Альтернативні двигуни

На поліпшення екологічних показників транспортних засобів великий вплив має тип застосовуваного двигуна. Альтернативою карбюраторному двигуну є дизельний як більш економічний і менш токсичний.

В табл. 8.4 наведене порівняння токсичності відпрацьованих газів в карбюраторних двигунах і дизельних.

Аналіз даних, наведених в таблиці 8.4, показує, що дизельний двигун виділяє значно менше окису вуглецю і вуглеводнів. В його відпрацьованих газах міститься навіть менше окислів азоту, якщо за цим компонентом його порівнювати з бензиновими двигунами з особливо великим ступенем стиску. Проте великими недоліками дизелів є димність, неприємний запах і більш високий рівень шуму. Дизельні двигуни викидають в більшій кількості сажу, яка в чистому вигляді нетоксична. Проте частинки сажі, маючи високу адсорбційну властивість, несуть на своїй поверхні частинки токсичних речовин, в тому числі і канцерогенних. Сажа може довгий час знаходитися в завислому стані в повітрі, збільшуючи цим час дії токсичних речовин на людину.

Таблиця 8.4 – Токсичність вихлопних газів у карбюраторних і дизельних двигунах

Склад відпрацьованих газів ДВЗ залежить від режиму роботи двигуна. У двигуна, який працює на бензині, при неусталених режимах (розгін, гальмування) порушуються процеси утворення суміші, що сприяє підвищеному виділенню токсичних продуктів. В дизельних двигунах зі зменшенням навантаження склад горючої суміші збіднюється, тому вміст токсичних компонентів у відпрацьованих газах при малому навантаженні зменшується. Вміст СО і C_nH_m збільшується при роботі в режимі максимального навантаження.

Незважаючи на деякінедоліки, можливість працювати на більш дешевому паливі, більш висока теплова економічність (експлуатаційний ККД дизелів 30...35% замість 20...25% у карбюраторних двигунів), можливість одержання відносно великих потужностей визначили дизелю домінуюче положення у світовому вантажному автомобільному парку і парку автобусів. Внаш час перевага надається випуску також легкових автомобілів з дизельними двигунами.

У Німеччині, Японії, Франції і Росії розроблені і виготовлені роторні двигуни. Це – бензиновий двигун, який має принципово іншу конструкцію основного силового агрегату. У роторного двигуна немає циліндрів і шатунно-кривошипної групи.Замість поршнівз їх зворотно поступальним рухом він має обертовий ротор, який передає обертальний момент через зубчасту передачу.

Не розбираючи докладно конструктивні та техніко-економічні характеристики цього двигуна (менша маса, компактність, високооборотність, велика питома потужність на одиницю маси, простота виробництва, відсутність вібрації, здатність працюватина паливі знизьким октановим числом тощо), відмітимо, що він дає трохи менший токсич­ний вихлоп внаслідок меншого вмісту окислів азоту. В зв’язкуз конструктивними особливостями і компактністю роторний двигун полегшує встановлення додаткових приладів для очищення відпрацьованих газів і поліпшує протікання реакції в них завдяки вищій температурі відпрацьованих газів (незважаючи на нижчу температуру згорання).

Протягом останніх 40...45 років проводяться дослідження і експериментальне конструювання газотурбінних двигунів для автомобілів. Відмічаються такі переваги цих двигунів, як малий шум, відсутність вібрації, можливість працювати без системи водяного охолодження і достатньо чисті відпрацьовані гази.

Вимоги зберегти в чистоті повітряний басейн змусили деяких конструкторів знову повернутися до майже забутої ідеї створення парового автомобіля. В США, Японії, Австралії та ряді європейських країн зроблені спроби створити зразки сучасних парових автомобілів різних категорій. Конструкція їх включає водотрубний парогенератор, двигун – парову машину високого тиску, допоміжну машину низького тиску (для приведення в дію водяного насоса та вентилятора радіатора) і допоміжне обладнання.

Сампо собі паровий двигун екологічно абсолютно чистий. Він або дає вихлоп водяної пари, або не дає ніякого вихлопу, якщо робочий цикл замкнутий і відпрацьований пар конденсується, а потім у виглядіводи зновунадходить у котел. Але атмосфера забруднюється відпрацьованими газами пальника(топки) котла. Токсичність відпрацьованих газів пригасовому чи дизельному паливі значно нижча, ніж у дизелів.

В наш час відродилася цікавість до двигуна зовнішнього згорання, ідея якого була запропонованаР. Стирлінгом ще в 1816 р. Використовуючи цю ідею, інженериголландської фірми „Філіпс” після 20 років працістворили цілком роботоздатну конструкцію двигуна Стирлінга.

Інерційний двигун (маховик) – найстародавніший двигун, тому що гончарний круг, якому більше 5 тис. років, фактично є маховиком. Більше 100 років назад російський інженер В. І. Шубарський дослідив можливості маховика як транспортного двигуна. Проте ця ідея була реалізована в середині XX ст. В цей період в Швейцарії були виготовлені міські „жиробуси”. В США розроблений і випущений в кінці 70-х років оригінальний легковий автомобіль.

Основою двигуна на цих машинах є маховик, який перед початком руху розкручується до 3000...15000 об/хв від зовнішньої електромережі. Потужність маховика передається тяговому електродвигуну, а потім на ведучі передні колеса. Після витрачання енергії на 60% проводиться повторне підзарядження.

Великою превагою маховика є його екологічна чистота, практична безшумність і високий ККД.

Електричний двигун. В наш час головні зусилля вчених і конструкторів направлені на те, щоб, використовуючи існуючі типи джерел струму, шляхом їх удосконалення створити і передати в експлуатацію електромобілі, екологічно і технічно здатні конкурувати зі звичайними автомобілями. Наступні етапи розвитку електромобілів пов’язують з їх серійним і масовим виробництвом і поступовим збільшенням частки в автомобільному парку.

Електромобіль – ідеальний автомобіль для міста. Він нетоксичний, невогненебезпечний, малошумний, легко керується, його двигун здатний до короткочасних перевантажень і має хорошу тягову характеристику. Електромобіль не потребує складних трансмісій і багатьох систем, характерних для звичайного сучасного автомобіля.