Автомашины технологийн өнөөгийн байдал

Хүний гараар бүтээгдэж улмаар дэлхийг өөрчлөхөд түлхэц болсон техникүүдийн дунд автомашин яах аргагүй эхний байруудын нэгийг эзлэдэг билээ. Хоёр зууныг дамжин бидэнтэй зэрэгцэн оршиж бидний амьдралын салшгүй хэсэг болоод байгаа автомашины технологи хэдхэн жилийн өмнөөс огцом өөрчлөлтийн босгыг даваад байна. 21-р зууны автомашинд дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн тусламжтайгаар түлшийг шатааж ялгарсан энергийг ашиглах технологи голлож байсан. Тэгвэл шинэ зуун гарсанаар дэлхийн эдийн засгийн хямрал, хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулах шаардлага, ойрхи дорнодын орнуудын улс төрийн ээдрээтэй байдал, нефтийн төрлийн түүхий эдийн нөөцийн төсөөлөгдөж буй хомсдолын нөлөөгөөр автомашинд шинэ төрлийн энерги үүсгэгчийг хэрэглэх шаардлага урган гарсан юм. Эрдэмтэд, судлаачид, үйлдвэрлэгч нар автомашиныг хөдөлгөхөд шаардагдах энерги үүсгэгчийн тохиромжтой бөгөөд эдийн засгийн үр ашигтай хэлбэрүүдийг эрэлхийлсний үр дүнд өнөөдөр хайбрид болон цахилгаан автомашинууд бидний ердийн хэрэглээ болоод байна.

Юуны өмнө автомашины энерги зарцуулалтын үр ашгийн тухай товч сонирхоцгооё. Автомашин хэдийгээр бидний амьдралын салшгүй хэсэг боловч өнөөдрийг хүртэл хүний гараар бүтээгдсэн машин, техникүүд дундаас хамгийн үр ашиг муутай нь мөн л энэ автомашин гэдгийг анзаарах хүн цөөхөн байх. Нефтийн төрлийн шатахуунаар ажилладаг автомашины энерги зарцуулалтын үр ашиг дөнгөж 15% орчим байна. Автомашинд түлшний шаталтаас үүсэх энергийг 100% гэж үзвэл түүний 62.4% нь зөвхөн хөдөлгүүр дээр алдагдана. Гэрэл дохио болон замын бөглөрлөөс шалтгаалан түр зогсолт хийх, хөдөлгүүрээ асаалттай орхих тохиолдолд нийт энергийн 17.2% нь ямар ч ашиггүйгээр зарцуулагддаг бол хөдөлгүүрт үүсэх хүчийг дугуйнуудад дамжуулах замд нийт энергийн 5.6% нь алдагддаг. Харин агаарын эсэргүүцэл, инерцийн болон дугуйны үрэлтийн хүчийг давах буюу автомашиныг хөдөлгөхийн тулд нийт энергийн 12.6 хувь, айкодишн, хөгжим тоглуулагч зэрэг төхөөрөмжүүдэд 2.2 % тус тус зарцуулагдаж нийт энергийн 15% хувь нь л зүй зохистойгоор ашиглагддаг байна.

Эдгээрээс түлшний шаталтын энергийг аль болох их хэмжээгээр ашиглахын тулд юуны өмнө хөдөлгүүр дээрх ашиггүй зарцуулалтын хувь хэмжээ (85%)-г бууруулах шаардлагатай нь ойлгогдоно. Дотоод шаталтын хөдөлгүүр нь автомашин болон бусад техникт өргөнөөр ашиглагддаг хамгийн түгээмэл энерги үүсгэгчүүдийн нэг боловч түүний шаталтын технологи нь халалт болон дуу чимээний хэлбэрээр их хэмжээний энергийн алдагдал үүсгэдэг, мөн хөдөлгүүрийн материалын онцлогоос халалтыг тэсвэрлэх чадвар хязгаарлагдмал байдаг нь үндсэн сөрөг тал юм. Үүнээс шалтгаалан өнөөдрийг хүртэл дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн үр ашгийг хангалттай нэмэгдүүлж чадаагүй байгаа бөгөөд хөдөлгүүрийг хичнээн сайжруулсан ч энергийн алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломж хязгаарлагдмал байсан. Үүнээс гадна дотоод шаталтын хөдөлгүүр буюу шаталтын технологи нүүрсхүчлийн болон бусад хорт хийн ялгарал харьцангуй өндөр байдаг, мөн хурд, хүч авах зэрэг жолоолдогын онцлог тохиолдолд дутуу шаталт явагдаж хөдөлгүүрийн үр ашгийг бууруулдаг. Харин автомашинд хайбрид болон цахилгаан тэжээл ашигласнаар дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн дутагдлуудыг арилгаж үр ашгийг хэд дахин нэмэгдүүлэх боломж бүрджээ.

