ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
сложившейся ситуации уже трудно изобрести или создать то, что позволит революционно снизить потребление топлива. Тем не менее, путем совершенствования, переработки, использования тех или иных технологий можно добиться экономии нескольких процентов автомобильного топлива.
При этом современные технологии шагнули далеко вперед, в частности, очень широкое распространение получили гибридные автомобили, так же развиваются автомобили на водороде и, конечно же, электромобили. Но в связи со слабо развитой инфраструктурой или вовсе отсутствием заправочных станций водорода и зарядных точек, на территории РФ самое широкое распространение получили гибридные автомобили. Такие автомобили имею два силовых агрегата – традиционный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель.
Эффективное сочетание ДВС с электродвигателем снижает расход топлива, токсичность выхлопов, улучшает динамику и комфорт при движении.
Основная часть
Рынок гибридных автомобилей бурно растет в последние 7-10 лет, на мировом рынке были
предложены относительно доступные модели, использующие одновременно двигатель внутреннего сгорания и электрический привод. В последние несколько лет все большее распространение начинают получать гибридные автомобили с возможностью зарядки от сети (до этого зарядка аккумуляторов осуществлялась в основном за счет рекуперативного торможения) [1].
ВЯпонии в 2016 г. доля проданных новых легковых гибридных автомобилей составила 17% от общего количества, в США – 2%, в Европе и РФ – менее 1%.
ВЕвропе и США существуют программы государственного стимулирования и
поддержки производства и покупки более экономичных и экологичных автомобилей. Для
этого уже сегодня правительствами разных стран мира разрабатывается ряд мер в пользу стимулирования и поддержки приобретения гибридных и электрических автомобилей (таблице 1) [2].
Таблица 1 – Меры |
в пользу стимулирования |
и поддержки приобретения гибридных и |
328 |
||||||
электрических автомобилей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Страна |
|
|
Меры стимулирования и поддержки |
|
|
|
|||
|
Акцизное регулирование в зависимости от максимальной мощности |
|
|
||||||
|
двигателя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гранты |
на |
научные |
исследования |
в |
области |
создания |
|
|
Россия |
энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных |
|
|
||||||
|
средств. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гранты на разработку и создание гибридных силовых установок и их |
|
|
||||||
|
комплектующих. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Субсидирование покупки нового автомобиля, при сдаче старого автомо- |
|
|
||||||
|
биля на утилизацию. Размер субсидии зависит от разницы между расхо- |
|
|
||||||
|
дом топлива старого и нового автомобиля и составляет от 400 до 4500 долл. |
|
|
||||||
США |
Гранты на развитие инфраструктуры производства комплектующих для |
|
|
||||||
|
гибридных автомобилей и электромобилей. |
|
|
|
|
|
|||
|
Образовательные гранты на подготовку рабочего персонала, |
|
|
||||||
|
необходимого для производства гибридных автомобилей. |
|
|
|
|||||
|
Гранты на развитие инфраструктуры производства экологичных |
|
|
|
|||||
Великобритания |
автомобилей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Субсидии на покупку нового гибридного автомобиля или электромобиля. |
|
|
||||||
Франция |
Субсидия на покупку нового гибридного автомобиля или электромобиля. |
|
|
||||||
Субсидии ЕС на исследования и разработку экологичных автомобилей. |
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
Законодательные меры. Так, например, если в семье есть второй |
|
|
||||||
Германия |
автомобиль, то он должен иметь высший класс экологической |
|
|
||||||
|
безопасности, т.е. быть гибридным или полностью электрическим. |
|
|
||||||
Китай |
Субсидии при покупке нового гибридного автомобиля. |
|
|
|
|||||
Япония |
Субсидии на покупку нового гибридного автомобиля или электромобиля. |
|
|
||||||
Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
Основная часть гибридных автомобилей ввозится на территорию РФ с вторичных рынков Японии и США. Это в первую очередь связано со снижением таможенных пошлин на автомобили с возрастом 3-5 лет и 5-7 лет и их небольшой стоимостью на аукционах. Среди
ввозимых гибридных автомобилей наиболее популярны Toyota Prius, Toyota Aqua, Honda Insight, Honda Fit Hybrid [3]. Основные характеристики этих моделей представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Краткие технические характеристики гибридных автомобилей
Параметры |
|
|
|
|
|
|
Toyota Prius |
Toyota Aqua |
Honda Insight |
Honda Fit Hybrid |
|
|
|
|
|
|
|
Объем двигателя, см3 |
1798 |
1496 |
1496 |
1339 |
|
Мощность бензинового |
99 |
74 |
111 |
88 |
|
ДВС, л.с. |
|||||
|
|
|
|
||
Мощность |
80* |
61* |
14 |
12,3 |
|
электромотора, л.с. |
|||||
|
|
|
|
||
Средний расход |
3,9 |
2,83 |
3,6 |
3,4 |
|
топлива, л/100км |
|||||
|
|
|
|
||
Реальный расход |
|
|
|
|
|
топлива в условиях |
4,4-5 |
4-4,5 |
5-5,5 |
4,5-5 |
|
РФ, л/100км |
|
|
|
|
Рассмотрим принцип работы гибридных систем представленных автомобилей.
