбюраторным впрыском.

Это первый на тот момент компактный механизм, который затем поспособствовал развитию автомобилестроения.

Общие определения о ДВС

О том, что такое ДВС в машине, знают, наверное, все. Но основная особенность любого механизма внутреннего сгорания в том, что топливная смесь поджигается непосредственно в рабочей камере, а не в каких-нибудь внешних носителях.В процессе работы двигателя выделяется химическая и тепловая энергия, которая преобразуется в механическую. О том, что такое ДВС, рассказывают в школьном курсе физики, а принцип работы основывается на эффекте от теплового расширения газов, образовавшихся в процессе сгорания горючей смеси под давлением в камере сгорания.

Виды ДВС

Можно выделить поршневые ДВС. Они наиболее эффективные. Это подтвердит человек, который имеет навыки обслуживания и ремонта двигателей, – машинист ДВС. Что это такое? Устройство данного мотора следующее: камера сгорания расположена внутри цилиндра, тепловая энергия превращается в механическую при помощи шатунно-поршневого кривошипного механизма, энергия передается коленчатому валу. Существует несколько видов поршневых двигателей. Сначала отметим карбюраторные ДВС. Здесь топливная смесь приготавливается в карбюраторе, а затем впрыскивается в камеру сгорания от электрической искры. Это хорошая возможность узнать, что такое ДВС в машине. Инжекторный двигатель подает смесь непосредственно во впускной коллектор при помощи специальных форсунок. Все процессы в таком моторе контролируются электроникой. Воспламенение происходит от свечи.

Существуют также и дизельные агрегаты. Тем, кто не знал, что такое ДВС в машине, стоит познакомиться с этим типом мотора подробнее. Здесь топливная смесь поджигается без использования свечей. Воспламеняется она за счет сжатия воздуха, который в результате нагревается до температур, превышающих значения горения смеси. Топливо впрыскивается при помощи специальных форсунок.

Роторно-поршневой двигатель – это довольно интересный агрегат. Что такое ДВС в автомобиле данного типа? Сейчас такое устройство встречается достаточно редко. В этом механизме тепловая энергия от сгорания превращается в механическую при помощи рабочих газов, которые вращают ротор в рабочей камере. Механизм имеет особенную форму, профиль и двигается по «планетарной» траектории непосредственно внутри рабочей камеры. Последняя имеет также особую конфигурацию – «8», а функции ее – ГРМ, поршневая группа и коленчатый вал. Сейчас все знают, что такое ДВС в авто уже практически не используется.

Существуют и газотурбинные двигатели. Здесь энергия превращается в механическую при помощи вращения ротора, который заставляет двигаться вал турбины. В ходе доработок и экспериментов ученые и инженеры со всего мира определили, что самый эффективный, надежный, неприхотливый, а также экономичный в плане горючего и масла – это поршневой ДВС.

Прочие виды двигателей, кроме поршневого, остались далеко в истории. Рассматривая вопрос о том, что такое ДВС в машине, стоит отметить, что роторно-поршневой мотор изготавливает сейчас только концерн Mazda. На Chrysler было собрано несколько газотурбированных моторов, однако это было очень давно, и никто из серьезных автопроизводителей не оценил эти агрегаты. В СССР газотурбированные двигатели использовали на некоторых танках и военных кораблях. Однако затем от технологии и вовсе отказались.

Как устроен ДВС

Для тех, кто не знает, что такое двигатель ДВС, рассмотрим устройство этого механизма. В корпусе мотора объединяются сразу несколько важных узлов. Это блок цилиндров – внутри воспламеняется смесь бензина и воздуха, а затем газы заставляют поршни двигаться. Кривошипно-шатунная группа передает энергию на коленвал.

Механизм ГРМ служит для обеспечения открытия или закрытия впускных и выпускных клапанов в нужный момент. Он нужен для того, чтобы впустить смесь в цилиндры и выпустить отработанные газы. Также ДВС оснащен системой подачи топлива, зажигания смеси и удаления выхлопных газов.

Принцип работы ДВС

Каждый, кто стакивается с автомобилем, обязан знать, что такое двигатель ДВС и как он работает. Когда владелец автомобиля поворачивает ключ в замке зажигания, стартер вращает коленчатый вал. Поршень под действием коленчатого вала приводится в движение. Когда он достигнет своего нижнего положения, то переходит к движению в ВМТ. Затем в камеру сгорания подается смесь горючего и воздуха. Когда поршень движется вверх, смесь сжимается. В момент, когда он достигнет своего верхнего крайнего положения, искра, сгенерированная свечей, подожжет горючую смесь. Происходит взрыв, и выделяющиеся газы с большой силой толкают поршень обратно вниз. В этот момент откроется выпускной клапан. Через него горячие отработанные газы выходят из цилиндра в атмосферу. Когда поршень снова пройдет нижнюю мертвую точку, он вновь отправится в верхнюю. За это время коленвал совершит один оборот. Когда поршень начнет новое движение, откроется впускной клапан и впустит в цилиндр очередную порцию горючей смеси. Последняя займет собой весь объем отработанных газов. Далее весь описанный процесс начнется заново. Так как работа поршня в этих примитивных двигателях ограничена лишь двумя тактами, то он совершает меньше движений, чем четырехтактных двигатель. Также снижаются потери энергии на трение. Но в процессе работы выделяется много тепла, и такие моторы сильнее греются.

Необходимо использовать масло ДВС. Что это такое? Это специальная маслянистая жидкость, изготовленная из углеводородов, которая снижает трение в поверхностях. В двухтактном моторе поршень также выполняет функцию механизма ГРМ, открывая и закрывания клапаны. Главный недостаток этой системы – неэффективный газообмен в сравнении с четырехтактным агрегатом.

Заключение

Вот что такое ДВС в машине. Это тот механизм, который приводит в движение тяжелый автомобиль. Сегодня это принимается как должное, а ведь в свое время ДВС считался величайшим прорывом.

Великобритания запретит автомобили с ДВС в 2030 году — ДРАЙВ

На Туманном Альбионе уже давно идут дискуссии о запрете продажи автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями. Ранее обсуждалось, что бан начнётся с 2040-го, а в феврале нынешнего года дату приблизили на пять лет. Однако случится всё ещё раньше.

Закат эры автомобилей с двигателями внутреннего сгорания близится. Губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом объявил, что с 2035 года в самом богатом штате Америки прекратятся продажи новых машин и лёгкого комтранса с ДВС, а с 2045-го бан распространится на средние и тяжёлые грузовики.

В 2030-м от реализации новых автомобилей с бензиновыми и дизельными моторами планируют отказаться в Германии, Нидерландах и Дании, ещё через пять лет такая же участь ждёт легковушки на территории канадской провинции Квебек, а в 2040-м — во Франции. Теперь в этом списке появилась и Великобритания.

В этом году доля электрокаров на рынке новых автомобилей составляет всего 5,5%, а на машины, оснащённые только ДВС, приходится 73,6%. К слову, самый популярный электрический автомобиль современности — Tesla Model 3. На данный момент продано свыше 645 тысяч штук. Далее идут Nissan Leaf и Tesla Model S — 490 000 и 305 000 соответственно.

Как пишет издание Financial Times, на этой неделе премьер-министр Великобритании Борис Джонсон объявит о том, что с 2030 года на территории Соединённого Королевства перестанут продавать новые автомобили, оснащённые исключительно двигателями внутреннего сгорания. Моделями с гибридными силовыми установками можно будет торговать на пять лет дольше. Ранее же было оглашено, что в ближайшие годы правительство Великобритании вложит 500 млн фунтов стерлингов в развитие национальной сети зарядных станций. Сейчас таких насчитывается около 30 тысяч.

Какой ресурс  у двигателя: иномарки и отечественные авто

Как правило, вопросом, какой ресурс у двигателя того или иного автомобиля, задаются водители, которые планируют приобрести машину на вторичном рынке.  Другими словами, данная тема больше волнует покупателей подержанных автомобилей. Вполне логично, что после приобретения авто б/у далеко не каждый захочет тратиться на капитальный ремонт двигателя через 30-50 тыс. км.  пробега.

По этой причине желательно знать, сколько в среднем способен выходить тот или иной двигатель, то есть когда агрегат нужно ремонтировать с учетом особенностей и практической эксплуатации. В этой статье мы поговорим о том, какой ресурс закладывают производители современных ДВС, а также сколько такие двигатели  выхаживают у среднестатистического водителя.

Содержание статьи

Средний срок службы современных моторов

Начнем с того, что еще продолжает оставаться на слуху информация о сверхнадежных двигателях старых иномарок, для которых при должном обслуживании и уходе вполне реальной цифрой до капремонта была отметка в миллион километров.

С учетом  ряда изменений в мировой политике, глобализации производства и постоянного ужесточения экологических норм, крупные зарубежные автопроизводители  больше не стремятся разрабатывать и оснащать свои автомобили такими надежными двигателями (миллионниками и даже полумиллионниками).

Причина проста – чтобы «намотать» такой солидный пробег, среднестатистическому водителю  с годовым пробегом около 30 тыс. км. нужно будет ездить на одной машине не менее 15 лет, чтобы пройти 500 000 км. За это время автомобиль безнадежно устареет в плане оснащения и безопасности, силовой агрегат больше не будет вписываться в актуальные  экологические стандарты и т.п.

Если же по какой-либо причине владелец не расстается с машиной и продолжает ее эксплуатировать, тогда источником дополнительной прибыли являются продажи запчастей. Другими словами, сокращать ресурс моторов и других узлов также выгодно в экономическом плане.

С учетом данной информации становится понятно, что  для большинства современных иномарок усредненной цифрой ресурса ДВС можно считать отметку около 300-350 тыс. км. Что касается отечественного автопрома, показатель составляет около 150-200 тыс. км.

При этом важно понимать, что на ресурс двигателя огромное влияние также оказывает целый ряд индивидуальных условий. В одних случаях силовой агрегат может с легкостью пройти и 500-600 тыс., тогда как в других капремонт необходимо делать уже через 100 тыс.

При этом другие владельцы предпочитают лить самую дешевую смазку, меняя масло даже позже определенного регламентом интервала. Становится понятно, что ресурс силового агрегата сильно зависит не только от качества изготовления мотора, но и от самого водителя.

Также важно понимать, что современный двигатель стал мощнее и одновременно экономичнее своих предшественников. Это значит, что силовой агрегат форсируют всеми доступными способами (турбонаддув, изменение фаз газораспределения и т. п.) при этом рабочий объем не увеличивается.

