Экология, окружающая среда и человек - [33]

В 1998 г. на Заволжском моторном заводе разработано семейство новых двигателей для легковых и малотоннажных грузовых машин. Базовый ЗМЗ—406.10 успешно прошел государственные приемочные испытания на автомобиле ГАЗ—3102 «Волга» и показал хороший результат по сравнению со своими предшественниками: на 100 км пробега он экономит 2 л бензина, а снижение токсичности выхлопов составляет по окиси углерода — 40%, а по углеводородам плюс окислам азота — 25%. Новые моторы имеют 4 клапана на цилиндр, микропроцессорную систему управления впрыском и зажиганием. Всемирно известные фирмы «Рикардо» (Великобритания) и АВЛ (Австрия) провели экспертизу двигателя и подтвердили его соответствие современным мировым стандартам. Завод выпускает 4- и 8-цилиндровые автомобильные моторы.

В ближайшие 5—10 лет рынок новых машин должны завоевать модели с двигателем прямого впрыска топлива, который обеспечивает расход топлива на уровне дизельных двигателей и скоростные характеристики спортивных машин на бензиновом ходу. Компания «Мицубиси моторе» выпускает машины с двигателями нового класса. Однорядный, 4-цилиндровый двигатель с рабочим объемом 1,8л, не имеющий камеры предварительного смешения, отличается от аналогов с предкамерным впрыском вдвое большей степенью сжатия (20:1), способен работать при соотношении в смеси 40:1, более стабилен на малых оборотах. Благодаря этому на 25% повышается экономия топлива в городских условиях, на 8% снижается потребление топлива при движении со скоростью свыше 120 км/ч по сравнению с обычными бензиновыми двигателями и на 85% увеличивается мощность по сравнению с дизельными аналогами.

В 2000 г. инженеры французской группы Р51, в которую входят «Пежо» и «Ситроен», сконструировали на базе серийного двухлитрового бензинового двигателя мотор HPI, который на 20% экономичнее конвейерного аналога. Достигаются такие показатели благодаря устойчивой работе мотора на сверхбедной смеси (до 30:1), строгой дозировке ее компонентов (давление воздуха достигает 100 бар против традиционных 35 бар) и организации вихревого «антициклического» (по часовой стрелке) движения смеси в камере сгорания, обеспечивающей послойное ее сгорание. Главное достоинство двигателя — экологичность, содержание в выхлопных газах самое минимальное (табл. 3).

Таблица 3Токсичность выхлопа HPI при движении по смешанному циклу, г/кг
Требования к двигателю	Окись углерода	Углеводороды	Окислы азота
Двигатель НР1	0,5	0,075	0,06
Евро-3 (с 2000 г.)	2,3	0,2	0,15
Евро-4 (с 2005 г.)	1	0,1	0,08

В мировом моторостроении доминируют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Но ведутся поиски альтернативных решений. Одно из наиболее оригинальных — двигатель внешнего сгорания, или так называемый двигатель Стирлинга. Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что работает такой мотор почти бесшумно и практически на любом топливе. Токсичность отработанных газов очень низкая, да и расход топлива примерно равен расходу дизеля с непосредственным впрыском. Однако для получения хотя бы средних значений удельной мощности требуются очень высокие рабочие температуры и, как следствие, дорогие жаропрочные материалы. Конструкция двигателей Стирлинга весьма замысловата, для них нужна сложная аппаратура управления. Все это делает такие моторы весьма дорогими как в производстве, так и в эксплуатации.

Российские ученые создали принципиально новую технологию работы автомобильного поршневого двигателя, не имеющего аналогов в мире. В основу разработки положено открытое группой ученых во главе с членом-корреспондентом РАН Ю. Васильевым и профессором Ю. Свиридовым явление С-процесса — молекулярного смесеобразования со 100%-ным испарением бензина. В двигатель поступает сухая безвоздушная газовая смесь (бензогаз), которая сгорает полностью и быстро. Выхлоп такого двигателя экологически чист. В результате отпадает необходимость в дорогостоящих технологиях, связанных с нейтрализацией выхлопов. С-процесс с гомогенным горением может быть внедрен на серийных отечественных двигателях.

Российские автомобили станут бесшумными и смогут ездить со скоростью иномарок, используя изобретение Г. Гребенюка. В зубчатом сцеплении крутящий момент, передаваемый от двигателя к колесам, ограничен прочностью зуба. Гребенюк сделал зуб особой формы (в торце — окружность, а в нормальном сечении — элолипс), а также уменьшил его высоту (она почти равна ширине), благодаря чему прочность увеличилась почти в 10 раз. В эвольвентой передаче, которая обычно установлена в коробке передач автомобиля, зубья в шестерне сцепляются по линии, что сопровождается небольшим ударом. Отсюда шум. Вот в том варианте сцепления, который предложил Гребенюк, площадь контакта гораздо больше. Поэтому его шестерня работает и более плавно и тише, а главное, передает усилия (крутящий момент) от двигателя на колеса в пять—десять раз больше. Заинтересовались изобретением и западные фирмы, в частности «Мерседес» и «Ауди».

В 2004 г. Правительство России подготовило проект постановления, направленного на повышение экологической безопасности автомобильной техники «О повышении экологической безопасности автомобильной техники, вводимой в эксплуатацию на территории РФ» и соответствующий проект технического регламента. Эти документы предусматривают введение экологической классификации на автомобили как производимые в стране, так и ввозимые из-за границы. Ужесточаются требования к качеству моторного топлива в соответствии с международными стандартами. Документы увязывают действующие экономические механизмы, например плату за загрязнение, с экологическим классом автомобиля и устанавливают запрет на ввоз автотранспорта, не соответствующего экологическому классу России.