При торможении обычного автомобиля его кинетическая энергия либо гасится 329 сопротивлением ДВС при торможении двигателем, либо превращается в тепло при нагреве тормозных дисков, то есть не используется вовсе [4]. Система IMA (рисунок 1) позволяет
накопить часть этой энергии в батареях. Это достигается за счет того, что при торможении задействуется электромотор, который в данном случае будет работать как электрогенератор, превращая кинетическую энергию автомобиля в заряд для батарей [5].
При движении автомобиля электромотор работает в дополнение к основному двигателю. Автомобили Honda оснащенный системой IMA не могут начинать движение и трогаться только лишь на электрической тяге, а также не могут разгоняться не подключая ДВС. Тем не менее, за счет электромотора снижается нагрузка на ДВС, при движении с постоянной скоростью система отключает ДВС, поддержание постоянной скорости происходит за счет электромотора [6].
Рисунок 1 – Гибридная силовая установка IMA автомобилей Honda
Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
Рисунок 2 – Семиступенчатая роботизированная КПП для гибридных установок IMA автомобилей Honda
В основу работы системы Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD) положена совместная работа двух двигателей: традиционного ДВС и электродвигателя (рисунок 3). Разработка корпорации Toyota организована по параллельной схеме, то есть в зависимости от режима движения
возможна совместная работа двух двигателей или отключение одного из них. Основная задача совместного использования двух двигателей состоит в выравнивании нагрузки на ДВС. В системах используется легкий, компактный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона [7].
При движении автомобиля электромотор работает в дополнение к основному двигателю. Автомобили Toyota оснащенный системой HSD могут начинать движение и трогаться только
лишь на электрической тяге, а также могут разгоняться не подключая ДВС.
Несмотря на топливную экономичность данных автомобилей в ходе их эксплуатации также возможно снижение затрат на топливо, путем установки ГБО [8]. В данном случае установка 330
ГБО на гибридный автомобиль позволит не только снизить затраты на топливо, но и вдвое увеличить пробег автомобилей при полной его заправке.
Рисунок 3 – Гибридная силовая установка Toyota Hybrid Synergy Drive
Рассмотрим примеры установки ГБО на гибридные автомобили.
Honda Insight и Honda Fit Hybrid имею одинаковые гибридные установки IMA, которые в свою очередь не имеют непосредственного впрыска топлива, что позволяет установить на данную гибридную систему ГБО 4-го поколения (рисунок 4). При использовании газовой системы
питания, за счет штатных электрического водяного насоса и теплового аккумулятора, сохраняется возможность использования системы «старт-стоп». Кроме того, рекомендуется
установка системы смазки клапанов FLASH LUBE.
Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
Рисунок 4 – ГБО на автомобиле Honda Insight
Toyota Prius и Toyota Aqua имеют один принцип работы гибридных установок. ДВС этих автомобилей полностью отключен при начале движения и включается при достижении скорости в 30 км/ч. ДВС приведенных автомобилей имеют непосредственный впрыск топлива, в таких
гибридных системах необходима установка ГБО пятого и шестого поколений. При этом 331 сохраняются все функции и эксплуатационные качества гибридных установок таких автомобилей. На рисунке 5 показан пример установки спаренных баллонов объемом 42 и 90
литров, что позволяет увеличить общий запас хода такого автомобиля в 4 раза.