За последнее время моторы стали намного более оборотистыми, технологичными и сложными, увеличилась степень сжатия, была повышена температура термостатирования, двигатели стали работать на сверхобедненных смесях (например, моторы GDI) в целях максимальной экономии топлива и т.п.

Параллельно с этим снизился вес силового агрегата, более прочные материалы (например, чугун) уступили место облегченным алюминиевым сплавам, на поверхности стали наносится особые покрытия (Никасил, Алюсил и т.д).

Другими словами, с небольшого по объему агрегата сегодня снимается максимум мощности и крутящего момента. Вполне очевидно, что такой ДВС постоянно испытывает большие нагрузки, причем даже в штатных режимах. Если сравнить двигатели нового поколения со старыми моторами с большим рабочим объемом, предшественники потребляли больше топлива, однако были менее тепло и механически нагруженными, в их конструкции использовались проверенные временем прочные материалы, что и обеспечивало увеличенный ресурс.

Хотя сегодня технологии производства деталей и точность изготовления и сборки шагнули далеко вперед, общие мировые тенденции все равно подтолкнули авто производителей к выпуску так называемых «одноразовых» моторов, которые должны отработать заявленный гарантийный период (100-150 тыс. км. пробега), после чего еще пройти отрезок, который как раз и упирается в среднюю отметку около 300 тыс.

Отметим, что данное утверждение справедливо для атмосферных двигателей. Если говорить о турбированных версиях (особенно бензиновых ДВС), большая мощность при скромном рабочем объеме сокращает их ресурс как минимум на треть, то есть до 200 тысяч километров до ремонта. Что касается турбодизелей, средней отметкой для них можно считать показатель около 300-350 тыс. км.

Еще важно понимать, что дальнейший ремонт «одноразового» двигателя может быть даже не предусмотрен заводом-изготовителем (нет возможности расточить блок цилиндров, в каталогах запчастей отсутствуют ремонтные поршни, кольца и т. д). Конечно, в ряде случаев вопрос решается гильзовкой блока у квалифицированных специалистов, однако сумма восстановления агрегата получается довольно значительной.

Плучается, полностью и качественно отремонтировать современный двигатель с большим пробегом может оказаться экономически нецелесообразным решением, так как стоимость ремонта может дойти до 30-40% от общей стоимости всего подержанного авто.

Полезные советы

Итак, с учетом приведенной выше информации становится понятно, что атмосферный бензиновый мотор современной иномарки имеет средний ресурс около 300 тыс. км. При этом уход, грамотная эксплуатация и своевременное профессиональное обслуживание позволяет продлить жизнь двигателя до 400-450 тыс. км.

Исключением можно считать  разве что маленькие форсированные ДВС. Например, трехцилиндровые агрегаты на компактных малолитражках с объемом около 1.0 литра служат, в среднем, 150-180 тыс. км. Дело в том, что такие моторы часто перекручивают, чтобы не отставать от потока и  динамично поддерживать заданный темп.

Если говорить о турбированных бензиновых двигателях, в этом случае пробег от 130-160 тыс. км. уже является поводом к серьезным размышлениям при покупке подержанного автомобиля. Однако на турбодизели это не распространяется, так дизельный мотор изначально имеет больший ресурс по сравнению с бензиновым.

Теперь давайте рассмотрим ресурсы двигателей иномарок,  таблица наглядно иллюстрирует  средние показатели срока службы двигателей на отечественных авто и машинах иностранного производства различных брендов.

Ваз

150-200 тыс.км.

Nissan/Mazda/Mitsubishi

250-500 тыс.км.

Toyota

350-550 тыс.км.

Hyundai/Kia

Opel/ Chevrolet

200-300 тыс.км.

Peugeot/Renault

250-400 тыс.км.

Mercedes/BMW

300-600 тыс.км.

VW/Audi/Skoda

250-550 тыс.км.

Ford

300-500 тыс.км.

Также стоит отдельно упомянуть бренд Subaru. Оппозитные моторы этого производителя способны проходить, в среднем, 250-350 тыс. Также заслуживает внимания и роторный двигатель Mazda, который служит всего 50-100 тыс. км.

Напоследок хотелось бы отметить, что приведенные выше данные являются средним показателем. На практике часто можно встретить модели ВАЗ (например, 2110, Калина, Приора), пробег которых составляет 250 тыс. км. и двигатель не нуждается в ремонте.

Также наглядным примером являются как бюджетные модели Renault Logan, Chevrolet Aveo/Lacetti, ЗАЗ Lanos и Hyundai Accent/Solaris, так и более дорогие Mitsubishi Lancer, Mazda 3-6, BMW 3-5 серии, VW Polo/Golf или Toyota Corolla, где пробеги составляют по 250-350 тыс. км и двигатель работает без явных проблем.

Как видно, при должном уходе и обслуживании практически любой современный атмосферный бензиновый мотор с рабочим объемом от 1.4 до 1.8 литра пройдет около 250-300 тыс. км. При этом чем проще силовая установка конструктивно, а также во многих случаях чем меньше мощности было снято с каждого «кубика» объема, тем больше окажется ресурс ДВС.

Другими словами, простой двигатель будет дольше ходить до серьезного ремонта при грамотной эксплуатации по сравнению с высокотехнологичным форсированным атмосферным или турбированным силовым агрегатом. При выборе подержанного автомобиля данную особенность также необходимо обязательно учитывать.

 

Читайте также

Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания / Блог АвтоТО — Обслуживание автомобиля

Запись опубликована 27.11.2014 автором Александр Кононенко.

Все знают немецкую марку автомобилей Mercedes-Benz, но далеко не все знают, что именно основатели этого всемирно известного бренда и являются теми, кто стоял у истоков современного автомобилестроения.

Трехколесный автомобиль Бенца — прадедушка современных авто

В 1885 году Карл Бенц создал трехколесное транспортное средство со стационарным двигателем внутреннего сгорания 1. 7 л. и 2-х ступенчатой механической коробкой передач. Мотор располагался горизонтально и имел водяное охлаждение. Сам автомобиль был заднеприводным, имел простую конструкцию дифференциала. Модель имела мощность в 2.5 л.с. и могла развить максимальную скорость 19 км/час. Благодаря чему несколькими годами позже автомобиль Бенца добился успеха на гонках London-to-Brighton Run.

Стоит отметить, что в конструкции авто присутствовали передовые решения того времени:

Это было явно прорывом! Поэтому уже в 1890 году автомобиль Бенца выходит в серийное производство и имеет ошеломительный успех. Через три года этот конструктор являет миру 4-х колесный автомобиль, который был функциональней и комфортней трехколесного предшественника. А в 1903 году Карл Бенц предлагает миру 4-х цилиндровый рядный двигатель, который стал прототипом всех современных автомобильных моторов.

Первый Mercedes Даймлера — это начало эпохи комфортных и быстрых авто

Если Карл Бенц — это родоначальник автомобилей с моторами внутреннего сгорания, то Готлиб Даймлер — это человек, который стал родоначальником автомобилей высокого качества. Его модель авто Mercedes, названный в честь его дочери, вышла в свет в 1900 году и стала классическим прообразом всех автомобилей, выходивших до 40-х годов ХХ века. До этой модели Даймлер совместно с Вильгельмом Майбахом в 1889 году создали автомобиль, который смог преодолеть барьер в 80 км/час. Новинка хоть и имела впечатляющие результаты, но в серийное производства так и не попала. В 1895 году Даймлером запущен в серийное производство его автомобиль Daimler. И в 1900 году вышла вышеописанная модель Mercedes, которая оснащалась:

  • четырех колесной базой;
  • двигателем внутреннего сгорания в 35 л.с;
  • была возможность переключения передач;
  • сотовым радиатором;
  • зажиганием от магнита низкого напряжения;
  • низко расположенной штампованной рамой;
  • механическим приводом впускных клапанов.

Автомобиль получился надежным и комфортным. Приобрести его желала вся тогдашняя аристократия. В том числе и императорский двор Австро-Венгрии, Великобритании, Российской империи.

В продолжение темы. Автомобиль ХХ века

И для тех, кто ищет автозапчасти.

Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания — обзор

3.1 Все старое снова новое: поездка на электромобиле во времени

Кажется, что умные деньги делают ставку на электромобили. Крупные автомобильные компании производят или разрабатывают модели электромобилей, правительства субсидируют исследования и продажи, а Уоррен Баффет инвестировал в китайского производителя электромобилей BYD. Генеральный директор Tesla Motors признан бизнесменом года по версии журнала Fortune в 2013 году, а модель S — автомобилем года. Электромобили, аккумуляторные батареи и технологии V2G, похоже, набирают обороты.Platt et al. обсудите последствия в главе 17. Однако история электротранспорта, ориентированная на пользователя, предполагает другую историю.

Длительное доминирование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) не было очевидным в начале двадцатого века. Увлечение велосипедами 1870-х годов привело к появлению более совершенных дорог, проложивших путь для автомобилей; во-первых, только как опасные игрушки для богатых детей, примерно до 1908 года, когда электрический стартер и Ford Model T принесли автомобилестроению безопасность, удобство и доступность.В Америке около 1908 года электрические и паровые транспортные средства были так же распространены, как и автомобили внутреннего сгорания, включая такси, мотоциклы, грузовики и автобусы. Многие считали тихий чистый электромобиль идеальным «городским автомобилем», а шумный, закопченный и вонючий ICE лучше подходил для длительных загородных поездок, и «Эдисон искренне верил, что ICE — это не что иное, как мостовая технология, которая в конечном итоге приведет к созданию электромобиля». 30 (рисунок 3).

Рисунок 3. Эдисон и электромобиль.

Эдисон, самый успешный изобретатель Америки, и Генри Форд, самый успешный бизнесмен Америки, вместе разработали электромобиль. В конце концов, отсутствие эффективной батареи победило вдохновение и потоотделение Эдисона, а также его веру в то, что «я не думаю, что природа будет настолько злой, чтобы скрыть секрет хорошей батареи, если будет начата настоящая охота за ней». 31

Итак, в то время как Ford Model T продал более 16,5 миллионов, электромобиль исчез из поля зрения на столетие. 32 Но даже когда электромобили стали редкостью на дорогах, они никогда полностью не исчезали, удерживаясь в нишах, таких как молочные платформы, тележки для гольфа, инвалидные коляски, вилочные погрузчики (с батареями в качестве противовесов) и лунные багги.В более широком смысле электромобили на дорогах снова являются захватывающей новинкой, но электрический транспорт был повсеместным все время, поскольку поезда, трамваи, лифты, траволаторы, канатные дороги и подъемники продолжают ежедневно перемещать миллиарды. И, наконец, «назад в будущее»: продажи велосипедов опережают продажи автомобилей во всем мире на 33 , а продажи электрических велосипедов, по прогнозам, достигнут 26 миллионов в 2013 году, опередив электромобили по количеству пользователей, километров и киловатт-часов.

