2. Развитие инфраструктуры для атс с кэу и эм
В EVI Global EV Outlook 2013 представлен обзор перспектив развития использования электромобилей в мире.
Electric Vehicles Initiative (EVI) – межправительственный форум, посвященный развитию использования электромобилей. Странами-участницами EVI являются США, Великобритания, Франция, Испания, Португалия, Дания, Нидерланды, Швеция, Финляндия, Германия, Италия, Китай, Индия, Япония, ЮАР.
Основные тезисы документа.
К концу 2012 года мировой парк электромобилей и подключаемых гибридов достиг около 180 тыс. При этом в странах-участницах EVI сосредоточено до 97% всего парка.
Сегодня на долю электромобилей приходится всего 0,02% от суммарного парка автомобилей в мире, однако существует ряд факторов, которые позволяют говорить, что динамичное наращивание числа используемых электромобилей может стать трендом в ближайшее десятилетие.
Рынок электромобилей стал развиваться всего несколько лет назад, и его объемы растут высокими темпами. По итогам 2012 г. в мире было продано 56,7 тыс. электромобилей и подключаемых гибридов, то есть их парк вырос за год почти в 1,5 раза. Крупнейшие рынки электромобилей и подключаемых гибридов – Япония и США.
Цены на электромобили падают. Так, в США Nissan урезала цены на Leaf на 6 400 долл. (на 18 %), Ford снизила цену на Focus EV на 2 000 долл., Mitsubishi предложила скидку в 10 000 долл. на MiEV. Таким образом, электротранспорт стал более конкурентоспособен по цене с автомобилями с ДВС и гибридами. Снижения цен были вызваны разработкой более эффективных технологий и снижением стоимости аккумуляторов. Кроме того, электроэнергия дешевле других моторных топлив, что является дополнительным стимулирующим фактором.
Страны-участницы EVI имеют цель по наращиванию суммарного парка электромобилей и подключаемых гибридов до 20 млн. к 2020 году.
При этом для достижения указанных целей и стимулирования развития рынка электромобилей и подключаемых гибридов в странах организуются специальные госпрограммы поддержки.
|
|
Финансовая поддержка |
Инфраструктура |
НИОКР |
|
США |
Налоговые льготы из расчета 7500 долл./электромобиль или подключаемый гибрид и освобождение от налоговых сборов после выпуска 200000 электромобилей или подключаемых гибридов для крупных производителей |
Налоговые льготы в размере 30% от стоимости зарядной станции для коммерческих организаций (не более 30000 долл.); налоговые льготы в размере 1000 долл. на покупку зарядных станций для населения. Выделено 360 млн. долл. на демонстрационные проекты в области инфраструктуры зарядки |
В 2012 г. выделено 268 млн. долл. на НИОКР в области аккумулирующих батарей и зарядных станций |
|
Япония |
Покрытие 1/2 разницы между ценой электромобиля и соответствующего автомобиля в ДВС (не более 1 млн. йен) |
Покрытие 1/2 стоимости заряжающей станции (не более 1,5 млн. йен) |
Фокус на НИОКР в области инфраструктуры |
|
Китай |
Субсидирование покупки электромобилей стоимостью свыше 60000 юаней |
|
6,95 млрд. рупий на демонстрационные проекты |
|
Дания |
Освобождение от регистрационных и дорожных сборов |
70 млн. датских крон на развитие инфраструктуры для зарядки электромобилей |
Фокус на интегрирование электромобилей в смарт-грид |
|
Германия |
Освобождение от дорожных сборов |
Поддержка организации инфраструктуры зарядки в 4 пилотных регионах |
НИОКР, направленные на оптимизацию производственной цепочки и совершенствование аккумулирующих батарей |
|
Италия |
1,5 млн. евро на программу стимулирования потребительского спроса |
|
|
|
Индия |
Покрытие МИН(100000 рупий;20%) стоимости автомобиля. Снижение сборов для электромобилей и подключаемых гибридов |
Содействие развитию инфраструктуры зарядки в рамках The National Mission for Electric Mobility |
Совместная поддержка НИОКР со стороны государства, науки и промышленности. Фокус на исследования в области аккумулирующих батарей |
|
Нидерланды |
Снижение налоговых сборов на сумму 10-12% от стоимости электромобиля |
Организация 400 заправочных станций |
Фокус на НИОКР в области аккумулирующих батарей |
|
Испания |
Покрытие 25% стоимости автомобиля |
Пилотные демонстрационные проекты, финансируемые из национального и региональных бюджетов |
5 крупных программ НИОКР |
|
Швеция |
Покрытие 4500 евро стоимости автомобиля с выбросами СО2 менее 50г/км. (выделено 20 млн. евро на 2012-2014 гг.) |
|
2,5 млн. евро на НИОКР в области аккумулирующих батарей |
|
Великобритания |
|
37 млн. фунтов на организацию широкой сети заправок (более тысячи) до 2015 г. |
60 НИОКР, организованные The UK Technology Strategy Board |
|
Франция |
Субсидирование в размере 450 млн. евро потребителей, покупающих эффективные автомобили. При этом 90% этой суммы обеспечиваются налогами на неэффективные автомобили, остальные 45 млн. евро – прямое бюджетное субсидирование |
Выделено 50 млн. евро для покрытия 50% затрат на организацию инфраструктуры зарядки |
Выделено 140 млн. евро на НИОКР и демонстрационные проекты |
|
Финляндия |
Зарезервировано 5 млн. евро на электромобили в рамках национальной программы развития |
Зарезервировано 5 млн. евро для развития инфраструктуры зарядки в рамках национальной программы развития |
|
Билет 11
Новые технологии в развитии дизельных и бензиновых ДВС.
