XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

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 / сек [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 таблице №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 таблице №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 рисунке№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 таблице №3 приведены европейские стандарты выхлопных газов для легковых автомобилей.

Рисунок 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].

Эффективное 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.

Рисунок 2. Схема расположения клапанов в цилиндре

Некоторые производители, в частности Компания «Maserati» в своих автомобилях практикует шестиклапанный газораспределительный механизм, с двумя распределительными валами, рисунок 3.

Рисунок 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.

Список литературы

Статистика производства новых автомобилей в 2018 году. [Электронный ресурс]. URL: https://auto.vercity.ru/statistics/production/2018/. (дата обращения: 15.03.2019 г.).

Сколько всего автомобилей на земле? [Электронный ресурс]. URL: https://top-tuning.ru/avtonovosti/. (дата обращения: 14.03.2019 г.).

Статистика производства новых автомобилей в 2018 году. [Электронный ресурс]. URL: https://auto.vercity.ru/statistics/production/2018/. (дата обращения: 15.03.2019 г.).

Мировая статистика автопродаж. [Электронный ресурс]. URL: https://proautomoto.com/category/188-2018. (дата обращения: 14.03.2019 г.).

Современные экологические «Евро-6» нормы в автотранспорте. Нарзуллаев К.С., НамИСИ, Узбекистан. / Электронное научно-практическое периодическое издание «Современные научные исследования и разработки», Выпуск № 5 (22). Том 1. Май, 2018 г. с. 458-459.

Экологические стандарты Евро. [Электронный ресурс], URL: http://www.autoopt.ru/. (дата обращения 09.03.2019 г.).

Дэниэлс Дж. Современные автомобильные технологии / Дж.Дэниэлс.-М.: ООО «ИздательствоАСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2003. -223, с. ил.

Холдерман Джеймс Д. и Митчелл Чейз Д. мл. Автомобильные двигатели. Теория и техническое обслуживание. / Москва 2006 г. 650 с., с ил.

Код для цитирования: Скопировать