Что насчет новых технологий V2G, как обсуждалось Платтом и др.? Фактически, концепция V2G, «отбор мощности» (ВОМ) от автомобилей, не нова. Для сельских владельцев Ford Model T был не только транспортным средством, но и портативным двигателем. С присоединенным ременным приводом он стал водяным насосом, управлял сельскохозяйственными орудиями или действовал как электрический генератор. ВОМ по-прежнему является обычным явлением для тракторов и грузовиков, но в наши дни, как правило, предпочтительнее автономные генераторы, так как автономные батареи могут быть в будущем.

Как указывают Фаруки и Грюнейх, электрификация транспорта с помощью электромобилей может позволить коммунальным службам сгладить нагрузку и вырасти для решения текущих проблем — решение прямо из учебника Сэмюэля Инсулла для трамваев и поездов.Тем не менее, влияние электромобилей все еще остается неопределенным, и массовое внедрение все еще кажется долгим, даже при оптимистичных прогнозах. Более того, когда батареи достаточно дешевы, чтобы сделать электромобиль экономичным, они достаточно дешевы и для автономного использования — другая проблема и стимул для повышения тарифов на мощность.

Идея распределенного накопления электроэнергии тоже не нова. В статье, опубликованной в Журнале Общества инженеров-телеграфистов и электриков в 1888 году, предлагалось использовать распределение электроэнергии постоянного тока с помощью аккумуляторов (батарей), расположенных у клиентов, чтобы лучше управлять пиковой нагрузкой электрического освещения Лондона.И снова, в далеком Тамворте в 1907 году услуги по электрическому освещению для домашних хозяйств и магазинов основывались на подзарядке аккумуляторов за ночь, когда городская электростанция работала для электрического уличного освещения 34 (рис. 4).

Рисунок 4. Ранний аргумент в пользу распределенного накопления энергии для управления пиковой нагрузкой осветительных приборов в Лондоне из Журнала Общества инженеров-телеграфистов и электриков за 1888 год.

Будет ли распределенное накопление энергии, например, V2G или бытовые батареи, изменить правила игры для сетки? Возможно, но он будет конкурировать и сосуществовать с бесчисленным множеством старых неинтересных решений по хранению энергии, которые в настоящее время используются в домашних хозяйствах, например:

аккумуляторных батарей в ноутбуках, телефонах и мобильных устройствах;

традиционные батарейки в игрушках, инструментах, фонариках и мелкой бытовой технике;

аккумулирование тепла в электрической, газовой и солнечной горячей воде, в строительной массе и в холодильниках и, в некоторых случаях, геотермальной энергии;

баллонный газ там, где нет основного газа, но также для барбекю большинства людей;

древесина, масло и уголь для отопления и бензиновых косилок и инструментов; и

даже пропан, керосин и жир / воск, которые все еще присутствуют в свечах, фонарях и походных печах.

Самое главное, что все эти решения для хранения данных будут конкурировать со 100 годами, потраченными на разработку и расширение повсеместной сети.

Будет ли жизнеспособная альтернатива двигателю внутреннего сгорания существовать в течение следующего десятилетия?

ENGINEERING

Точка зрения: Да, автомобили с батарейным питанием, электрические и гибридные автомобили с батарейным питанием сейчас являются технологически жизнеспособными альтернативами двигателю внутреннего сгорания, и они, вероятно, станут экономически жизнеспособными в течение десятилетия.

Точка зрения: Нет, нынешняя технология двигателей внутреннего сгорания имеет много преимуществ по сравнению с ее потенциальными конкурентами — более низкие производственные и эксплуатационные расходы, больший запас хода до дозаправки и лучшие общие характеристики — что обеспечит ее доминирование на несколько десятилетий вперед. .

Двигатель внутреннего сгорания — универсальный источник энергии, используемый во всем, от газонокосилок до ракет. Однако чаще всего это связано с автомобилем и другими автотранспортными средствами, и именно эта ассоциация в последние годы подвергается все большей критике и проверке.С ростом осведомленности о рисках загрязнения как для здоровья, так и для окружающей среды двигатель внутреннего сгорания стал менее востребованным, и правительства, корпорации и экологические группы во всем мире ищут практические альтернативы.

По сути, двигатель внутреннего сгорания работает как пушка. Воспламеняющееся вещество, такое как бензин, воспламеняется в небольшом замкнутом пространстве, и в результате взрыва выделяется энергия в виде расширяющегося газа, который может толкать объект с большой силой.Типичный автомобильный двигатель производит сотни таких взрывов в минуту и ​​использует часть производимой энергии для вращения приводного вала. Как следует из названия, сгорание происходит внутри двигателя, в отличие от двигателя внешнего сгорания, где топливо сгорает вне двигателя, например, в паровом поезде.

Сегодня двигатель внутреннего сгорания является доминирующим двигателем в транспортных средствах во всем мире. Однако было много других альтернатив, предложенных и произведенных на заре автомобилей, включая электрические, паровые и даже жидкостные автомобили с пневматическим приводом.Первый электродвигатель был выпущен в 1833 году, и многие модели электромобилей были доступны с 1880-х годов до начала века. Паровозы также производились в 1880-х годах. Первые автомобили с бензиновым двигателем внутреннего сгорания были построены в 1891 году и быстро завоевали популярность. У них был гораздо больший запас хода, чем у электромобилей, и они хорошо конкурировали с паровыми автомобилями в гонках на выносливость.

Ранние электрические и паровые автомобили имели много преимуществ перед конкурирующими моделями внутреннего сгорания, включая скорость.В 1898 году электромобиль достиг рекордной скорости 39,25 миль в час (63 км), а год спустя другая электрическая модель превысила 65 миль в час (104,6 км). Этот рекорд продержался до 1902 года, когда паровая машина разогналась до 75,06 миль в час (121 км). Электромобили также были тише — некоторые почти бесшумны — и не производили неприятных выхлопных газов.

Однако двигатель внутреннего сгорания, хотя и шумнее, горячее и грязнее электродвигателей, стал доминировать на автомобильном рынке. У других типов машин были свои проблемы.Первые электрические батареи были тяжелыми и быстро ржавели, их нужно было заменять каждые два года, и было много случаев утечек из аккумуляторов с образованием ядовитых паров. Бензин стал дешевле; то были улучшены скорость, производительность, дальность и долговечность двигателя внутреннего сгорания; и потребители стали отдавать предпочтение шуму и мощности автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Электродвигатель стал ассоциироваться у пожилых людей, в то время как бензиновый двигатель считался прогрессивным, надежным и, что, возможно, самое главное, более дешевым в покупке и эксплуатации.Таким образом, двигатель внутреннего сгорания преобладал.

Однако, в то время как автомобили с двигателем внутреннего сгорания доминировали в двадцатом веке, в двадцать первом, вероятно, произойдет повторное внедрение электромобилей. Существуют веские причины для поиска альтернатив: от большей осведомленности о последствиях загрязнения и опасений по поводу глобального потепления до опасений по поводу того, что запасы нефти истощаются или, по крайней мере, их добыча и добыча становятся более дорогими.

Разрабатывается много разных типов автомобилей.Большинство проблем, которые мучили автомобили с батарейным питанием в девятнадцатом веке, были решены. Современные автомобильные аккумуляторы безопаснее, служат дольше и обеспечивают большую мощность, чем аккумуляторы предыдущего поколения. Другой альтернативный тип электромобилей использует топливные элементы, которые производят электричество, а не хранят его, пока в элементе есть топливо. Стандартным топливом для топливных элементов является водород, дешевый и доступный в большом количестве газ, но также чрезвычайно огнеопасный и часто связанный в общественном сознании с катастрофой дирижабля Hindenburg .

Также предлагались гибридные двигатели. В них используется либо комбинация двух альтернативных технологий, таких как топливные элементы и батареи, либо одна альтернативная технология со стандартным двигателем внутреннего сгорания. Хотя многие из этих комбинаций приводят к увеличению дальности хода и улучшенным характеристикам, необходимость иметь два двигателя увеличивает вес и размер автомобиля.

Существует много споров по поводу того, какой альтернативный двигатель или комбинация лучше всего способны снизить выбросы от автомобиля и при этом обеспечить потребителя необходимой мощностью и диапазоном.В настоящее время существует ошеломляющий выбор вариантов, каждый из которых требует собственной инфраструктуры автозаправочных станций и предприятий сферы услуг. Ряд различных альтернативных транспортных средств используется во всем мире и особенно успешен в нишевых областях, таких как городской транспорт. Однако кажется вероятным, что лишь некоторые из них, возможно, всего один, станут серьезным конкурентом двигателю внутреннего сгорания.

Те же опасения по поводу окружающей среды, которые привели к исследованиям альтернативных двигателей, также привели ко многим недавним усовершенствованиям двигателя внутреннего сгорания.Современные автомобили имеют значительно меньшие выбросы нежелательных газов, чем те, что были несколько десятилетий назад, и более экономичны. Но в то же время производители автомобилей производили и продвигали более крупные автомобили, которые, как правило, имеют более низкую топливную эффективность.

Возможно, самые большие негативные факторы, которые должны преодолеть альтернативные автомобильные двигатели, являются не техническими, а экономическими и восприимчивыми. В настоящее время стоимость альтернативных автомобилей намного выше стандартных. Хотя методы массового производства снизят цены, может пройти еще много лет, прежде чем они приблизятся к паритету с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.Также необходимо снизить эксплуатационные расходы и увеличить доступность автозаправочных станций. Общественное восприятие также должно быть изменено, если мы хотим, чтобы альтернативные двигатели стали желательными. Какими бы ни были реалии, большинство покупателей автомобилей по-прежнему считают электромобили маленькими, бессильными и способными работать только на короткие расстояния.