Среди поршневых двигателей внутреннего сгорания в настоящее время наиболее распространен бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе воспламенение топливно-воздушной смеси происходит принудительно за счет электрической искры.
Основными направлениями совершенствования бензиновых двигателей являются:
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя.
Для реализации этих требований на современных бензиновых двигателях применяются следующие системы:
|
Система |
Достигаемый эффект |
|
система непосредственного впрыска |
снижение расхода топлива снижение токсичности отработавших газов |
|
впускная система |
снижение расхода топлива снижение токсичности отработавших газов |
|
турбонаддув |
снижение расхода топлива снижение токсичности отработавших газов повышение мощности двигателя |
|
система изменения фаз газораспределения |
снижение расхода топлива снижение токсичности отработавших газов повышение мощности двигателя |
|
электронная система зажигания |
снижение токсичности отработавших газов |
|
выпускная система |
снижение токсичности отработавших газов |
|
система рециркуляции отработавших газов |
снижение токсичности отработавших газов |
|
система управления двигателем |
снижение расхода топлива снижение токсичности отработавших газов повышение мощности двигателя |
Система непосредственного впрыска обеспечивает впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания. В зависимости от режима работы двигателя регулируется количество впрыскиваемого топлива, момент впрыска и образуются разные виды топливно-воздушной смеси (послойная, гомогенная, стехиометрическая гомогенная). Современная впускная системахарактеризуется дроссельной заслонкой с электрическим приводом и впускными заслонками на каждый цилиндр. Впускные заслонки разделяют поток воздуха на два канала – свободный и перекрываемый заслонкой. Закрытые впускные заслонки обеспечивают послойное смесеобразование за счет вихревого движения воздуха в камере сгорания. По своей сути дроссельная заслонка является воздушным клапаном. При открытой заслонке давление во впускной системе соответствует атмосферному давлению, при закрытии - уменьшается до состояния вакуума.
Турбонаддув является достаточно эффективной системой повышения мощности бензинового двигателя, основывающейся на сжатии всасываемого воздуха с помощью энергии отработавших газов. Вместе с тем, применение турбонаддува на бензиновых двигателях ограничено возможностью наступления детонации. Турбонаддув - вид наддува, при котором воздух в цилиндры двигателя подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов.
Система изменения фаз газораспределения обеспечивает эффективную работу газораспределительного механизмав разных режимах работы двигателя (холостой ход, низкие обороты, высокие обороты). В различных конструкциях систем эффект достигается за счет изменения момента открытия (закрытия) клапанов, продолжительности их открытия, а также высоты подъема.
Наиболее совершенной системой воспламенения топливно-воздушной смеси бензинового двигателя является электронная система зажигания, в которой создания и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется посредством электронных компонентов – датчиков и блока управления.
Выпускная система помимо выпуска отработавших газов в значительной степени снижает и их токсичность. Эту функцию в системе выполняет каталитический нейтрализатор, работающий под управлением кислородного датчика –лямбда-зонда.
Снижению токсичности отработавших газов способствует система рециркуляции отработавших газов. Система уменьшает содержание в отработавших газах оксида азота путем возврата их части во впускной коллектор.
Система управления двигателем объединяет работу всех перечисленных систем, обеспечивая их оптимальное функционирование на всех режимах работы двигателя.
Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом.
Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются:
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя;
снижение уровня шума;
облегчение холодного запуска.
Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяются следующие системы:
|
Система |
Достигаемый эффект |
|
Система впрыска Common Rail |
снижение расхода топлива; снижение токсичности отработавших газов; снижение уровня шума |
|
Выпускная система |
снижение токсичности отработавших газов |
|
Система рециркуляции отработавших газов |
снижение токсичности отработавших газов |
|
Впускная система |
снижение расхода топлива; снижение токсичности отработавших газов; повышение мощности двигателя |
|
Турбонаддув |
снижение расхода топлива; снижение токсичности отработавших газов; повышение мощности двигателя |
|
Система предпускового подогрева |
облегчение холодного запуска |
Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла. На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество подаваемого топлива. В топливный насос высокого давления необходимое количество топлива подается за счет управления клапаном дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. При необходимости блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.
Выпускная системасовременного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем активной и пассивной регенерации.
Система рециркуляции отработавших газовпредназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.
Впускная системадизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.
Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.
Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе.