Пластмасса в кузовах автомобилей. Прогнозирование развития техники дело сложное и рискованное. Вспомним, например, что в 50-х гг. считалось, что эпоха обычных двигателей внутреннего сгорания проходит и наступает время газотурбинных двигателей, что через 10...20 лет на автомобилях бу­дут применяться главным образом газовые турбины. И вот сроки эти давно прошли, а воз и ныне там*, а автомобилестроители неожиданно проявили интерес к роторным двигателям, о которых в те годы мало кто знал.

Так что же, так ничего и нельзя сказать о том, какими будут легковые автомобили в ближайшем будущем? Можно. С уверенностью можно ска­зать, что в ближайшие 10...15 лет легковые автомобили не будут парить над землей, летать, плавать и шагать, а будут двигаться на колесах по доро­гам с твердым и достаточно гладким покрытием со скоростями пример­но такими же, как и сегодня. И тем не менее в них появится много но­вого.

Изменения коснутся одного из основных элементов легкового автомоби­ля — кузова. В нем станет больше пластмассовых деталей. Накоплен уже достаточно большой опыт применения этих материалов в кузовных конструк­циях. Так, в начале 60-х гг. были созданы различные типы специальных автомобилей с пластмассовыми кабинами, кузовами, оперением и другими элементами, а в середине 60-х гг. уже началось их мелкосерийное производство на заводе им. И. А. Лихачева, Брянском и Минском автоза­водах.

Широкое применение пластмасс в кузовах легковых автомобилей позво­лит существенно снизить их массу, обеспечить выпуск многочисленных мо­дификаций, повысить коррозионную стойкость, значительно снизить трудоем­кость изготовления, получить много других положительных эффектов.

Электромобили. В дальнейшем увеличится выпуск легковых электромо­билей — машин с автономными электротяговыми установками, использую­щих электрохимические источники тока — аккумуляторы, топливные элементы и т. д. Идея использования таких установок не нова, первые разработки относятся еще к концу прошлого столетия. В первые годы развития автомо­билей большинство из них были электромобилями. Так, в США в 1899 г. было выпущено около полутора тысяч электромобилей и лишь около тысячи ав­томобилей. Однако в дальнейшем картина резко изменилась, но об электро­мобилях не забыли.

При получении и использовании электроэнергии, необходимой для дви­жения электромобиля, суммарное отрицательное влияние на окружающую среду в 7 раз меньше, чем при работе автомобилей с двигателем внутрен­него сгорания. Кроме того, замена ДВС электротяговой установкой упро­щает конструкцию автомобиля, поскольку отпадает необходимость в систе­мах охлаждения, смазки, зажигания, пуска. Электродвигатель необязательно размещать в моторном отсеке, его можно расположить, например, около ве­дущих колес — это так называемые электромоторколеса, тогда не будет нужна и механическая трансмиссия (сцепление, коробка передач и т.д.). При использовании электромоторколес автомобиль легко сделать полнопри­водным. Однако на пути широкого применения таких конструкций имеются немалые трудности, поскольку пока еще нет легких, компактных и дешевых электродвигателей, обладающих необходимым для автомобилей скоростным и силовым диапазоном.

Сегодняшние электродвигатели либо являются скоростными и не обеспе­чивают возможности получения большого крутящего момента, необходимого при движении с малой скоростью в тяжелых условиях, либо являются высокомоментными, и тогда они не обеспечивают возможность движения с большими скоростями, и в том и в другом случае электродвигатель надо дополнять ступенчатым редуктором (коробкой передач), а это усложняет конструкцию электромобиля.

Есть у электромобилей и другие недостатки. Они связаны главным об­разом с отсутствием компактных и емких источников электроэнергии. По максимальной скорости и динамике разгона электромобили существенно уступают автомобилям. Стоят они также значительно дороже. Сегодня еще единственным доступным источником энергии служат свинцовые аккумуля­торные  батареи,   не  отвечающие  большинству  требований  эксплуатации.