По целому ряду веских причин существует, по-видимому, неудержимая тенденция к использованию новых двигателей в автомобилях, которые заменяют давно эксплуатируемый двигатель внутреннего сгорания.Однако когда такая техника станет обычным явлением на дорогах, пока остается открытым вопросом.

—ДЭВИД ТУЛЛОЧ

Мнение: Да, автомобили с батарейным питанием, электрические и гибридные автомобили на топливных элементах сейчас являются технологически жизнеспособной альтернативой двигателю внутреннего сгорания, и они, вероятно, станут экономически жизнеспособными в течение десятилетия.

Не только жизнеспособная альтернатива двигателю внутреннего сгорания будет существовать в течение следующего десятилетия, она существует сегодня, хотя термин «жизнеспособный» может быть причиной разногласий. Применение определения Webster жизнеспособного как «работоспособного и способного выжить или иметь реальное значение» поднимает новые вопросы: жизнеспособен технологически или жизнеспособен экономически? Технологически ответ — «да». Альтернативой двигателю внутреннего сгорания является электромобиль. Сегодня используется небольшое количество электромобилей с батарейным питанием, электромобилей на топливных элементах и ​​гибридных электромобилей, и во всем мире идет гонка за то, чтобы получить больше автомобилей с новыми технологиями на дорогах. Одним из факторов, замедляющих эту гонку, является стоимость автомобиля, поэтому с экономической точки зрения ответ — положительное «да».»

Есть много неопределенностей относительно того, что является экономичным. В 2001 году не было соревнований. Автомобиль внутреннего сгорания более экономичен, чем любая альтернатива. Двигатель внутреннего сгорания произвел революцию в транспорте и экономике по мере развития двадцатого века. Автор начало двадцать первого века, в США на дорогах находилось более 200 миллионов автомобилей. Заправка их двигателей внутреннего сгорания вынудила страну полагаться на импортную нефть с Ближнего Востока и бороться за резервы в условиях неопределенности поставок.

В течение следующего десятилетия стоимость топлива и стоимость защиты окружающей среды могут изменить баланс. Экологические проблемы могут быть настолько серьезными, что проблемы со здоровьем и безопасностью могут привести к изменениям независимо от стоимости. Существует также насущный вопрос о глобальном потеплении и о том, как выбросы автомобилей внутреннего сгорания вписываются в это уравнение.

Несмотря на то, что были сделаны значительные улучшения в сокращении выбросов от двигателей внутреннего сгорания, постоянно увеличивающееся количество транспортных средств, размер / стиль транспортных средств и увеличивающееся количество пройденных миль в совокупности сводят на нет любой прогресс в области контроля выбросов.После более чем 100 лет усовершенствований технология двигателей внутреннего сгорания достигла пределов совершенствования. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), автотранспортные средства в Соединенных Штатах по-прежнему составляют 78% всех выбросов угарного газа, 45% выбросов оксида азота и 37% летучих органических соединений в атмосфере.

Предпосылки перехода к альтернативам

Как соотносятся три типа используемых электромобилей — с батарейным питанием, топливными элементами и гибридными электрическими автомобилями? Технология батарей сильно отличается от технологии топливных элементов, хотя ни у одной из них нет движущихся частей, что делает их очень тихими и надежными.Батареи накапливают электричество, и когда они разрядятся, их необходимо подзарядить. Транспортные средства с батарейным питанием ограничиваются по большей части местными типами коммунальных услуг, потому что в настоящее время нет батареи, которая могла бы пройти расстояние, которое может пройти автомобиль с двигателем внутреннего сгорания с полным баком газа. Некоторые автомобили с батарейным питанием в Калифорнии заряжаются от фотоэлементов, но большинство из них заряжается от сети. Обычно они не рассматриваются как конкуренты ДВС. Топливные элементы не накапливают электричество, а, скорее, непрерывно производят электричество, пока есть топливо.Технология топливных элементов хорошо развита. Вопросы хранения топлива являются основным направлением текущих исследований, чтобы придать автомобилям на топливных элементах характеристики, которые общественность ожидает от автомобиля. По мнению некоторых, гибриды — лучшее из обоих миров.

Большинство экспертов сходятся во мнении, что топливные элементы являются ведущей технологией в качестве альтернативы автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Чтобы сохранить лидирующие позиции в энергетических технологиях, крупные нефтяные компании присоединяются к производителям автомобилей и двигателей в исследованиях и разработках, чтобы вывести на рынок автомобили, работающие на топливных элементах.Там, где водород является топливом для топливных элементов, очень вероятно, что до того, как закончится первое десятилетие двадцать первого века, придется выбирать насосы по-другому.

Топливный элемент не является новой технологией. Впервые он был разработан в 1839 году, когда британский физик Уильям Гроув открыл принцип действия топливного элемента. Однако прошло более 120 лет, прежде чем НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства) нашло им применение в 1960-х годах, когда топливные элементы считались более безопасными, чем ядерная энергия в космическом полете.Топливные элементы использовались в миссиях Gemini и Apollo и продолжают использоваться в космических проектах в качестве источника электроэнергии и воды.

Успех НАСА заинтересовал промышленность, но первые исследования и разработки были не очень обнадеживающими, а технология оказалась слишком дорогой. Усилия стали активнее, когда в 1984 году Управление транспортных технологий Министерства энергетики США (DOE) начало поддерживать исследования и разработки.В 1990 году поправки к Закону США о чистом воздухе и Закон о национальной энергетической политике 1992 года дали толчок к разработке альтернатив двигателям внутреннего сгорания для транспортных средств. В 1990 году Калифорнийский совет по воздушным ресурсам признал, что, вероятно, не удастся достичь своей первой цели по нулевым выбросам с бензиновыми автомобилями к 1998 году. Эта цель была нереалистичной, поэтому был составлен новый график. Начиная с 2003 года, 10% новых автомобилей в Калифорнии должны будут иметь нулевые (или почти нулевые) выбросы.Подобные правила сейчас действуют в штатах Восточного побережья.

Технология топливных элементов

Топливный элемент — это электрохимическое устройство, то есть вырабатывающее электричество в результате химической реакции. В топливном элементе газообразный водород и кислород из воздуха объединяются для производства электроэнергии, а тепло и вода являются побочными продуктами. Поскольку не происходит горения, топливные элементы соответствуют стандарту нулевых выбросов. Топливный элемент состоит из двух электродов, анода (положительный электрод) и катода (отрицательный электрод).Электроды разделены пористой средой, которая служит электролитом. Топливные элементы бывают пяти разновидностей, которые различаются используемым электролитом.

Топливный элемент, который является лидером в области использования транспортных средств, идентифицируется как топливный элемент PEM. PEM означает протонообменную мембрану, а также мембрану из полимерного электролита. PEM представляет собой тонкопленочную полимерную мембрану, покрытую платиновым катализатором. Электролит по определению — это вещество, которое диссоциирует на положительно и отрицательно заряженные ионы в присутствии воды.Мембрана влажная, и хотя мембрана не диссоциирует, она служит электролитом в том смысле, что позволяет положительно заряженным частицам — протонам — проходить через нее, отсюда и название протонообменной мембраны. В клетке мембрана выглядит как кусок толстой полиэтиленовой пленки.

В топливном элементе водород поступает через анод, где катализатор на мембране расщепляет его на протон и электрон. Протон проходит через мембрану; электрон не может. Вместо этого электрон выходит из ячейки через внешнюю цепь.Электроны, движущиеся во внешней цепи, являются источником энергии, приводящим в движение автомобиль.

На катодной стороне мембраны, покрытой катализатором, протон встречает кислород (из воздуха) и электрон (из внешней цепи) на катоде. Когда он соединяется с кислородом, образуется вода. Хотя это реакция с выделением тепла, и во многих случаях эти реакции легко начать, эта реакция не могла бы произойти без катализатора.

Одна отдельная ячейка дает около 0.7 вольт. Ячейки уложены последовательно, поэтому их напряжения складываются. Пакеты PEM использовались на космическом корабле Gemini , хотя ранняя версия была не так эффективна, как нынешние топливные элементы, поскольку в первых широко использовалась платина, дорогостоящий элемент. В конце концов исследователи из Лос-Аламоса нашли способ снизить содержание платины на 90%. Дополнительные исследования, проведенные канадской компанией Ballard, позволили усовершенствовать технологию, и компания имеет около 400 патентов на усовершенствования топливных элементов. Стек PEM Балларда значительно превосходит удельную мощность, необходимую для современных автомобилей. International Fuel Cells (IFC), компания United Technologies (наиболее известная своими реактивными двигателями), также добилась прогресса в технологии, включая уменьшение размера, веса и стоимости, что важно для обеспечения экономической жизнеспособности

[Изображение недоступно для причины авторского права]

топливные элементы. Однако еще предстоит проделать работу по оптимизации процессов проектирования и производства для производства более дешевых элементов.Массовое производство топливных элементов также снизит стоимость.

Некоторые видят ключевую проблему в переходе к топливным элементам в самом топливе, теперь, когда большая часть исследований и разработок элементов сосредоточена на точной настройке для повышения экономичности производства. Откуда возьмется водород? Все основные производители автомобилей работают над тем, чтобы массово выводить на рынок автомобили на топливных элементах. Нефтяные компании работают с ними над развитием источников топлива.

Есть также технологии, связанные с хранением топлива, которые необходимо решить.Когда водород является топливом, возникают проблемы: как безопасно хранить достаточно водорода или как произвести достаточно водорода на борту, чтобы дать транспортному средству с топливными элементами такое же расстояние, на которое пользователь может пройти при заправке бензина. двигатель внутреннего сгорания. Экономическая жизнеспособность находится под угрозой, если транспортное средство, работающее на топливных элементах, не может обеспечить такое же удобство, как его конкурент с двигателем внутреннего сгорания. Рассматривается возможность хранения сжатого газа на борту. Сжиженный газ также исследуется, но для его хранения требуются очень низкие температуры.Речь идет о криогенных технологиях, которые могут оказаться слишком дорогостоящими. Существует также опасение, что водород возник в результате печально известной катастрофы Hindenburg в 1937 году, когда дирижабль, работающий на водородном газе, взорвался в воздухе, в результате чего погибло тридцать шесть человек.

Допуская решение проблем с хранением на борту, нефтяные компании рассматривают возможность производства водорода, который будет закачиваться в систему хранения транспортного средства. Texaco имеет более 150 патентов на технологию, которую они называют газификацией, в которой используется нежелательная тяжелая нефть, нефтяной кокс, отходы и превращаются в водород.Компания могла продавать водород в насосе с этой системой.

