Заглянем в будущее
Шрифт:
Расчеты показывают, что если бы нам парк дизельных автомобилей довести до уровня парка ФРГ, то даже при существующем объеме перевозок был бы снижен расход горючего на 7,5–8 миллионов тонн и существенно повысилась бы чистота воздушного бассейна наших городов.
Делаются попытки повысить экономичность и улучшить рабочий процесс карбюраторных двигателей также применением внешнего впрыска топлива; однако экономический эффект при этом примерно в 3 раза ниже, чем при использовании дизелей.
Снизить шум, создаваемый автомобилями, а также уменьшить их вес и габариты, вероятно, удастся применением двигателя роторно-поршневой конструкции Ванкеля. Такие автомобили уже выпускаются в Японии, а также налаживается их
Однако сейчас роторно-поршневые двигатели еще менее экономичны и с несколько худшим рабочим процессом, что приводит к увеличению токсичности выхлопных газов.
Лучшим решением санитарно-гигиенических и экономических проблем, вызванных широким размахом автомобилестроения, решением, которому принадлежит будущее, является переход к электромобилю, работающему на химических источниках тока.
Электромобиль имеет примерно такой же возраст, как и автомобиль; однако сложность его создания привела к тому, что при наличии 250 миллионов автомобилей во всех странах мира сегодня насчитывается только 40–45 тысяч электромобилей. Около 29 тысяч из них приходится на долю Англии, около 3 тысяч — на ФРГ, остальные — в США (около 200), в Италии (около 200), во Франции, в Японии и в других странах.
Современные электромобили почти все являются грузовыми, грузоподъемностью 800–1000 килограммов. Используются они на подвозке товаров, продуктов и т. п. По данным за 1969 год, в мире насчитывалось также около 100 легковых электромобилей и несколько экспериментальных электробусов.
Основной причиной, сдерживающей развитие электромобилей, является отсутствие источников тока — аккумуляторов, удовлетворяющих современным требованиям транспортных средств. Электромобиль сейчас дороже обычного автомобиля. У него ограниченные скорость и пробег между зарядками аккумуляторов. Стоимость его электрооборудования достигает половины общей стоимости, причем 90 процентов этой половины падает на аккумуляторные батареи.
В настоящее время в качестве источников тока используются лишь свинцовые, железо-никелевые и кадмиево-никелевые аккумуляторы емкостью 200–500 ампер-часов, удельной мощностью 33–36 ватт на килограмм (вт/кг) (до 100 вт/кг в кратковременном режиме) и сроком службы 1600–1800 циклов.
Как показали расчеты, полноценная конструкция электромобиля должна была бы иметь следующие показатели.
Как видно из таблицы, существующие аккумуляторные батареи не могут удовлетворять современным требованиям, предъявляемым к транспортным средствам. Они годны лишь для электромобилей небольшой грузоподъемности, с запасом хода в 30–40 километров и скоростью движения 25–26 километров в час.
Массовое применение таких электромобилей, помимо ряда неудобств, связанных с их эксплуатацией, резко ухудшило бы движение на городских улицах, которое и так находится сейчас во многих городах на пределе. Этим и объясняется их весьма небольшое распространение, хотя даже при существующих аккумуляторах они могли бы претендовать на большее внимание. Имеющиеся в иностранной литературе данные свидетельствуют, что там, где они используются, они могут обеспечить не только равную, но даже меньшую, чем у автомобиля, себестоимость перевозок.
Обострение проблемы загрязнения воздушной среды и борьбы с шумом вновь сделало весьма актуальной задачу создания электромобилей, способных во всех отношениях заменить автомобили. Значительно расширились
Совершенствуя электромобили, конструкторы идут и по пути использования топливных элементов. В отличие от аккумуляторов, у которых электроды участвуют в образовании электрохимической энергии, топливный элемент представляет собой электрохимический генератор, в котором осуществляется прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую. В наши дни стоимость топливных элементов еще весьма высока, а выходная мощность, приходящаяся на единицу веса, в 50 раз ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания, хотя и находится на уровне самых эффективных современных аккумуляторов.
Топливные элементы в качестве генератора энергии имеют довольно высокий к.п.д., теоретически близкий к 100, а практически — в пределах 40–80 процентов.
Создание электромобиля, равного по своим эксплуатационным качествам и мобильности обыкновенному автомобилю, представляется пока весьма трудной задачей, что подтверждается следующим сравнением удельной энергии силовых генераторов (см. таблицу).
Если учесть, что практически могут быть применены только первые два вида аккумуляторных батарей, так как промышленное производство всех остальных обходится весьма дорого, то становится очевидной трудность решения поставленной задачи. И тем не менее она будет решена, так как этого настоятельно требует жизнь, в этом социальный заказ конструкторам.
Однако поскольку проблему сохранения чистоты воздушного бассейна городов необходимо решать сейчас, ряд фирм занялся снижением токсичности выхлопных газов автомобилей и созданием опытных образцов легковых автомобилей с комбинированным энергопитанием, сочетающих аккумуляторную батарею с легким двигателем внутреннего сгорания.
Такое сочетание выполняется либо по последовательной схеме, когда вся мощность двигателя используется для привода генератора, питающего тяговый двигатель и подзаряжающего аккумуляторную батарею, либо по параллельной, когда лишь часть мощности двигателя идет на генератор, подзаряжающий батарею, а часть — непосредственно на силовую передачу к ведущим колесам. Распределение энергии, снимаемой с генератора и двигателя внутреннего сгорания, равно как и идущей на подзарядку батарей аккумуляторов, осуществляется блоком системы автоматического контроля и регулирования.
Применение комбинированных схем позволяет в некоторых конструкциях в 8–10 раз уменьшить вес энергосиловой установки по сравнению с аккумуляторной батареей и практически создать электромобиль с гибким регулированием затрат энергоносителя и возможностями, не уступающими обычному автомобилю.
Известны опытные образцы автомобилей, сконструированных в США фирмой «Дженерал моторе» («Стирллек-1»). В качестве двигателя в них применен поршневой двигатель типа «Стирлинг» с внешним сгоранием, дающий минимальный выброс токсичных продуктов. Такие же двигатели имеют японские модели «Юаса Батери» и «Тойо Когуо», канадская модель, созданная в университете города Торонто.