Гибридные автомобили
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
его соперниками.
Совсем недавно проведенный детальный анализ показал, что гибридный автомобиль может быть сделан конкурентоспособным, когда лишняя стоимость компенсируется лучшей экономичностью и низкими выбросами, которые являются результатом управления энергией, заключающейся в гибкости системы, способной запасать, регенерировать и сохранять энергию, которая теряется в обычных двигателях внутреннего сгорания. Эти новые разработки уже позволили Toyota и Honda освоить серийное производство и продажу гибридных автомобилей Prius и Insight.
-дверный седан Prius снабжен гибридной системой Toyota (THS) и интегрированным приводом, который объединяет высокоэффективный 1,5-литровый двигатель внутреннего сгорания и электромотор, приводимый через оригинальный разделитель мощности и бесступенчатую трансмиссию, с управляющей системой, которая гарантирует максимально возможное использование всей доступной энергии.
Для работы автомобиля требуется вполовину меньше топлива, по сравнению с обычным автомобилем такого же размера и мощности, а значит, и выделяется в атмосферу в два раза меньше СО2 Другие выбросы (НС, СО и NOx), как утверждают, уменьшены на 90%. Выходная мощность 1,5-литрового двигателя Prius, который никогда не превышает 4000 об/мин, составляет 58 л.с., в то время как электромотор может добавить дополнительные 40 л.с. (и соответствующий крутящий момент) для спринтерского ускорения.[2]
Рисунок 1 Система Neo Hybrid (Nissan)
5.Топливные элементы
Топливный элемент - продукт наиболее изощренной технологической мысли, который обеспечит долгосрочный ответ на проблему вредных выбросов в атмосферу и исчерпания нефтяных запасов. Основной принцип топливного элемента заключается в том, что он повторяет школьный лабораторный эксперимент по электролизу, в котором электрический ток, проходящий через воду, разлагает ее на кислород и водород.
В топливном элементе кислород (из воздуха) и водород заполняют противоположные стороны слоя реактива, в котором, с помощью катализатора, они образуют воду и в процессе этой реакции производится электрический ток. Было разработано несколько типов топливных элементов, хотя только один тип, протонно-обменная мембрана (proton exchange membrane - РЕМ), работает при довольно низких температурах (порядка 80С), что делает возможным их применение в транспортных средствах.
Однако в конце 90-х, топливный элемент РЕМ казался очень большим, дорогим и малоэффективным. Провал в надеждах на широкое использование электромобилей привел к массовым исследовательским программам по топливным элементам, потому что топливные элементы оказались единственно достойной альтернативой, имеющей те же самые экологические преимущества.
Можно с уверенностью сказать, что процесс был очень быстрым и к 1999 году многие из производителей автомобилей, включая Daimler Chrysler, Ford, General Motors, Honda и Toyota, продемонстрировали автомобили на топливных элементах с удовлетворительной работоспособностью и поведением, хотя они продолжали иметь высокую стоимость.
Некоторый вид прогресса заметен в демонстрационных моделях Daimler Chrysler NECAR. Компания выступила с этой моделью впервые в 1994 году, когда ее NECAR 1 представлял собой минивэн, в котором оставалось место только для водителя, а все остальное пространство занимал экспериментальный силовой узел. Двумя годами позже NECAR II, выполненный на базе минивэна V-класса, имел уже шесть мест для пассажиров, а силовая установка располагалась в задней части под полом. К 1999 году в автомобиле NECAR 4, изготовленном на базе маленького А-класса, вся система топливных элементов размещалась под полом, оставляя место для четырех пассажиров и багажа.
Теоретически топливные элементы не производят ничего, кроме электричества и воды. Практически картина не так проста, хотя потенциальные проблемы связаны в основном с преобразованием топлива, бензина или метанола, в водород, необходимый для топливного элемента. Альтернатива заключается в использовании в автомобиле сжатого или сжиженного водорода, но в этом случае заправка автомобиля не настолько удобна. Хотя в 1999 и 2000 годах возникали горячие дебаты по поводу предпочтительных видов топлива между сторонниками бензина, метанола и водорода, каждый из которых отстаивал свою точку зрения.
Использование бензина - самый простой способ, несмотря на то, что требуемый бензин должен иметь совсем другие характеристики, чем сейчас: не этилированный, с полностью исключенными добавками и примесями (особенно серой). Бензин стоит перед проблемой, которая рано или поздно наступит: он станет очень дорогим, когда исчерпаются основные запасы. Кроме того, использование бензина мало поможет в решении проблемы с выбросами СО,. Топливные баки могут быть заправлены метанолом точно так же, как бензиновые, но очевидно, что нужна полностью новая сеть заправочных станций, распределение и заправочные колонки.
Использование водорода может сделать систему на топливных элементах гораздо проще, но возникнут огромные сложности при решении вопросов в отношении того, как хранится топливо, передается и распределяется, что потребует принятия серьезных мер безопасности. Потенциально топливные элементы очень эффективны. Еще в 1824 году французский ученый Карно доказал, что двигатель внутреннего сгорания, работающий циклами расширения и сжатия, не может иметь эффективность более 50% при преобразовании тепловой энергии (являющейся химической энергией сгорающего топлива) в механическую. Топливный элемент не имеет