Другой подход заключается в хранении источника водорода в автомобиле. Одной из доминирующих технологий для производства водорода на борту является топливный процессор, механическое устройство, которое использует тепло и катализатор для изменения химического состава углеводорода, чтобы высвободить водород в системе, интегрированной с топливным элементом в транспортном средстве. У IFC есть готовый прототип. Углеводородом может быть метанол, метан из природного газа или других источников или даже бензин, хранящийся в автомобиле.

Технология гибридных электрических систем

Гибридный электромобиль работает от аккумуляторов, которые заряжаются по мере движения транспортного средства. Это исключает простои на станции подзарядки аккумуляторных электромобилей и делает автомобиль таким же полезным, как и любой его аналог с двигателем внутреннего сгорания. Есть несколько систем, используемых для подзарядки аккумуляторов. Особняком стоит микротурбина, соответствующая жестким стандартам выбросов Калифорнии. У калифорнийской компании Capstone есть микротурбина, которая была установлена ​​на автобусе в Чаттануге, штат Теннесси, в 1997 году в качестве бортового зарядного устройства, и она прошла без поломок более 30 000 миль.Автобус производит менее 1/25 выбросов дизельного автобуса. В настоящее время микротурбины используются в таких далеких городах, как Крайстчерч, Новая Зеландия, и Токио, Япония. Микротурбина легче аналогичного дизельного двигателя. В Крайстчерче дизели были заменены микротурбинами в гибридных электрических автобусах. Микротурбина имеет только одну движущуюся часть и очень безвредна для окружающей среды. Микротурбина Capstone может работать практически на любом жидком топливе — от природного газа до свалочного метана и дизельного топлива.

В Лос-Анджелесе у ISER, производителя автобусов, есть система привода с гибридной турбиной, в которой используются свинцово-кислотные батареи с микротурбинами Capstone для их подзарядки. Бортовая компьютерная сеть постоянно отслеживает мощность автомобиля и уровень заряда аккумулятора, а также регулирует выходную мощность турбины, чтобы обеспечить необходимое количество мощности для работы транспортного средства. Когда генераторы не нужны, они автоматически отключаются, и шина работает от аккумулятора. В то время автобус представлял собой электромобиль с нулевым уровнем выбросов.Батареи обеспечивают импульсную мощность для ускорения и возврата энергии во время торможения. Микротурбина работает на пропане.

В настоящее время все основные производители автомобилей производят гибридные электрические испытательные автомобили в рамках Программы по гибридным электромобилям Управления транспортных технологий Министерства энергетики США. Одна из последних моделей — внедорожник Dodge Durango Hybrid. Федеральное законодательство, устанавливающее налоговые льготы до 3000 долларов для покупателей гибридных автомобилей, может сделать их конкурентоспособными с двигателями внутреннего сгорания.Обратной стороной является то, что многие из них все еще используют топливо на основе нефти. Хорошей новостью является то, что технологии топливных элементов и гибридных электромобилей вышли из-под контроля и теперь находятся на рынке, чтобы обеспечить технологически жизнеспособную альтернативу автомобилю с двигателем внутреннего сгорания. Через десять лет эти альтернативы могут стать даже экономически жизнеспособными.

—М. C. NAGEL

Мнение: Нет, нынешняя технология двигателей внутреннего сгорания имеет много преимуществ по сравнению с ее потенциальными конкурентами — более низкие производственные и эксплуатационные расходы, больший запас хода до дозаправки и лучшие общие характеристики — что обеспечит ее доминирование на несколько десятилетий. прийти.

Хотя озабоченность по поводу окружающей среды и поставок топлива вызвала обилие исследований по поиску альтернатив приводам в действие автомобилей и других транспортных средств, каждый новый прототип «двигателя будущего» демонстрировал, что замена эффективного и надежного двигателя внутреннего сгорания двигатель будет непростой задачей. Многие информированные наблюдатели, в том числе представители Управления энергетической информации Министерства энергетики США, прогнозируют, что пройдет несколько десятилетий, прежде чем какая-либо из разрабатываемых новых технологий, включая электрические, топливные элементы и гибридные технологии, начнет оказывать влияние. на рынке превосходство двигателя внутреннего сгорания.Эта универсальная конструкция двигателя, которая в настоящее время используется в более чем 200 миллионах автомобилей в Соединенных Штатах, была основой транспортной отрасли более века и не зря.

С самого начала у двигателя внутреннего сгорания были конкуренты. Например, первый электромобиль датируется 1860-ми годами, а в 1899 году электромобиль установил мировой рекорд скорости, разогнавшись до 62 миль в час. Но двигатель внутреннего сгорания стал предпочтительной технологией из-за его надежности и удобства.

На протяжении многих лет продолжались исследования по совершенствованию двигателя внутреннего сгорания, и он еще не реализовал весь свой потенциал, в том числе потенциал повышения топливной эффективности и производства более чистых выбросов, менее вредных для окружающей среды. В течение 1990-х годов двигатель внутреннего сгорания был значительно улучшен с точки зрения воздействия на окружающую среду. Например, увеличение количества миль на галлон газа привело к повышению эффективности использования топлива и снижению загрязнения окружающей среды. Более низкие выбросы загрязняющих веществ также стали результатом улучшений в бензине, таких как добавление оксигенатов, что привело к снижению выбросов монооксида углерода на 18%.Кроме того, дополнительные усовершенствования, такие как постепенное сокращение использования серы в бензине, будут способствовать дальнейшему снижению выбросов загрязняющих веществ, создаваемых двигателем внутреннего сгорания.

В целом, благодаря таким технологиям, как усовершенствованный каталитический нейтрализатор и электронная система управления сгоранием, выбросы от автомобилей уже ниже на 95% по сравнению с 1960-ми годами, несмотря на то, что сегодня на дорогах стоит гораздо больше автомобилей. Кроме того, большинство автомобилей, произведенных в США в 2001 году и позже, выбрасывают на 99% меньше углеводородов, чем автомобили 1960-х годов. Даже если в двигатель внутреннего сгорания не будет внесено никаких дальнейших улучшений, его воздействие на окружающую среду продолжит уменьшаться исключительно из-за того, что новые автомобили с гораздо меньшими выбросами заменят старые автомобили по мере их износа и отправки на свалку.

Обладая огромным опытом в разработке двигателей внутреннего сгорания и огромными мощностями для их производства, производители транспортных средств также не собираются оставлять эти двигатели безвестными в ближайшем будущем. Однако наиболее важным является то, что современная технология двигателей внутреннего сгорания имеет множество преимуществ перед своими потенциальными конкурентами — преимущества, которые требуются потребителю.К ним относятся более низкие затраты на производство и эксплуатацию, что приводит к снижению затрат для потребителя; увеличенный запас хода до заправки; и лучшая общая производительность.

Двигатель внутреннего сгорания против электромобиля

В начале двадцатого века более 100 производителей электромобилей в Соединенных Штатах соперничали за производство автомобиля, предпочитаемого в этой молодой, но быстро развивающейся отрасли. Менее чем за два десятилетия почти все они закрыли свои магазины.Многие из факторов, которые привели к упадку электромобилей, включая большое различие в стоимости и удобстве, по-прежнему остаются вескими причинами, по которым такие автомобили вряд ли заменят двигатель внутреннего сгорания в следующем десятилетии.

Несмотря на десятилетие или более интенсивных исследований и испытаний, электромобили могут проехать не более 100 миль (160,9 км) до того, как их потребуется подзарядить. Кроме того, эта подзарядка занимает значительное время по сравнению с относительно быстрой заправкой на местной заправке.Для сравнения, стандартный двигатель внутреннего сгорания может проехать около 345 миль (155,2 км) до того, как потребуется дозаправка. Электромобили также могут сравниться с двигателем внутреннего сгорания по мощности только в течение короткого периода времени (примерно один час), прежде чем их мощность начнет уменьшаться из-за таких факторов, как скорость и холодная погода. Более короткий диапазон электродвигателя и более низкая общая скорость могли быть приемлемыми в начале двадцатого века, когда семьи и предприятия обычно концентрировались в более мелких географических регионах. Однако в современном обществе люди обычно путешествуют на гораздо большие расстояния, и потребительская публика, которая высоко ценит свое «время», не показала склонности принимать электромобили, которые работают медленнее и требуют большего количества остановок и подзарядки.

В обществе, которое становится все более экологически сознательным, широко разрекламированным преимуществом электромобилей является то, что они намного чище с точки зрения воздействия на окружающую среду, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Хотя электромобили производят почти нулевые выбросы от самого автомобиля (возможно, на 97% чище, чем двигатель внутреннего сгорания), это преимущество в значительной степени сводится на нет из-за того, как заряжаются электродвигатели.Например, ископаемое топливо, такое как уголь и нефть, часто используется для выработки электроэнергии, которая также производит собственные загрязнители. Даже некоторые известные защитники окружающей среды признали, что этот факт сводит на нет все экологические преимущества электромобилей по сравнению с двигателем внутреннего сгорания. В настоящее время бензин также не содержит свинца, но отходы аккумуляторных батарей по-прежнему создают серьезные проблемы для окружающей среды, включая утилизацию свинца и кадмия.

Двигатель внутреннего сгорания против топливных элементов

Еще одна технология, предложенная в качестве волны будущего, — топливные элементы, в которых основное внимание уделяется водородным топливным элементам.Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое использует газы водорода и кислорода для производства электроэнергии. Однако, как и электромобиль, автомобили на топливных элементах будут иметь ограниченный запас хода по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, вероятно, около 200 миль (321,8 км) или около того. Хотя этот диапазон будет увеличиваться с такими улучшениями, как уменьшение веса автомобиля, уменьшение веса автомобиля также улучшит пробег автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Для сравнения, топливный элемент по-прежнему достигнет лишь одной трети диапазона, достигаемого с помощью двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, существует проблема производства энергии, хранящейся в топливных элементах. Эта энергия будет создаваться за счет ископаемого топлива или электричества для выделения водорода из воздуха, что, как и в случае с электромобилем, приведет к загрязнению окружающей среды. Водород также летуч и представляет собой чрезвычайно маленькую молекулу, которая может фильтровать самые маленькие отверстия, что увеличивает проблемы безопасности при утечках и резервуарах под давлением, которые могут взорваться.