Рисунок 5 – Спаренные газовые баллоны в багажном отделении Toyota Prius
Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
Установка ГБО на гибридный автомобиль не отличается от установки на простой бензиновый автомобиль. Но в связи с плотной компоновкой моторного отсека таких автомобилей, установка ГБО занимает больше времени, основная часть которого связана с дополнительными работами по разборке тех или иных механизмов и систем [9].
Таблица 3 – Анализ эксплуатационных показателей автомобиля Toyota Prius до и после
установки ГБО |
|
|
|
Показатель |
Toyota Prius |
|
|
Средний расход бензина, л/100 км |
4,8 |
|
|
Средний расход СУГ, л/100 км |
5,6 |
|
|
Средняя стоимость бензина марки АИ-95 за 1 литр, руб. |
36,40 |
|
|
Средняя стоимость СУГ за 1 литр, руб. |
17 |
|
|
Стоимость установки ГБО 5-го поколения, руб. |
47500 |
|
|
Объем бензинового бака, л |
45 |
|
|
Суммарный объем газовых баллонов, л |
132 |
|
|
Запас хода на бензине, км |
930 |
|
|
Запас хода на СУГ, км |
2300 |
|
|
Суммарный запас хода на бензин+ СУГ, км |
3230 |
|
|
Затраты на бензин при пробеге 10 тыс. км |
17472 |
|
|
Затраты на СУГ при пробеге 10 тыс. км |
11267 |
|
|
Заключение |
|
|
|
Исходя из разности цен на бензиновое и газовое топливо можно сделать следующий вывод, |
|
||
о том что установка ГБО на гибридные автомобили позволяет добиться существенного снижения |
|
||
затрат автовладельцев на топливо, а кроме того в 2-4 раза увеличивается запас хода. |
|
||
Библиографический список |
|
|
|
1. Токмаков, Н.М. Гибридный автомобиль [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., сор. 2010- |
332 |
||
2016. – Режим доступа: http://samodelkin.komi.ru/articles/gibrid01.html. |
|
|
|
2.Гибридные автомобили в России [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., сор. 2010–2016. –
Режим доступа: http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtomobili-poleznaya-informaciya/gibridnye- avtomobili-v-rossii.html
3.Федеральная таможенная служба России [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., сор. 2010– 2016. – Режим доступа: http://www.customs.ru/
4.Развитие ДВС и его систем // За рулем [Электронный ресурс]. – М., сор. 1928–2013. – Режим
доступа: http://wiki.zr.ru.
5.Современные ДВС [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Ростов-на-Дону, сор. 2016. – Режим
доступа: http://zero-100.ru/index/avtomobilnye_ dvigateli/0-206.
6.Автомобили Honda в России [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., сор. 2008–2016. –
Режим доступа: https://www.honda.co.ru/blog/
7.Автомобили Тoyota в России [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., сор. 2008–2016. –
Режим доступа: https://www.toyota.ru/
8.Банкет, М.В. Перспективы использования газового топлива на бензиновых автомобилях с непосредственным впрыском / М.В. Банкет, А.С. Бакунов, Д.В. Василиненко // Развитие дорожно-
транспортного и строительного комплексов и освоение стратегически важных территорий Сибири и Арктики: вклад науки : материалы Международной научно-практической конференции. – Омск: СибАДИ,
2014. – Книга 1.– С. 229–232.
9.Банкет, М.В. Анализ методов повышения работоспособности газобаллонных автомобилей / М.В. Банкет, Е.А. Майер // Архитектура, строительство, транспорт: материалы Международной научно- практической конференции (к 85-летию ФГБОУ ВПО «СибАДИ»). – Омск: СибАДИ. – С. 888–893.
FEATURES OF THE USE OF LIQUEFIED PETROLEUM GAS IN THE OPERATION
OF HYBRID VEHICLES
E.R. Raenbagina
Abstract. This article gives an analysis of the market sales of new hybrid cars in Russia and abroad. We present the design and operation of the most common hybrid plants. Examples of
Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.