Повышение топливной экономичности и снижение уровня выбросов СО2 становится наиболее актуальной проблемой для автопроизводителей в связи с постоянным ростом цен на бензин и угрозой глобального потепления. Многие ведущие фирмы ведут разработку автомобилей с расходом топлива 3 л/100 км и даже 1 л/100 км. В этой связи в ближайшем будущем ожидается значительное снижение веса автомобилей и повышение эффективности работы их двигателей и трансмиссий. Все системы и агрегаты новых автомобилей будут разрабатываться с учетом минимизации потребления энергии. Есть все основания полагать, что благодаря применению новых прогрессивных технологий топливная экономичность автомобилей в течение ближайших 10-15 лет повысится на 20-30%.
За последние 100 лет средняя температура воздуха у поверхности земли повысилась на 0,3-0,6°С. По версии некоторых ученых, глобальное потепление климата земли — это результат роста выбросов в атмосферу углекислого газа (С02), связанных с жизнедеятельностью человека. Повышенное содержание С02 в атмосфере усиливает «парниковый эффект», задерживает больше солнечного тепла, чем нужно. Если не предпринимать никаких действий по ограничению выбросов СО2, в течение следующих 100 лет температура может повыситься на 3-4°С. Это может обернуться для нашей планеты мировой катастрофой, вызвав рост стихийных бедствий (бурь, ураганов, наводнений, лесных пожаров) и повышение уровня океанов. Последнее обстоятельство наиболее опасно, т.к. его результатом будет исчезновение территорий многих стран, в том числе индустриально развитых.
Снижение содержания С02 в «выхлопе» авто мобильных двигателей — одна из основных задач автомобильной промышленности, так как мировой автопарк выбрасывает в атмосферу 15-20% всех антропогенных выбросов С02. Выбросы углекислого газа прямо пропорциональны расходу топлива автомобилей: чем меньше расход топлива, тем чище «выхлоп».
Согласно исследованиям международной организации по экономическому сотрудничеству (OECD), величина общих выбросов СО2 на нашей планете составляет 800 млрд. тонн в год. Из них 770 млрд. т (или 96%) приходится на различные природные источники, а 30 млрд. т (или 4%) — это выбросы, обусловленные деятельностью человека.
В настоящее время не существует международных требований по расходу топлива и нормам выброса С02 легковых автомобилей. Однако, ввиду важности проблемы сохранения окружающей среды, правительства ряда стран, в частности Германии, постановили: к 2005 году все виды транспорта должны снизить расход топлива и выбросы С02 на 25% по сравнению с теми же значениями 1990 года.
Основные пути повышения топливной экономичности автомобилей
Чтобы понять, насколько можно повысить топливную экономичность, нужно рассматривать автомобиль в целом, как единую систему. Динамические свойства, легкость управления, безопасность, комфорт, надежность, вместимость и грузоподъемность, размеры, дизайн, цена — вот перечень основных свойств автомобиля, важных для потребителя и одновременно влияющих на топливную экономичность.
Автомобиль также должен удовлетворять всем законодательным нормам и требованиям (например, требованиям к уровню пассивной безопасности), т.к. все эти требования очень сильно влияют на конструкцию автомобиля, применяемые технологии и, в конечном счете, на топливную экономичность. Производители должны найти оптимальный компромисс между этими противоречивыми требованиями, чтобы выпускать автомобили, которые были бы привлекательными для потребителей и по цене, и по эксплуатационным свойствам.
Существуют две основные концепции снижения расхода топлива: повышение общей эффективности узлов и агрегатов (двигателя, трансмиссии, привода...), чтобы обеспечить больше полезной работы при определенном расходе топлива, или снижение затрат энергии автомобиля на преодоление сопротивлений движению (инерции, аэродинамического сопротивления, сопротивления качению), а также на функциони-рование дополнительных потребителей энергии. Основные факторы, влияющие на расход топлива автомобилей, показаны на рисунке. Практически на всех современных автомобилях применяются двигатели, работающие на бензине или дизельном топливе. Около 2/3 энергии, получаемой при сгорании топлива, тратится в выхлопной системе, системе охлаждения и на преодоление сил трения. Теоретически, бензиновые и дизельные двигатели могут преобразовывать всю топливную энергию в полезную работу. В действительности, из-за термических и механических потерь, затрат энергии на работу различного оборудования КПД двигателей не превышает 40-50% у лучших дизельных двигателей. При этом определенная часть полезной работы двигателя расходуется на преодоление сил трения в трансмиссии и других узлах привода. В результате только 12-20% исходной энергии идет на преодоление сопротивления движению автомобиля,
Во время движения автомобиля по городу режим работы двигателя постоянно меняется, что прямо отражается на расходе топлива. При движении в городском цикле около 80% энергии тратится на преодоление инерции и сил сопротивления качению, которые зависят непосредственно от веса автомобиля. Таким образом, масса автомобиля оказывает существенное влияние на расход топлива, особенно при движении в городе. Именно поэтому задача снижения веса является ключевой в таких известных исследовательских проектах, как создание сверхлегкого кузова (ULSAB-AVC), партнерство по созданию автомобиля нового поколения (PNGV) и других.
Очевидно, чтобы уменьшить расход топлива, необходимо снизить вес автомобиля, уменьшить сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Однако наибольшие резервы таятся в двигателе. Изучение последних достижений мирового авто-мобилестроения дает возможность вычленить для каждой системы автомобиля наиболее значимые технологии и способы снижения расхода топлива.
Заключение
Как видно из приведенных исследований в настоящее время выделяются различные виды транспорта, используемых для передвижения: трубопроводный, железнодорожный, морской, речной, автомобильный, авиатранспорт. Каждый обладает своими преимуществами для использования и проблемами с точки зрения экологичности. Поэтому многие ученые занимаются проблемами снижения выбросов или переходом на альтернативные способы передвижения.
Нефть и нефтепродукты являются главным источником бед для экосистем земли. Катастрофы при перевозке, выбросы отработанного топлива, выхлопные газы. Сами того не замечая мы губим и изменяем нашу природу до неузнаваемости. Исчезают различные виды животных, разрушаются экосистемы, проявляются мутации, все это отразится вскоре на нас. Поэтому требуется разработка различных альтернативных видов топлива, и видов транспорта и внедрение их в жизнь.
Список используемой литературы.
1. Вишаренко В.С., Толоконцев Н.А. Экологические проблемы городов и здоровье человека. – Л.: Знание, 1982, - 32 с.
2. Земля людей. Круглый стол по проблеме «Человек и природа» Выпуск 5. М.: Знание, 1983, - 33 с. Народный университет, Естественнонаучный факультет.
3. Лебедева М.И., Анкудимова И.А. Экология: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамбовского государственного технического университета, 2002.
4. Лось В.А. Человек и природа. Над чем работают, о чем спорят философы. – М.: Политиздат, 1978, - 224 с.
5. Общая экология. Учебное пособие /С.С. Маглыш. - Гродно: ГрГУ, 2001.
Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза. Учебное пособие /СПбГУАП. СПб., 2004.