Топливные элементы также чрезвычайно дороги в производстве.Стоимость в 500 000 долларов за киловатт энергии, связанная с первыми топливными элементами, использовавшимися для обеспечения энергией космических капсул в начале 1960-х годов, была снижена примерно до 500 долларов. Тем не менее, стоимость двигателя на топливных элементах и ​​трансмиссии в 10 раз превышает стоимость производства двигателя внутреннего сгорания. В результате в среднем стоимость технологии топливных элементов составляет примерно от 25 000 до 30 000 долларов (и, возможно, от 45 000 до 65 000 долларов) по сравнению со средней стоимостью от 2500 до 3000 долларов для стандартного двигателя внутреннего сгорания во многих автомобилях. Немногие потребители с готовностью согласятся принять эти значительные дополнительные расходы.

Еще один фактор, который следует учитывать, — это местная заправочная станция, которая представляет собой уже существующую общенациональную инфраструктуру для обеспечения автомобилистов топливом. Для автомобилей на топливных элементах такой инфраструктуры не существует. В то время как существующая инфраструктура может быть адаптирована для размещения топливных элементов, в которых используются бортовые устройства риформинга для выделения водорода из бензина, дизельного топлива или метанола, бортовая технология еще больше увеличит и без того более высокие затраты.Кроме того, он будет занимать даже больше места, чем большой бак, необходимый в настоящее время для топливных элементов, чтобы обеспечить достаточное расстояние движения. Технология топливных элементов также по-прежнему требует ископаемого топлива, как и двигатель внутреннего сгорания. Энергетическим компаниям, вероятно, потребуется более десяти лет, чтобы создать ряд новых или капитально отремонтированных производственных мощностей, необходимых для производства водорода в количестве, достаточном для удовлетворения потребностей потребителей. Кроме того, по некоторым оценкам, только 2% станций смогут предлагать заправку автомобилей на топливных элементах к 2011 году и только 3.5% к 2020 году.

Двигатель внутреннего сгорания по сравнению с гибридом

В некотором смысле гибридный электромобиль — это уступка тому, что двигатель внутреннего сгорания будет использоваться еще много лет. Как и в случае с электромобилем, концепция гибридного двигателя внутреннего сгорания и электрического автомобиля восходит к раннему этапу развития автомобилей, когда в 1905 году был подан первый патент США. Однако они никогда не были разработаны так полно, как электромобиль. По сути, гибрид использует электродвигатель с батарейным питанием для езды по городу, но также имеет двигатель внутреннего сгорания, который можно использовать для путешествий на большие расстояния, а в некоторых моделях — для подзарядки электродвигателя с батарейным питанием.

Хотя эта альтернатива двигателю внутреннего сгорания в качестве основного источника энергии кажется привлекательной, недостатки нынешней технологии, используемой в этом подходе, существенны. Например, двигатель внутреннего сгорания в сочетании с потребностью во многих батареях и большом электродвигателе для питания автомобиля требует дополнительного места и большего веса, что снижает общую топливную эффективность автомобиля. И Национальная академия наук, и Национальная инженерная академия заявили, что эта технология не является рентабельной с точки зрения экологической безопасности, особенно потому, что использование бензина или дизельного топлива снижает экологические преимущества, которые необходимы для любой новой моторной технологии.Гибриды также будут стоить примерно на 10-15 тысяч долларов дороже, чем современные автомобильные технологии.

Нет ближайших альтернатив

В нескольких отчетах и ​​исследованиях говорится, что современные технологии не обеспечат жизнеспособную альтернативу двигателю внутреннего сгорания в течение следующего десятилетия и, возможно, не в течение многих последующих лет. В своем политическом исследовании «Повышение устойчивости автомобилей, грузовиков и двигателей внутреннего сгорания», июнь 2000 г., Институт Хартленда предсказал, что «пройдет 30 лет, прежде чем даже скромные 10% всех легковых и грузовых автомобилей на дорогах страны будут снабжены электроэнергией. чем-то отличным от двигателей внутреннего сгорания.»

Хотя технология существует для создания альтернативы двигателю внутреннего сгорания, она еще не достигла уровня, который сделал бы ее конкурентоспособной или жизнеспособной с точки зрения потребностей и желаний потребителей. Например, хотя некоторые электромобили активно продаются на рынке в таких странах, как Калифорния, они по-прежнему составляют лишь небольшой процент рынка. И такие компании, как Honda и General Motors, прекратили их производство. Даже в Европе и Японии, где бензин стоит в два-три раза больше, чем в США и США. там, где существуют значительные государственные и производственные субсидии для поддержки потребителей в покупке электромобилей, они составляют лишь около 1% рынка.

С ростом популярности внедорожников в Соединенных Штатах на протяжении 1990-х годов потребители, очевидно, проявили интерес к автомобилям с большей мощностью и большими размерами. На сегодняшний день альтернативы двигателю внутреннего сгорания привели к появлению автомобилей меньшего размера с меньшей мощностью и меньшим количеством пассажиров и багажного отделения. Кроме того, чтобы компенсировать дополнительный вес технологии и увеличить расстояние проезда до дозаправки или подзарядки, в конструкции этих автомобилей используются более легкие материалы.В результате автомобили становятся менее безопасными в случае аварии — еще один факт, который потребители вряд ли проигнорируют.

Даже если бы двигатель внутреннего сгорания никогда не был усовершенствован, маловероятно, что альтернативные технологии смогут преодолеть такие факторы, как размер, безопасность, стоимость, удобство и мощность в течение следующего десятилетия. Но гонка ведется не против технологии, которая стоит на месте. В то время как новые технологии будут продолжать совершенствоваться, производители автомобилей также продолжают инвестировать миллиарды в улучшение двигателей внутреннего сгорания.Стандартный двигатель внутреннего сгорания, хотя в настоящее время является непомерно дорогостоящим, может однажды получить 80 миль на галлон и сможет проехать 545 миль до дозаправки. Кроме того, достижения в других технологиях, таких как компьютеризированная разведка газа и горизонтальное бурение, увеличивают долгосрочную добычу. добыча нефти и газа в США и других западных странах, что увеличивает перспективы непрерывных, долгосрочных и относительно недорогих поставок топлива.

Чтобы стать «жизнеспособной» альтернативой двигателю внутреннего сгорания, альтернативные технологии должны быть такими же эффективными, надежными и мощными.Кроме того, они должны быть столь же конкурентоспособными с точки зрения затрат для потребителя. Достичь этих целей в течение десятилетия невозможно, учитывая нынешнее огромное превосходство двигателей внутреннего сгорания в этих областях.

—ДЭВИД ПЕТЧУК

Дополнительная литература

Андерсон, Роджер Н. «Добыча нефти в XXI веке». Scientific American (март 1998 г.): 86-91.

Баст, Джозеф Л. и Джей Лер. Повышение устойчивости автомобилей, грузовиков и двигателей внутреннего сгорания. Исследование политики Хартленда № 95. Институт Хартленда, 22 июня 2000 г.

Брэдли, Роберт Л., мл. «Электрические и топливные автомобили — это мираж». USA Today Magazine (1 марта 2000 г.): 26.

California Air Resources Board (веб-сайт). .

Топливные элементы Green Power (веб-сайт). .

Хоффман, Питер. Топливо навсегда: история водорода. Boulder, CO: Westview Press, 1981.

Koppel, Tom. Праймер для топливных элементов. 2001. .

Лармини, Джеймс. Объяснение топливных систем. NewYork: John Wiley & Sons, 2000.

Lave, Lester B., et al. «Воздействие электромобилей на окружающую среду». Science 268 (19 мая 1995 г.): 993-95.

Мотавалли, Джим. Форвард Драйв: гонка за автомобилем будущего. Сан-Франциско, Калифорния: Sierra Club Books, 2000.

Office of Transportation Technologies (веб-сайт) .

Партнерство по созданию автомобилей нового поколения (веб-сайт). .

Propulsion Technologies (сайт). .

Вук, Виктор. «Гибридные электромобили». Scientific American (октябрь 1997 г.).

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА:

Где электрическая энергия производится химическим способом.Электроны покидают ячейку у анода и возвращаются в ячейку у катода. Любое устройство, приводимое в действие ячейкой, прикреплено между анодом и катодом.

ВЫБРОСЫ:

Вещества, выброшенные в воздух.

ИСКОПАЕМОЕ ТОПЛИВО:

Топливо, которое образуется в земле из останков растений или животных. Ископаемые виды топлива включают уголь, нефть и природный газ.

МОЩНОСТЬ:

Единица мощности, равная 746 Вт.

УГЛЕВОДОРОДЫ:

Органические соединения, содержащие только углерод и водород; часто встречаются в нефти, природном газе и угле.

ВОДОРОД:

Самый простой и легкий из элементов; обычно без цвета и запаха; легковоспламеняющиеся.

ИНФРАСТРУКТУРА:

Ресурсы (включая персонал, здания или оборудование), необходимые для деятельности.

МЕМБРАНА:

Полупроницаемая поверхность или тонкая пленка. Заряженные частицы и небольшие молекулы выборочно проходят через мембрану, отделяя их от смеси.

ПОЛИМЕР:

Обычно называют пластиком. Этот термин буквально означает множество частей.Полимер состоит из множества молекул одного или нескольких типов, многократно соединяющихся вместе. Меньшие единицы называются мономерами.

SKUNK WORKS:

Лаборатория, в которой исследования и разработки обычно проводятся в рамках собственных проектов или за кулисами.

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В КОСМОСЕ

НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства) начало ежегодно публиковать отчеты о SPINOFFS в 1970-х годах. В отчетах рассказывается о сотрудничестве промышленности и правительства в области прорывных технологий, разрабатываемых в результате космической программы.Если бы НАСА писало такие отчеты в 1960-х годах, технологии топливных элементов заняли бы одно из первых мест в списке первых историй успеха. Топливные элементы — элементы, которые вырабатывают энергию за счет взаимодействия газов кислорода и водорода — были впервые изобретены в начале девятнадцатого века, но широко не использовались до первых лет космической программы. Топливные элементы по-прежнему фигурируют в отчетах SPINOFF; в 1999 году, например, была представлена ​​разработка топливного элемента на основе ПЭМ следующего поколения.