Все больше увеличивается интерес и к использованию на электромо­билях топливных элементов — важнейшей части электрохимического гене­ратора, обеспечивающих преобразование химической энергии в электри­ческую. Идея создания топливных элементов была высказана еще в начале XIX в. английским физиком У. Р. Гровом, однако ее практическое применение осуществлено лишь в бО-х гг. нашего столетия почти одновременно в СССР, США, Франции и Англии.

Практическое применение уже получили топливные элементы, в которых в качестве топлива, окислителя и электролита используются соответ­ственно водород, кислород и щелочь. Удельная мощность их составляет до 280 Вт/кг, срок службы — несколько тысяч часов. Недостаток этих элементов — сложность хранения водорода на электромобиле.

В настоящее время имеются принципиальные возможности и доказана целесообразность создания легкового электромобиля пока только для город­ского использования. Силовая установка такого транспортного средства должна состоять из пусковой (разгонной) аккумуляторной батареи и блока низкотемпературных топливных элементов на жидком топливе и кислороде воздуха в качестве окислителя.

Электроника на автомобиле. К числу важнейших факторов, определяю­щих уровень современных автомобилей, относится степень их оснащенности электронными устройствами. Применение электронных систем идет в следую­щих направлениях:

·        электронные устройства, и в том числе с использованием ЭВМ, для непрерывного контроля и выдачи текущей информации об эксплуатационных показателях автомобиля (например, текущий расход топлива, целесооб­разность включения той или иной передачи, оптимальный режим движения и т. д.); к этой же категории относятся системы диагностирования состоя­ния агрегатов;

·        электронная аппаратура управления зажиганием, топливоподачей и уст­ройствами, обеспечивающими снижение токсичности отработавших газов двигателя;

·        электронные устройства для систем управления агрегатами трансмис­сии, тормозными системами и другими элементами.

Применение электронной аппаратуры в системах управления агрегатами автомобиля заслуживает особого внимания, так как создает возмож­ность улучшения их показателей и влечет за собой изменение конструк­ции самих агрегатов. Современная автомобильная электронная система управления фактически является комплексом собственно электронной аппа­ратуры и управляемых ею исполнительных устройств.

Любой автоматический или полуавтоматический агрегат автомобиля содержит силовой исполнительный механизм и систему управления им. В за­висимости от наличия того или иного источника энергии исполнительные механизмы выполняются с пневматическим, гидравлическим, электромеха­ническим или электромагнитным приводом.

При   использовании   для   управления   исполнительными   механизмами  электронных систем автоматики связующими элементами между выходными цепями их электронных блоков и исполнительными устройствами является командная электромагнитная или электромеханическая аппаратура управ­ления.

Наиболее широкое применение в автомобилях находят исполнительные механизмы с гидравлическим приводом, типичным примером которых яв­ляются гидроцилиндры включения фрикционов гидромеханических передач. Управление этими цилиндрами осуществляется с помощью клапанов или зо­лотниковых устройств, на которые в случае применения электронной сис­темы управления воздействуют командные приводные электромагниты.

Исполнительные механизмы с электромеханическим или электромагнит­ным приводом применяются в основном для воздействия на такие агрегаты, управление которыми не требует создания больших усилий в приводе (на­пример, для управления приводом сцепления, для переключения передач в коробке и т.д.).

Электронные системы управления, создаваемые на базе микропроцессо­ров, могут реализовывать различные алгоритмы управления вследствие соот­ветствующего изменения записи команд в элементах памяти системы. Осо­бенно перспективным является применение в системах управления агрега­тами автомобилей однокристальных ЭВМ.

Электронная система управления, например, коробкой передач позволяет увеличить скорость переключения передач, что приводит к улучшению дина­мичности автомобиля, резко уменьшает усилие, необходимое для переключения (меньше утомляется водитель); предотвращаются ошибочные дейст­вия водителя, могущие привести к поломкам (например, включение пере­дачи заднего хода при движении автомобиля вперед на большой скорости); уменьшается износ деталей коробки передач.

