Коммерческий транспорт-взгляд в будущее
Новые разработки и новые технологии призваны улучшить удешевить и в то же время увеличить потребление продукции. Коммерческий транспорт является одним из главных и важнейших секторов экономики, в котором новые технологии и разработки воплощаются в жизнь максимально быстро и эффективно.
Старушка Европа, задыхающаяся от перенаселенности, но обладающая современной индустрией, идет в авангарде внедрения современных технологий в автомобилестроение. Что нового можно ожидать в ближайшей перспективе от конструкторов, мы попробуем обрисовать в этой статье.
Лучше меньше, но лучше
И этот коммунистический лозунг идеально описывает эволюцию потребления топлива автомобилями. За тридцать лет потребление горючего 40-тонными автопоездами из расчета на 100 км сократилось на треть, а если брать за единицу потребления топлива литры на тонно-километр, то на 50%. Этому способствует и внедрение новых принципов подачи топлива в цилиндры и смесеобразования, такие, как повышение давления впрыска топлива (насос-форсунки, Common rail), многоточечные форсунки, 4 клапана на цилиндр. Все активнее внедряются турбонаддув с изменяемой геометрией турбины и турбокомпаунд. Современные грузовики уже немыслимы без электронного управления впрыском топлива.
Другой фактор, позволивший значительно снизить потребление топлива, - современные автомагистрали. Немецкие исследователи провели простой и наглядный эксперимент, показывающий зависимость потребления топлива от количества остановок. Если 40-тонный автопоезд, двигаясь со средней скоростью
50 км/ч, будет иметь на каждом километре пути по 2 остановки, то потребление топлива будет составлять 85 л/100 км. На те же 100 км, но без остановок автопоезд затратит только 28 л. Международники знают, что въехав в Германию со стороны Польши, немецкую землю можно проскочить практически без остановок до любой границы. Почти все грузовые терминалы находятся за пределами или на окраинах городов.
Значительное внимание конструкторы уделяют снижению сопротивления воздуха, трения и уменьшению собственного веса автомобиля. Если за тридцать лет только благодаря уменьшению сопротивления качению и улучшению аэродинамики автопоезда потребление топлива уменьшилось на 25%, то в будущем можно также ожидать улучшения топливной экономичности благодаря двум вышесказанным факторам.
Чем меньше, тем лучше
Экология - один из краеугольных камней современного автомобилестроения. Когда европейцы поняли, что дышать становится тяжело, то бросились догонять Новый Свет в области снижения вредных выбросов в выхлопных газах. Успехов достигли впечатляющих - за 10 лет уменьшили содержание окислов углерода и азота в выхлопных газах в разы. Окрыленные таким успехом европейские законодатели решили к 2008 году ввести нормативы Евро-5 с содержанием окисла азота в выхлопных газах в 7 раз меньше, чем в Евро-0, а твердых частиц в 55 раз. Правда, здесь законодателей ждал сюрприз в виде вердикта конструкторов автомобилей. Если с сажей еще можно бороться, установив дополнительные фильтры в системе выхлопа, то бороться с окислами значительно сложнее. Теоретически с помощью мочевины и каталитической реакции можно окислить NO в NO2, а NO2 восстановить до N2. Выхлопные газы вместе с жидкой мочевиной поступают в катализатор, где и происходят химические реакции по нейтрализации вредных выхлопов. Но практически на сегодняшний день это выглядит так. С одной стороны у грузовика находится бак с дизтопливом, с другой стороны бак с жидкой мочевиной, под рамой громоздкий фильтр твердых частиц и не меньших размеров дорогой катализатор. Теперь на заправке кроме топлива нужно будет заливать и мочевину. Если в Западной Европе ресурсы и дисциплина граждан поспособствуют внедрению этой технологии, то ближе к Востоку водителям придется соображать, чью мочу лить в бак: не потому, что у нас химической промышленности нет - мы современную "соляру" с пониженным содержанием серы делать не хотим.
Поэтому если не придумают другого способа снижения вредных веществ в выхлопе автомобилей, то введение нормативов Евро-5 может быть отложено.
Для снижения содержания NOx применяется частичная рециркуляция выхлопных газов во впускной воздушный коллектор.
Снижение NOx можно добиться при помощи новых принципов смесеобразования и впрыска. Система HCCI разработана Scania и Королевским технологическим институтом в Стокгольме. Топливо и воздух смешиваются непосредственно во впускном коллекторе, после чего гомогенная смесь подается в цилиндр, где воспламеняется в результате сжатия. Отсутствуют форсунки, свечи зажигания, но требуются новые сорта топлива.
Топливные элементы получают все большее распространение на городском транспорте. В результате электрохимической реакции водорода и кислорода вырабатываются электрический ток и вода в виде побочного продукта.
Активно ведутся работы по применению альтернативных видов топлива и источников энергии. Газообразное топливо широко применяется на городском транспорте и в странах, где оно значительно дешевле бензина. Наиболее распространенное газовое топливо - природный газ и пропан. Ведутся работы по внедрению в виде источника топлива газообразного или жидкого водорода.
Спирт как топливо применялся в некоторых двигателях внутреннего сгорания на заре автомобилестроения, пока его не вытеснили нефтепродукты. Так как спирт экологически чище традиционных видов жидкого топлива, то инженеры и технологи не оставляют надежды вернуть его на автомобиль не только в виде технических жидкостей, но и как топливо для двигателей.
Автомобили на электрической тяге - хороший козырь любителей чистого воздуха. Но дороговизна и малый запас хода являются плохими помощниками в широком распространении. Гибридные силовые установки отчасти нивелируют это противоречие, но широкого распространения пока так и не получили.
Много мало не бывает
Европейский союз все пристальнее присматривается к автопоездам с увеличенными габаритами и полной массой - знаменитым скандинавским сцепкам. Автопоезда длинной 25,25 м и полной массой 60 т, не вписывающиеся в стандарты большинства европейских стран, активно используются в Швеции, Финляндии и с 2000 г. в Голландии. Уже несколько лет 150-кубовые автопоезда активно используют российские международные перевозчики на северо-западном направлении. Кроме чисто экономической выгоды для перевозчиков за дополнительные тонны и объемы перевезенного груза, существует и государственная выгода - уменьшается нагрузка на дороги и окружающую среду. При повсеместном использовании скандинавских сцепок количество рейсов на единицу объема и веса груза сокращается на 10%, выбросы СО2 грузовым транспортом на 8%. Кроме этого, сокращается количество грузовиков на дороге, уменьшаются транспортные издержки владельцев груза.
Прототип грузовика будущего фирма Scania разработала несколько лет назад. Автопоезд, состоящий из трехосного грузовика и полуприцепа с двухосной подкатной тележкой "Долли", имеет длину 28 м и полную массу 60 т. Подкатная тележка позволяет автопоезду вписываться в те же повороты, что и современная 16,5-метровая сцепка. При использовании такого шасси нагрузка на ось уменьшается, а полезный коммерческий объем увеличивается на 50%. Осталось только ждать изменения в транспортном законодательстве европейских стран, Германии в первую очередь.
12, 24, 42. Кто больше?
Возможно, что уже через несколько лет на грузовиках появится 42-вольтовая электрическая система. Напомню, что европейские грузовики используют сегодня стандарт 24 вольта, а североамериканские производители грузовиков 12-вольтовую систему.
Прогресс на месте не стоит. Все больше электрооборудования и компонентов устанавливается на автомобили для улучшения безопасности, комфорта и экономии топлива. Механические, гидравлические системы вытесняются электроприводом. Электрический привод разрабатывается и разработан для водяных помп, компрессоров, усилителя руля, привода клапанов, тормозов, трансмиссии. И это притом, что современный автомобиль за последние 10 лет уже нашпиговали электроникой и бортовыми компьютерами. Если все же в борьбе за чистоту экологии дело дойдет до установки на грузовиках катализаторов, то потребление ими бортовой электроэнергии вырастет сразу на 1,5 кВт.