Перспективные направления развития технологий на автомобильном транспорте

№46-2,

технические науки

Рассмотрены подходы к совершенствованию рабочих процессов автомобильных ДВС. Описаны возможные направления применения технологии слежение за взглядом на автомобильном транспорте.

Похожие материалы

Все направления научно-технического развития на транспорте взаимосвязаны [1-5]. Наиболее преспективными на данный момент направлениями являются:

  1. Совершенствованием рабочих процессов автомобильных ДВС;
  2. Применение технологии eye-tracking на автомобильном транспорте.

Совершенствованием рабочих процессов автомобильных ДВС. Развитие современного автомобильного двигателестроения происходит во время постоянно ужесточающихся экологических требований. Наряду с ограничением выбросов токсичных составляющих отработавших газов (ОГ) двигателями внутреннего сгорания (ДВС), изданы европейские директивы по сокращению выбросов диоксида углерода. Это вызывает необходимость постоянной работы над совершенствованием рабочих процессов автомобильных ДВС, в том числе расширения спектра автомобильных топлив. В качестве моторного топлива для ДВС все шире используются сжиженный углеводородный и природный (как компримированный, так и сжиженный) газы. Их положительные свойства хорошо известны: более широкие концентрационные пределы воспламенения, лучшие антидетонационные свойства, меньшая стоимость по отношению к бензину и дизельному топливу. В настоящее время чаще всего реализуется концепция двухтопливного двигателя. Суть ее заключается в том, что на автомобиль с бензиновым ДВС устанавливается газобаллонное оборудование, обеспечивающее работу двигателя на газе. При этом газовое топливо имеет специфические физико-химические свойства, отличные от бензина. Это обстоятельство необходимо максимально учитывать, чтобы повысить эффективность использования газа в транспортных ДВС. В этой связи крайне актуальными являются вопросы грамотного монтажа и настройки газобаллонного оборудования

Сокращению расхода топлива нефтяного происхождения ДВС и улучшению их экологических показателей может способствовать использование водорода. Однако, широкому применению водорода в качестве топлива ДВС препятствует ряд серьезных проблем: относительная дороговизна его получения в больших количествах, сложность хранения его запасов на борту транспортного средства и др. Поэтому при современном уровне развития техники и инфраструктуры наиболее целесообразно использовать водород лишь как добавку к другим видам топлива.

Хорошие результаты с точки зрения энергоэкологических показателей двигателя дают добавки в бензовоздушную смесь водородосодержащегого синтез-газа, достаточные количества которого могут быть сгенерированы непосредственно на борту автомобиля.

Это обеспечивает возможность использования высоких степеней сжатия в ДВС с искровым зажиганием, что благоприятно сказывается на топливной экономичности двигателя. И пропан, и бутан лучше бензина смешиваются с воздухом, поэтому в процессе смесеобразования готовится более гомогенная топливовоздушная смесь, которая более полно сгорает в двигателе. Последнему обстоятельству также способствуют более широкие пределы воспламенения углеводородных газов. При использовании газа в качестве топлива для автомобильных двигателей исключается возможность попадания жидкой фазы в цилиндры ДВС, вследствие чего снижается смывание масляной пленки со стенок цилиндра и замедляется изнашивание цилиндропоршневой группы. Срок службы моторного масла увеличивается в 1,5…2 раза, а расход его в эксплуатации уменьшается на 15…20 %.

Природный газ как моторное топливо обладает рядом преимуществ. Так, он содержит меньше углерода (массовая доля в топливе 0,794 против 0,85 у бензина), что способствует снижению концентрации CO2 в отработавших газах. По сравнению с дизельными двигателями у ДВС, использующих в качестве топлива природный газ, CO2 меньше на 13 %, а по сравнению с бензиновыми двигателями – на 25 %. Газообразное состояние природного газа позволяет эффективно проводить процесс смесеобразования. Поскольку плотность метана меньше, чем у воздуха, постольку это обеспечивает безопасность применения природного газа – при аварийных ситуациях газ уходит в верхние слои атмосферы. Также как и СУГ природный газ обладает высокой детонационной стойкостью. Природный газ как моторное топливо обладает рядом преимуществ..

Однако природный газ обладает рядом недостатков. К ним, в частности относятся: - хранение на борту транспортного средства под высоким давлением или при криогенных температурах требует довольно внушительных по габаритам и массе баллонов или баков , что приводит к сокращению пробега автомобиля между заправками; - низкая, по сравнению с бензином, температура горения, что приводит к увеличению времени прогрева каталитического нейтрализатора Однако, если максимальное значение эффективного КПД двигателя при работе на водороде выше, чем при работе на бензине, то эффективная мощность заметно падает. Последнее обусловлено очень низкой плотностью водорода, что приводит к уменьшению наполнения двигателя топливом. Например, при стехиометрическом составе смеси газообразный водород, подаваемый вместе с воздухом, занимает почти 30 % объема цилиндра, тогда как распыленный и испаренный бензин – только 2…4 %. В целом перевод на водород вызывает снижение мощности двигателя в среднем на 20…25 %. Температура воспламенения водородных смесей выше, чем углеводородных, однако благодаря более низким значениям энергии активации для воспламенения водорода требуется меньшее количество энергии. Минимальная энергия воспламенения водорода составляет 0,02 мДж против 0,28 мДж у бензина и 0,23 мДж у метана. Водородовоздушные смеси характеризуются высокой скоростью сгорания в двигателе, причем в стехиометрической области сгорание протекает практически при постоянном объеме. Мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов на предприятиях автомобильного транспорта, являются приоритетными. К ним относится, в том числе, перевод автомобильного транспорта к использованию в качестве топлива углеводородных газов. В этой связи лица связанные с эксплуатацией газомоторных движителей должны знать технические требования к газобаллонному оборудованию, устанавливаемому на транспортное средство, его монтажу и настройке, уметь определять основные неисправности газобаллонных систем и давать заключения о методах их устранения.

Применение технологии eye-tracking на автомобильном транспорте. Eye-tracking – технология, которая позволяет отслеживать движение взгляда человека. Eye-tracking может быть использован на автотранспорте для решения следующих задач безопасности движения:

  1. создание устройства бдительности, а также методик мониторинга бдительности водителя;
  2. отслеживание направление взгляда водителя (если водитель отвлечет внимание от дороги дольше чем на несколько секунд, автомобиль предупредит его об этом звуковым сигналом);

Для решения указанных выше задач необходимо измерение следующих параметров: амплитуда; частота морганий; часть времени, когда глаза закрыты (моргание). Данные параметры могут быть определены в реальном режиме времени, на основе координат взгляда водителя, возвращаемых eye-трекером. Одной из основных составляющих методики мониторинга бдительности является база правил оценки бдительности водителя на основе параметров, измеряемых eye-трекером.

Список литературы

  1. Васильев С.Н., Рыбанов А.А. Исследование программных средств оптимальной укладки грузов в транспортное средство // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 2. № 32. С. 14-18.
  2. Лебединский А.И., Рыбанов А.А. Автоматизация мониторинга топлива в резервуарах азс на базе измерительного комплекса «Струна» с целью повышения эффективности принимаемых решений специалистом отдела логистики // Молодой ученый. 2014. № 7. С. 35-40.
  3. Моисеев Ю.И., Билялов М.Х., Рыбанов А.А. Система идентификации водителя на примере туристического междугороднего автобуса Волжанин 5285 // Вестник магистратуры. 2013. № 5 (20). С. 63-67.
  4. Моисеев Ю.И., Писарев К.А. Тахоконтроль как инструмент повышения безопасности движения автотранспорта // Автомобильная промышленность. 2014. № 3. С. 22-23.
  5. Моисеев Ю.И., Рыбанов А.А. Подходы к автоматизации деятельности автошкол и количественной оценке навыков вождения // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 43. С. 17-21.