Выводы по главе 1

Из всех рассмотренных типов двигателя для создания экомобиля целесообразнее всего использовать электрический двигатель так как он обладает следующими преимуществами:

1. Высокий КПД (90% и выше);

2. Высокая надёжность по сравнению с бензиновым и дизельным двигателем;

3. Большой ресурс;

4. Низкий уровень шума в процессе работы;

5. Отсутствие вредных выбросов в атмосферу в процессе работы.

К недостаткам можно отнести необходимость получения или хранения электричества для движения электромобиля, не развитая сеть станций зарядки для электромобилей.

Указанные недостатки, а в частности дорогостоящие и недолговечные аккумуляторные батареи, перечёркивали се достоинства электромобилей и экологический транспорт до недавнего времени не получал широкого распространения.

Технологии не стоят на месте и с появлением новых типов аккумуляторов и возможности получать электричество во время движения используя солнечные батареи и топливные элементы на водороде даст новый толчок в развитии экотранспорта.

Следует отметить, что переходными от бензиновых двигателей к электрическим в автомобилях можно считать гибридные (бензиново-электрические). Они позволяют увеличить КПД автомобиля, и как следствие снизить расход топлива и количество вредных выбросов в атмосферу.

Далее будет производиться выбор и обоснование необходимых элементов конструкции экомобиля и определение их параметров.

2. Обоснование конструкции экомобиля

2.1. Исходные данные

Произведя анализ рынка автомобилей, можно сформулировать следующие требования к параметрам конструируемого экомобиля:

Масса менее 1000 кг. Чем больше масса автомобиля, тем больше энергии требуется для его движения.

Вместимость 4 человека, грузоподъемность 300 кг. При проектировании автомобилей среднестатистический вес человека принимают равным 75 кг. [7]

Максимальная скорость 110 км/ч. Согласно Правилам Дорожного Движения по территории Российской Федерации легковым автомобилем разрешено двигаться со скоростью до 110 км/ч на автомагистралях [6]

Запас хода на одной заправке 150 км. Данное расстояние больше среднего суточного пробега городского автомобиля.

В качестве аналога можно рассмотреть следующие японские автомобили с бензиновыми двигателями объёмом до 1 л. Наиболее востребованными на рынке являются: Toyota Vitz [8], Toyota Passo [9]. Будем использовать параметры этих автомобилей при расчёте экомобиля.

Рисунок 5. Toyota Passo

2.2. Описание конструкции экомобиля

За основу для проектирования экомобиля возьмём автомобиль с бензиновым двигателем. Рассмотрим основные элементы его конструкции и их назначение.

Автомобиль состоит из:

1. Кузова, на котором закреплены все элементы конструкции;

2. Двигателя, который преобразует энергию сгорания топлива в механическое движение;

3. Трансмиссии, которая передаёт вращательное движение выходного вала двигателя к колёсам;

4. Системы охлаждения, которая одновременно является системой обогрева салона

5. Электрооборудования: головной свет, стоп-сигналы, указатели поворота, освещение салона и т.д.

6. Системы подвески, которая обеспечивает комфорт передвижения

7. Тормозной системы.

Кузов серийного автомобиля изготавливается методами штамповки из листовой стали. В качестве перспективного направления можно указать замену металлического кузова на кузов из композитных материалов (углепластиков) с целью уменьшения его массы и, как следствие, уменьшения расхода энергии на движение автомобиля.

Экомобиль должен быть оборудован электрическим двигателем. Чтобы убрать систему трансмиссии, которая обладает КПД, т.е. расходует энергию при её передачи, рекомендуется использовать мотор-колёса. Конструкция автомобиля с 4я веющими мотор колёсами позволяет реализовать систему распределённой тяги, энергия подаётся прямо на колесо минуя потери через систему трансмиссии. Так же появляется возможность реализовать программно: систему антизанос, антипробуксовочную систему и т.д. Это повысит проходимость автомобиля и увеличит его безопасность.

Электрический двигатель, в следствии высокого КПД, мало нагревается, следовательно отпадает необходимость в системе охлаждения двигателя. Но салон автомобиля необходимо отапливать в зимний период, соответственно на смену системы охлаждения придёт система отепления и кондиционирования салона. Она тоже будет полностью электрической.

В системе электрооборудования появится новый элемент – контроллер электродвигателей. Так же рекомендуется замена всех источников света на энергосберегающие светодиодные.

Система подвески серийного автомобиля не претерпит никаких изменений.

В тормозную систему добавится система рекуперативного торможения. Контролер будет переключать электродвигатель в генераторный режим и при торможении будет заряжаться аккумулятор.

Кроме вышеуказанных систем, экомобиль должен включать и новые: аккумуляторную батарею высокой ёмкости, которая должна обеспечить необходимый запас хода и систему подзарядки батарее во время движения. Следует отметить, что аккумуляторная батарея до недавнего времени являлась слабым местом любого электромобиля, но применение аккумуляторных батарей нового типа и системы подзарядки аккумуляторов на ходу позволит решить эту проблему.