После того, как топливные элементы стали источником питания для космических кораблей Gemini и Apollo , промышленность заинтересовалась.Сегодня три электростанции на топливных элементах обеспечивают постоянный ток 28 В, необходимый для космического корабля. Система топливных элементов вырабатывает всю электроэнергию для транспортного средства на всех этапах миссии. Для клеток используются криогенный водород и кислород. Кроме того, криогенный кислород подается в систему экологического контроля и жизнеобеспечения для герметизации кабины экипажа. Температура хранения жидкого кислорода составляет минус 285 ° F (минус 176 ° C) и минус 420 ° F (минус 251 ° C) для жидкого водорода.

Помимо обеспечения всей бортовой электрической энергии (нет резервной батареи), топливные элементы также производят воду как побочный продукт электрохимической реакции. Эта вода затем используется в качестве питьевой воды для экипажа, а также для охлаждения космических кораблей. Топливные элементы представляют собой электростанции на щелочных топливных элементах (AFC), каждая из которых содержит 96 отдельных элементов. Электролит, раствор гидроксида калия, дал название топливному элементу. AFC обладают преимуществом быстрой реакции и высокой производительности, поэтому они популярны для военных и космических приложений.Однако AFC также дороги. Анодный катализатор содержит платину и палладий, а катодный катализатор содержит золото и платину. Фактор стоимости, несомненно, является одной из причин продолжения исследований топливных элементов.

—М. К. Нагель

Конец двигателя внутреннего сгорания? | The Green Read

Двигатель внутреннего сгорания произвел революцию в жизни человека.

Он сделал возможным обычное: автомобиль, Uber, автобус, мотоцикл. Мы поднялись в небо на самолетах и ​​расправили крылья по всему миру.Он даже мобилизовал войну с помощью танков, кораблей и подводных лодок. Продуктивность сельского хозяйства резко возросла с появлением тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Это принесло нефтедобывающим странам невообразимое богатство.

Но после 160 лет формирования мира, в котором мы живем, исчезновение этой необычайной силы к переменам становится очевидным.

Растущее стремление к нулевым выбросам углерода к 2050 году означает, что нас ждет новая революция, которая изменит то, как мы питаем нашу жизнь дома, на полях наших фермеров и в дороге.

Электромобили

Хотя некоторые скажут, что нейтрализации выбросов углерода к 2050 году недостаточно для предотвращения наихудших последствий изменения климата, мы можем с уверенностью сказать, что эра электромобилей уже наступила. От Соединенных Штатов до Европейского Союза и за его пределами страны обязуются постепенно отказаться от продажи новых бензиновых и дизельных автомобилей в течение 15 лет.

В Китае покупатели автомобилей купили в 2019 году больше автомобилей с подзарядкой от сети, чем во всем остальном мире вместе взятых. В Норвегии более 60 процентов новых автомобилей, зарегистрированных в сентябре этого года, были электрическими.

В мире аккумуляторные технологии дешевеют. Согласно исследованию BloombergNEF, стоимость литий-ионной аккумуляторной батареи для электромобиля упала на 87 процентов с 2010 по 2019 год.

В настоящее время Tesla является самым дорогим производителем автомобилей в мире, несмотря на то, что производит гораздо меньше автомобилей, чем ее конкуренты, такие как Toyota и Volkswagen.

Зарядная станция Tesla в Калифорнии. Электромобили становятся все более популярными во всем мире [EPA]

Ископаемое топливо

Между тем на ископаемое топливо по-прежнему приходится 80 процентов мировой энергии.Но, как отметил энергетический аналитик Рамез Наам в увлекательном эпизоде ​​подкаста «Возмущение и оптимизм», которую ведет бывший глава ООН по климату Кристиана Фигерес, баланс быстро меняется.

«Стоимость энергии ветра упала в 10 раз», — сказал Наам.

«Все это не происходит так быстро, как нам хотелось бы. Но это происходит намного быстрее, чем думают люди в промышленности, особенно в индустрии ископаемого топлива или автомобилестроении.

«И что ясно, двигатель внутреннего сгорания для наземного транспорта мертв, мертв, мертв, мертв».

Проблемы впереди

В то время как выбросы в выхлопные трубы легковых и грузовых автомобилей в ближайшие десятилетия будут постепенно сокращаться, другие транспортные секторы представляют в целом более серьезную проблему.

На долю авиации приходится 3 процента мирового углеродного следа (некоторые говорят, что больше), но обеспечение устойчивого энергоснабжения пассажирских самолетов — сложная задача. Тем не менее, есть оптимизм в отношении того, что к 2050 году полеты на короткие расстояния по крайней мере будут основываться на экологически чистых технологиях, таких как водородные топливные элементы.

Судоходство — одна из самых сложных областей для перехода. На мировой торговый флот приходится 90 процентов мировой торговли.

После перехода от парусов в середине 19 века к пароходам, работающим на угле, а затем к современной эпохе тяжелого нефтяного топлива, промышленность теперь снова обращается к естественным источникам движения. Это серьезная и трудная проблема, особенно для колоссальных балкеров, курсирующих по нашим океанам.

Но переход начался. Китай обещает стать углеродно-нейтральным как минимум к 2060 году.Избранный президент США Джо Байден предлагает к 2035 году сделать производство электроэнергии в США безуглеродным, создав при этом миллионы рабочих мест. Во всем мире страны повышают свои амбиции по сокращению выбросов.

Опять же, необходимо сделать больше, но все это способствует техническому прогрессу во всех секторах.

И в ближайшие годы двигатель внутреннего сгорания, этот выдающийся подвиг научного прогресса, станет главой истории, поскольку мы тихо гудим в наших электромобилях.

Портрет Карла Бенца и копия патента на первый в мире автомобиль с газовым двигателем внутреннего сгорания, трехколесный автомобиль Velociped, выданный 29 января 1886 года на изобретение Бенца. Транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания могут скоро уйти в прошлое [AP]

Сводка по окружающей среде

1. Способствует ли ваш куриный бургер вырубке лесов ?: Новое расследование показало, что обширные участки леса в Бразилии вырубаются для посадки соевых бобов, которые затем отправляются в Великобританию и используются в качестве корма для животных в конечном итоге продается в основных супермаркетах и ​​ресторанах.

2. Самая высокая научная лаборатория в мире: В прошлом году 34 климатолога поднялись на гору Эверест со всем своим оборудованием, чтобы изучить изменения окружающей среды, происходящие на самой высокой вершине мира, почему они происходят и что можно с этим сделать. .

3. Осенние листья опадают раньше: Из-за глобального потепления деревья в Европе, кажется, сбрасывают листья раньше обычного. Это также означает, что они смогут хранить меньше углерода, чем надеялись ученые.

4. Климатический вызов Джо Байдена: С новым избранным президентом США больше не будут мировым лидером в борьбе с наукой о климате. Но будет ли смены администрации достаточно, чтобы помочь в борьбе с глобальным потеплением?

Последнее слово

Итак, вы должны спросить себя … Я генеральный директор нефтегазовой компании или генеральный директор энергетической компании? Потому что первый обречен. Во-вторых, это значительный рост, поскольку в 2050 году мир будет использовать гораздо больше энергии.Но это будет чистая энергия.

Рамез Наам, аналитик по энергетике

Некролог двигателю внутреннего сгорания

Почему четырехтактный двигатель выиграл раннюю эволюционную гонку? По сравнению с воспламенением от сжатия (дизель) и двухтактным двигателем, которые были изобретены примерно в то же время, четырехтактный двигатель был более тихим, надежным и относительно эффективным. Конечно, помогло и покровительство некоего Генри Форда. Он использовал его для своих ранних автомобилей и для модели T.

По оценкам, когда Model T пошла в производство в 1908 году, в мире было всего около 200 000 автомобилей. Когда последний экземпляр сошел с конвейера в 1927 году, Ford построил 15 миллионов моделей T. Это помогло моторизовать и мобилизовать Америку, изменив жизни, перспективы и амбиции миллионов людей со средним доходом.

Форд был филантропом, и ему не нравилась прибыль, получаемая от постоянно растущих продаж, поскольку он удваивал заработную плату своих рабочих, в то время как цена Model T постепенно упала с 850 долларов до 260 долларов благодаря экономии за счет масштаба и усовершенствованию производства.Машина должна была остаться.

Высокая удельная энергия жидкого топлива, сделавшая возможным двигатель внутреннего сгорания, также сдерживала ранние разработки. Первоначально использовались любые летучие производные масла — ранняя модель Ts могла работать на конопляном масле — и до начала 1920-х годов октановое число было низким, что ограничивало мощность.

Начало Первой мировой войны поставило процесс горения под более пристальное внимание, и после долгих экспериментов американский химик Томас Мидгли-младший., обнаружил присадку к бензину под названием тетраэтилсвинец (TEL), которая обеспечивает гораздо более высокие степени сжатия и, следовательно, мощность. В то время возникли проблемы со здоровьем — рабочие на заводе TEL заболели и умерли, и сам Миджли заболел — но запретить его начали только в середине 70-х годов. Позже Мидгли изобрел фреон, хладагент.

Другие страны, стремящиеся мобилизовать свое население, создали свои собственные доступные автомобили. Во Франции Citroen начал разработку 2CV в 1930-х годах с учетом интересов фермеров, отсюда и простые кресла-гамак, минимальные функции, но длинноногая подвеска, которая позволяла без поломок транспортировать корзину с яйцами через только что вспаханное поле.Начало Второй мировой войны отложило запуск его в производство до 1948 года. В Германии Volkswagen (буквально «народный автомобиль») разрабатывал Beetle, свой собственный серийный автомобиль.

В то время как другие совершенствовали масштаб, именно артистичные, выразительные и страстные итальянцы создали первый суперкар. Энцо Феррари с самого начала создавал красавиц с двигателями V12. Но его новый конкурент, Lamborghini, сделал первый настоящий суперкар, когда он повернул свой собственный V12 на 90 градусов и установил его за сиденьями в Miura со средним расположением двигателя.

Однако ни одна страна не была так привязана к автомобилю, как Америка. Его население росло вместе с автомобилем, который стал неотъемлемой частью повседневной жизни, продвигая жизнь в пригороде и поездки на работу, торговые центры за городом, сети быстрого питания, фильмы о проезде на автомобиле, поездки на автомобиле.

Американские автомобили эволюционировали в соответствии с окружающей средой, они были большими, удобными, легкими и не слишком беспокоились о поворотах. Они тоже хотели пить, но бензин был дешевым; США были крупнейшим производителем нефти в мире, хотя в конце 1960-х годов спрос превысил ее производство, и они начали импортировать нефть из арабских стран.