Одной из основных особенностей развития электронных систем управ­ления коробками передач является использование в качестве критерия оптимальности параметров, характеризующих топливную экономичность автомобиля. Известно, что при обычной конструкции коробки передач мо­менты переключения выбираются водителем субъективно и весьма часто движение автомобиля происходит на неоптимальных с точки зрения топливной экономичности режимах. Автоматическое электронное управление коробкой передач может дать 10%-ную и более экономию топлива.

Система ночного видения. Известно, что вождение автомобиля ночью составляет примерно 28% общего времени движения и в это время происхо­дит около половины числа несчастных случаев при дорожно-транспортных происшествиях. Поэтому разработка устройств, обеспечивающих водителю нормальные условия видимости обстановки ночью, в тумане, при сильном снегопаде и большой запыленности воздуха, является весьма актуальной.

После того как в ряде стран рассекретили сведения по военной технике ночного видения, развернулись работы по созданию системы ночного виде­ния для гражданских автомобилей. Эффективность такой системы очень велика: она обнаруживает пешехода, одетого в темную одежду, ночью на расстоянии до 450 м, в то время как водитель с нормальным зрением мо­жет увидеть его при ближнем свете главных фар на расстоянии лишь 80 м, а при дальнем свете— 160 м.

Прибор, дающий изображение с помощью инфракрасного излучения, работает на принципе восприятия и регистрации изменения температуры объектов, находящихся на дороге перед автомобилем, оснащенным системой ночного видения. Элементами изображения могут быть транспортные сред­ства, люди и животные, деревья, столбы. Отображающая система настолько чувствительна, что может регистрировать разность температур в 0,1°С. Эта система не генерирует сигналы и поэтому не может «ослеплять» встреч­ные машины, снабженные такими же устройствами. Получаемая на экране прибора картинка не зависит от того, включены или нет фары автомобиля.

Системы ночного видения первого поколения способны генерировать изоб­ражение в черно-белом цвете, причем «горячие» объекты представляются черными (или, наоборот, белыми). Однако в устройствах второго поколения изображение будет цветным, что позволит распознавать дорожные зна­ки и сигналы светофоров.

Экран системы ночного видения размером примерно 150X250 мм распо­лагается на панели приборов, напротив водителя, рядом со спидометром и другими приборами. Водитель не должен все время смотреть на этот экран. Он пользуется им так, как пользуются зеркалом заднего вида, погля­дывая на него при движении ночью или в тумане, когда возникает опасность наезда на машины, людей и животных.

Наиболее важной и дорогостоящей частью системы ночного видения является датчик, который устанавливается в передней части автомобиля. Его размеры близки размерам звукового сигнала. В настоящее время ведутся работы по совершенствованию компонентов системы с целью уменьше­ния их габаритов и шума при работе, снижения уровня потребляемой энергии.

Опыт эксплуатации системы ночного видения показал, что водитель может использовать ее на протяжении до 35% общего времени вождения автомобиля, в то время как такие все шире применяемые способы повыше­ния безопасности, как надувные подушки и антиблокировочные тормозные устройства, работают сравнительно редко, лишь в случаях фронтального столкновения или экстренного торможения. Такие системы весьма перспек­тивны для пожилых автомобилистов и людей с дефектами зрения — весьма большой и все увеличивающейся категории водителей.

Кроме перечисленных, в ближайшие годы наиболее вероятны следующие направления совершенствования автомобилей: постепенный переход на пол­ноприводные машины со всеми управляемыми колесами; внедрение управ­ляемых систем подрессоривания; отработка и постепенное внедрение двига­телей с керамическими элементами (детали, образующие камеру сгорания), что позволит отказаться от системы охлаждения со всеми вытекающими из этого положительными моментами (уменьшение массы двигателя, упрощение обслуживания), и т. д.