Создание экологичных конструкций автомобилей
Экологичность автомобилей обеспечивает их топливная экономичность, т. е. чем меньше топлива расходует автомобиль, тем меньше экологический ущерб.
Экономия топлива достигается за счет комплекса конструктивных и эксплуатационных мероприятий для принципиально сохраняемых конструкций автомобилей. Применительно к легковым автомобилям наибольшее влияние на уменьшение расхода топлива оказывают: уменьшение массы и размеров автомобиля, улучшение аэродинамических характеристик, снижение сопротивления качению, применение компьютеризированных систем контроля и управления двигателем и сокращение всех видов механических потерь.
Уменьшение массы и размеров автомобиля достигается за счет применения высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, пластмасс, стекло- и углепластиков.
В конструкции грузовых автомобилей основные источники экономии топлива — дизелизация (54%), регулирование скорости вентилятора (28%), применение радиальных шин (13%), улучшение аэродинамических форм и обтекателей (5%).
Перспективными направлениями по совершенствованию современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания являются: повышение коэффициента полезного действия двигателя за счет совершенствования процессов сгорания (турбонаддув, работа двигателя на переобедненных смесях, электронное зажигание); сокращение потерь на трение (уменьшение поверхности поршней, сокращение опорных поверхностей вкладышей, использование керамических покрытий); оптимизация режимов работы двигателя за счет электронных систем управления рабочими процессами двигателя; применение двухтопливных автомобилей (бензин — газ; дизельное топливо —газ).
С целью уменьшения загрязнения атмосферы ужесточаются нормы расхода топлива на 100 км пробега. Так, в США каждой фирме было предписано, чтобы средний расход топлива на один автомобиль в 1985 г. не превышал 8,5 л, а к 1995 г. средний автомобиль, продающийся в стране, расходовал не больше 5,3 л на 100 км пробега. С целью уменьшения массы автомобиля, что приводит к снижению распада топлива при разгоне и замедлении, обычные стальные и чугунные детали автомобиля целесообразно заменить деталями из алюминиевых сплавов, высокопрочных сталей, титана, пластмассы и композитных материалов. Важное значение с рассматриваемых позиций стали придавать и аэродинамике автомобиля. Проведенные исследования показывают, что в целом улучшение аэродинамики может обеспечить сокращение расхода топлива до 15%.
Еще в 1985 г. компания «Исудзу» (Япония) представила модель с мотором из керамики, которая на 14% легче и на 30% экономичнее, чем существующая ныне. Этот двигатель не имеет системы охлаждения и может работать на любом виде топлива. Компания «Тойота» продемонстрировала сверхэкономичный автомобиль, который при скорости 60 км/ч на 1 л бензина проезжает 54 км, т.е. на 100 км тратит 1,85 л.
Фирма «Рено» в 1987 г. продемонстрировала экспериментальный автомобиль «Веста-2», который проделал путь от Парижа до Бордо (501 км), затратив в условиях средней интенсивности движения 9,75 л бензина, т.е. 1,94 л на 100 км. Но экономичность — не главное достоинство современного автомобиля. Сегодня в цене экологически чистые машины. Самые строгие требования в этом отношении действуют в США, Японии, Швейцарии и Австрии (табл. 6). В США почти все эксплуатируемые автомобили имеют специальные устройства для снижения токсичности выхлопа, а 85 % оснащено каталитическими конвертерами. В ФРГ к категории чистых относится 94 % вновь покупаемых машин.
Предусматривается также разработка специальных автоматических устройств, которые позволят без участия водителя отключать мотор во время стоянки перед светофором или в заторах.
В зависимости от внешней обстановки современная электроника автомобиля помогает поддерживать почти безопасные для окружающей среды режимы работы двигателя и экономить топливо.