Двигатель внутреннего сгорания еще не мертв

Вопрос в том, насколько лучше могут быть газовые двигатели. Обычные поршневые двигатели прошли долгий путь, и теперь широко распространены технические усовершенствования, такие как прямой впрыск топлива, регулируемые фазы газораспределения и системы отключения цилиндров. Наряду с инновациями в легких материалах кузова и трансмиссиях с двойным сцеплением, неуклонно растет пробег, поэтому, естественно, теперь труднее добиться дальнейшего прироста — обычно в процентах, выражаемых однозначными числами.

Почему электромобили не приживаются быстрее?

Это зависит от того, что подразумевается под словом «электрический». Сегодня в Соединенных Штатах только около дюжины новых моделей работают исключительно на двигателях, работающих от батарей; В пять раз больше моделей в выставочных залах используют комбинацию бензинового или дизельного двигателя и электродвигателя. Эти гибриды, некоторые из которых имеют большие батареи, которые можно перезаряжать, подключившись к электросети, могут быть очень эффективными. Но из-за дополнительного оборудования их начальная стоимость выше.Электрифицированные автомобили всех типов продаются бодро по сравнению с предыдущими годами, но они по-прежнему составляют крошечную часть от общего рынка в этой стране. В июле на долю гибридов и электричества пришлось 44 000 продаж на общем рынке в 1,4 миллиона автомобилей.

Даже планы в Европе по запрету продажи новых автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем потребуют десятилетий, чтобы полностью реализовать их. Правила вступят в силу только через 20 лет. Кроме того, средний возраст 270 миллионов легковых автомобилей на дорогах Соединенных Штатов сегодня приближается к 12 годам, поэтому, даже если продажи новых бензиновых автомобилей прекратятся немедленно, автопарку потребуется более десяти лет. переключиться.

Но такие автомобили, как Toyota Prius, все же могут быть более экономичными, не так ли?

Гибриды, такие как Prius, могут продолжать экономить деньги при каждой заправке, но это еще не все. В ходе испытаний минивэна Chrysler Pacifica Hybrid 2017 года, модели с подключаемым модулем, которая, по утверждениям правительства, может проехать 33 мили только от батареи, Car and Driver рассчитала, что окупаемость гибридной премии в размере 2100 долларов составит более восьми лет (на основе данных о вождении. 12 000 миль в год и до налоговых льгот). Так что да, есть экономия, если вы проезжаете много миль или долго держитесь за транспорт.Расчет изменится, если газ станет дороже. Тем не менее, гибрид более безопасен для планеты с точки зрения выбросов выхлопных газов и парниковых газов.

Чего еще нам следует ожидать от двигателей в будущем?

К 2050 году, согласно исследовательскому проекту доктора Хейвуда, сегодняшняя экономия топлива может быть увеличена вдвое. «От четверти до трети этих улучшений будет связано с улучшением автомобиля», — сказал он, в таких областях, как аэродинамика и снижение веса. Другие многообещающие области включают переменную степень сжатия — технологию, которую Nissan планирует внедрить в следующем году, — и более эффективное использование доступного топлива.

Вот вопрос, учить ли горению или электрохимии? Доктор Хейвуд все еще борется с этим, хотя и признает, что ответ — «оба из вышеперечисленных». Эта тема стала темой подготовленной им презентации, а концепцию электрификации можно найти на большинстве страниц.

Электрический двигатель против двигателя внутреннего сгорания: в чем разница?

(кредиты изображений: https://manufacturingstories.com/electric-cars-vs-petrol-cars/)

Двигатели внутреннего сгорания вот уже несколько десятилетий правят улицами.Они приводят в действие большинство автомобилей по всему миру. Люди встают утром, направляются к своим машинам, включают зажигание и надеются, что двигатель заработает, чтобы они не опоздали на работу.

Но технологии постоянно развиваются, и вместе с ними появляются новые революционные идеи, которые могут стать революционными. Хотя электромобили существуют уже более десяти лет, только сейчас благодаря достижениям в определенных технологиях мы наблюдаем всплеск их производства.

Tesla — известный производитель автомобилей, активно продвигающий электромобили. Во всей линейке Tesla ничего не пахнет бензином — это исключительно производитель электромобилей. Некоторые другие производители автомобилей, включая Mercedes, Audi, BMW, также производят электромобили среди подавляющего большинства своих вариантов с выбросом углерода.

Но почему электромобили становятся все популярнее? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим фундаментальные различия между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем с абстрактной точки зрения.

Двигатель внутреннего сгорания

(изображения: https://www.autoevolution.com/news/german-combustion-engines-have-six-years-to-walk-the-plank-119981.html)

Проще говоря, горение означает горение. Это экзотермическая химическая реакция, в которой участвуют топливо и окислители. Этот принцип лежит в основе двигателей внутреннего сгорания. Немного топлива, немного воздуха и несколько десятков деталей, работающих вместе, чтобы контролировать процесс.

Тепло, образующееся в результате сгорания, используется для приведения автомобиля в движение из его неподвижного положения.Теперь вы можете понять, почему процесс запуска двигателя называется «зажиганием».

Электродвигатель

(изображения: https://www.powerelectronicsnews.com/technology/electric-vehicles-special-report-to-satisfy-your-curiosity-and-increase-your-engineering-skills)

По сравнению с двигателями внутреннего сгорания, электрические двигатели не имеют движущихся частей. На самом деле, у него всего пара основных частей.

В основе концепции электродвигателя лежит магнетизм.Двигатель получает энергию от аккумулятора, создавая магнитную силу, которая толкает автомобиль вперед. Три основных компонента электромобиля — это электродвигатель, контроллер и аккумулятор.

Литий-ионный аккумулятор — наиболее распространенный аккумулятор, используемый в электромобилях.

Различия, отличающие электромобили

Электромобили намного быстрее своих собратьев с двигателем внутреннего сгорания. Это связано с тем, что электромобили могут создавать высокий крутящий момент с самого начала, тогда как двигатели внутреннего сгорания достигают этого крутящего момента после набора скорости.Это дает электромобилям преимущество в скорости запуска и помогает разгоняться от 0 до 60 за более короткое время. Важную роль играет фактор легкости из-за отсутствия металла под капотом на килограммы.

А поскольку нет движущихся частей, стоимость обслуживания намного ниже — забудьте о замене масла — самая большая повторяющаяся стоимость будет приходиться на аккумулятор. Универсальные компоненты, такие как лобовое и автостекло, дворники, шины, по-прежнему потребуют внимания.

В электромобилях

используются литий-ионные батареи, нуждающиеся в подзарядке.Из-за характера литий-ионной технологии ее способность удерживать мощность со временем снижается. Владельцы электромобилей могут рассчитывать на меньшее количество миль со временем.

Однако он значительно улучшился. И Tesla упорно работает над созданием альтернативы литий-ионной батарее, которая революционизирует даже небольшие устройства, такие как сотовые телефоны и ноутбуки.

Поскольку электромобили не полагаются на сгорание, выбросы из выхлопной трубы практически нулевые.

Изменение климата — одна из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством.Из-за быстрого таяния ледяных шапок в странах по всему миру происходят резкие изменения климата, и это также сказывается на дикой природе. В такие времена стремление к созданию экологически чистых автомобилей становится все более важным.

Несмотря на то, что количество электромобилей на дорогах растет, они все еще на световые годы опережают замену всех автомобилей внутреннего сгорания на планете. Это все еще роскошь первого мира.

(изображения: https://www.cnbc.com/2017/04/24/tesla-will-double-number-of-supercharger-stations-in-2017.html)

Даже если бы вам пришлось импортировать электромобиль, он не пригодился бы в дальних поездках. Отсутствие электростанций не позволяет вам вывести свой автомобиль за пределы предполагаемого пробега.

Большинство автолюбителей предпочитают автомобили внутреннего сгорания просто потому, что им доставляет огромное удовольствие нажать на педаль и услышать рев двигателя во всей красе — чего не могут сделать электромобили.

Volkswagen прекратят производство автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2035 году в Европе | Новости | DW

Volkswagen больше не будет производить автомобили с двигателями внутреннего сгорания в Европе к 2035 году, заявил в воскресенье член правления.

Это объявление прозвучало, когда автопроизводители в Европе столкнулись с растущим давлением в борьбе с изменением климата и сокращении выбросов в соответствии с новыми правилами ЕС.

Какие планы у VW?

Клаус Зеллмер, член правления по продажам и маркетингу бренда легковых автомобилей Volkswagen, раскрыл график в интервью.

«В Европе мы выйдем из бизнеса по производству автомобилей с двигателями внутреннего сгорания между 2033 и 2035 годами», — сказал Зеллмер газете Münchner Merkur .

График поэтапного отказа, объявленный в воскресенье, касается автомобилей марки Volkswagen, в то время как планы также находятся в разработке для других марок, принадлежащих Volkswagen Group.

Зеллмер сообщил газете, что поэтапный отказ произойдет «немного позже в Соединенных Штатах и ​​Китае», и что это займет еще больше времени в Африке и Южной Америке «из-за отсутствия политических рамочных условий и инфраструктуры».

Хотя Volkswagen стремится расширить предложение электромобилей, компания на данный момент продолжит инвестировать в технологии двигателей внутреннего сгорания, сказал Зеллмер, добавив, что дизельные автомобили по-прежнему пользуются высоким спросом.

Чем занимаются другие автопроизводители?

Комментарии следуют за аналогичным заявлением на этой неделе от Audi, дочерней компании Volkswagen.

Audi заявила, что планирует прекратить производство автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в 2033 году.

Американский автопроизводитель Ford и шведская Volvo объявили о планах перейти на полностью электрическую версию в Европе, начиная с 2030 года.

Почему изменения происходят сейчас?

Общественный резонанс по поводу изменения климата и новых экологических норм в Европе побудил к переходу на электромобили.

Volkswagen, в частности, пытается восстановить свою репутацию после скандала с «Dieselgate», который обошелся компании в миллиарды.

В 2015 году немецкий автомобильный гигант признал, что незаконно оснащал миллионы дизельных автомобилей по всему миру программным обеспечением, снижающим выбросы, что вызвало множество судебных дел против компании и бывших руководителей.

Европейский Союз намерен объявить более строгие цели по выбросам на 2030 год и новые предложения по регулированию в конце июля.Ожидается, что автомобильные компании столкнутся с еще более строгими ограничениями.

RS / DJ (AFP, DPA)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *