В настоящее время, один из стремительно развивающихся отраслей мировой экономики является автомобильный транспорт. Услугами данной отрасли пользуются все сферы экономики любой отдельно взятой страны.
Анализ показывает, что в 2018 году в мире произведено 95051545 автомобилей, за январь – март 2019 г. произведено 7535868 единиц автомобилей. По статистическим данным за одну секунду производятся 2.2 авто / с [1].
Производство и реализация автомобилей составляют существенную долю мировой экономики. По данным автомобильного журнала «Ward’s», общее количество автомобильной техники в мире составляет 1,2 миллиарда единиц [2]. Важно отметить, что это число включает только легковые автомобили, легкие, средние и тяжелые грузовые автомобили, за исключением внедорожных, лесных, специальных и тому подобных транспортных средств.
В первую десятку производителей автомобильной техники входят КНР, США, Япония, Германия, Индия, Южная Корея, Мексика, Испания, Бразилия и Франция. Количество произведенных данными странами автомобилей приведено в табл. 1 [3].
Таблица 1
Страны – лидеры по производству автомобилей по итогам 2018 года |
||
1 |
Китай |
27 767 615 шт. |
2 |
США |
11 328 441 шт. |
3 |
Япония |
9 575 215 шт. |
4 |
Германия |
5 368 278 шт. |
5 |
Индия |
5 174 401 шт. |
6 |
Южная Корея |
4 028 129 шт. |
7 |
Мексика |
3 916 468 шт. |
8 |
Испания |
2 798 983 шт. |
9 |
Бразилия |
2 746 376 шт. |
10 |
Франция |
2 191 450 шт. |
Основными рынками реализации легковой и коммерческой автомобильной техники являются: Китайская народная республика, где в 2018 году было реализовано 27 млн 732 тыс. машин и занимает первое место . Второе по величине мировым автомобильным рынком остается Америка с показателем 17 млн 292 тыс. машин, автомобильные рынки стран Западной Европы составляют 16 млн 153 тыс., страны Восточной Европы – 4 млн 243 тыс., страны Южной Америки – 3 млн 245 тыс., Японии – 5 млн 203 тыс. единиц, Канады – 2 млн 018 тыс. единиц, Кореи – 1 млн 177 тыс. единиц [4]. Здесь также следует отметить, что транспортные средства японских, германских и американских производителей пользуются большой популярностью среди потребителей всего мира. В табл. 2 приведен список самых востребованных по итогам 2018 года автомобилей.
В месте с тем, в настоящее время перед автомобильными компаниями стоят ряд задач, решение которых влияют на будущее мировую автопромышленную и связанных с данной сферой смежных отраслей.
Условно проблем связанных с автомобильным транспортом можно разделить на три составляющих. Схематическое изображение отмеченных проблем приведены на рис. 1.
К проблемам связанным с двигателями внутреннего сгорания относятся: токсичность выхлопных газов, дымность, уровень шума, отработанные моторные масла, использованные охлаждающие жидкости и кислоты, резино-технические материалы и т.п [5].
Таблица 2
Топ-10 самых продаваемых авто 2018 года |
||
1 |
Toyota Corolla |
1 181 445 шт. |
2 |
Ford F-Series |
1 080 757 шт. |
3 |
Toyota RAV4 |
837 624 шт. |
4 |
Honda Civic |
823 169 шт. |
5 |
Volkswagen Tiguan |
791 275 шт. |
6 |
Volkswagen Golf |
789 519 шт. |
7 |
Honda CR-V |
747 646 шт. |
8 |
Volkswagen Polo |
725 463 шт. |
9 |
Toyota Camry |
661 383 шт. |
10 |
Chevrolet Silverado |
651 090 шт. |
Проблема токсичности выхлопных газов и дымность являются следствием несовершенства конструкции двигателя внутреннего сгорания.
В настоящее время, основными критериями при производстве, сертификации автомобильного двигателя государственными органами и эксплуатации выступают Европейские нормы «ЕВРО». В табл. 3 приведены европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей.
Рис. 1. Проблемы автомобильного транспорта
Следует отметить, что данные ограничения выбросов в атмосферу токсичных газов ЕВРО-6 вступили в силу с 1 января 2014 года в Евросоюзе и распространяются на все современные тяжелые грузовые автомобили.
Таблица 3
Европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей, г/км [6]
Стандарт |
СО |
TНС |
NMHC |
NOx |
HC+NOx |
PM |
P [г/km] |
Дизельный двигатель |
|||||||
ЕВРО-5 |
0,50 |
- |
- |
0,180 |
0,230 |
0,005 |
6х1011 |
ЕВРО-6 |
0,50 |
- |
- |
0,080 |
0,170 |
0,005 |
6х1011 |
Бензиновый двигатель |
|||||||
ЕВРО-5 |
1,0 |
0,10 |
0,068 |
0,060 |
- |
0,005* |
- |
ЕВРО-6 |
1,0 |
0,10 |
0,068 |
0,060 |
- |
0,005* |
6х1011 |
*До введения ЕВРО-5, легковые автомобили менее 2500 кг сертифицировались, как легкие коммерческие автомобили категории N1–I ** Применяется только к транспортным средствам с системами непосредственного впрыска |
|||||||
Условные обозначения: СО – углекислый газ, ТНС – углеводород, NMHC – летучие органические вещества, NOx – оксид азота, PM – взвешенные частицы. |
По сравнению с ЕВРО-5 в новом стандарте ЕВРО-6 примерно на 67 % снижено предельно допустимое значение твердых частиц в выхлопных газах грузовых автомобилей, а предельно допустимое значение выбросов оксида азота на 80 %.
Кроме того, нужно отметить, что двигатели внутреннего сгорания не совсем эффективны в полном смысле слова. Они постоянно теряют тепло в системе охлаждения и еще больше через выпускную систему, поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием никогда не используют более 38 % химической энергии, заключенной в топливе для полезной работы, заключающийся в движении автомобиля. Дизели немного лучше, имея максимальную эффективность около 42 %. Но некоторые двигатели имеют значительно худшие показатели, связанные с их внутренними «паразитными» потерями. Эти потери обусловлены всасыванием, трением, сопротивлением воздуха и могут быть очень значительными [7].
Для соответствия к предъявленным ЕВРО нормам, а также для компенсации недостатков, имеющиеся в конструкции двигателей, автопроизводители предпринимают меры по их совершенствованию. В частности, к таким мерам относится совершенствование газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Главная функция распределительного вала – управления клапанным механизмом. Форма или профиль кулачков распределительного вала является основным фактором, определяющим рабочие характеристики двигателя [8].
Эффективная организация газообменного процесса в двигателе определяется через коэффициент наполнения двигателя, что обеспечить своевременное поступление горючей смеси и повысит коэффициент наполнения цилиндров.
.
Значение коэффициента наполнения зависит от давления воздуха или горючей смеси в конце процесса всасывания. Чем выше данный коэффициент тем выше коэффициент наполнения. Высокий коэффициент наполнения приводит к полному сгоранию горючей смеси и снижению уровня отравляющих газов.
Увеличение количества отработанных – остаточных газов в цилиндре, оказывает вредное влияние к коэффициенту наполнения цилиндра свежим зарядом. В результате снижается значение коэффициента наполнения цилиндра, ухудщая не только экологические показатели, но и технические.
Одним из путей обеспечения требуемого уровня газообменного процесса является увеличение числа клапанов и распределительного вала. Ниже в рисунках указаны практикуемые системы расположения клапанов.
Некоторые производители, в частности Компания «Maserati» в своих автомобилях практикует шестиклапанный газораспределительный механизм, с двумя распределительными валами, рис. 3.
Рис. 2. Схема расположения клапанов в цилиндре
Рис. 3. Шестиклапанный газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания Компании «Maserati»
В целом, для соблюдения соответствия к ЕВРО нормам производителями используется инновационные технологии для ДВС и революционные решения в сфере нейтрализации отработавших газов. Со времени первого стандарта до момента введения ЕВРО-5 и -6 удалось добиться многократного снижения выброса вредных веществ, в том числе окиси углерода CO (угарного газа) – от 2,72 до 9,3 раза, оксидов азота (NOx) от 2,4 до 7,9 раза, взвешенных частиц – от 20 до 50 раз.
ЕВРО-6 направлен против вредоносного влияния на здоровье людей и окружающую среду дизельных двигателей, прежде всего против высокого уровня содержания оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу при их работе.
Совершенствования газораспределительного механизма путем увеличения числа клапанов и распределительного вала имеют ряд преимущества и недостатков.
Увеличение числа клапанов благотворно влияет на процессы впуска свежего заряда, выпуска отработанных газов и увеличивает коэффициент наполнения цилиндра. Однако, увеличивает структурных элементов, способствует повышению общего веса двигателя, усложнению привода газораспределительного механизма, увеличению времени на техническое обслуживание и ремонта данного механизма, а также увеличивает цены силовой установки.
Библиографическая ссылка
Юсупов Б., Нарзуллаев К. ЗНАЧИМОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ АВТОТРАНСПОРТА // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-2. – С. 110-114;URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=1968 (дата обращения: 03.10.2024).