Хайбрид гэдэг нь техникт хосломол, хослосон гэсэн утга санааг илэрхийлдэг. Иймд энергийн хоёр өөр төрлийн эх үүсвэрийг хослуулан ашиглах техникийг хайбрид буюу хосломол хөдөлгүүрт хэмээн нэрлэж болох юм. Хайбрид автомашинд түлшний энергийг бүрэн дүүрэн ашиглах, хөдөлгүүрийн үр ашгийг өндөр хэмжээнд барих зорилгоор шатахуунт хөдөлгүүртэй хамт цахилгаан хөдөлгүүр болон цахилгаан энерги хуримтлуулах батерейг маш ухаалгаар хослуулан хэрэглэж чадсанаар уламжлалт шатахуунт хөдөлгүүр бүхий автомашины дээр дурдсан дутагдалуудыг арилгаж чаджээ. Судалгаагаар хайбрид машиныг уламжлалт машинтай харьцуулахад түлшний зарцуулалт 50-60%, хүлэмжийн хийн ялгарал дунджаар 40% хүртэл хувиар тус тус бага байдаг байна. Цахилгаан хөдөлгүүр нь батерейд хуримтлагдсан цахилгаан энергээр ажиллаж ихэнх тохиолдолд машиныг хөдөлгөхөд дангаараа ашиглагдана. Харин дотоод шаталтын хөдөлгүүрээр үүсгэгдэх энерги нь батерейг цэнэглэхэд зарцуулагдах бөгөөд автомашинд хурд, хүч шаардагдсан үед цахилгаан хөдөлгүүрийг дэмжих хэлбэрээр зарцуулагдана. Батерей бүрэн цэнэглэгдсэн, харьцангуй тогтворжсон буюу бага хурдтай үед шатахуунт хөдөлгүүр зогсолтын байдалд байдаг.

Тэгвэл цахилгаан автомашинд батерейд хуримтлагдсан цахилгаан энергийн тусламжтайгаар цахилгаан хөдөлгүүрээр автомашиныг хөдөлгөх учир үр ашиг муутай шаталтын технологиос бүрэн татгалзаж чадсан юм. Нөгөө талаас дугуйг эргүүлэхэд шаардагдах эргэлтийн хүч үүсгэхэд цахилгаан хөдөлгүүр ашигласнаар энергийн хэмжээг хэрэглээний байдалтай уялдуулан хамгийн үр ашигтай хэлбэрээр тохируулах боломж бүрдэж үр ашгийг хангалттай нэмэгдүүлжээ. Хайбрид автомашинууд уламжлалт автомашинтай адил хурд хүчний үзүүлэлтүүдийг хадгалж чаддаг бол батерейн жин болон энергийн багтаамжаас үүдэн цахилгаан автомашины үзүүлтүүд хангалттай хэмжээнд хүрч чадаагүй байна. Одоогийн байдлаар ихэнх цахилгаан машин нэг удаагийн бүрэн цэнэглэлтээр 150 орчим км зайг туулах чадвартай байгаа юм. Хайбрид болон цахилгаан автомашинд ашиглагдах өөр нэгэн дэвшилттэй технологи нь тоормозны сэргээгдэх систем юм. Энэ систем нь тоормозлох үед үүсэх үрэлтийн хүчийг соронзон орны тусламжтайгаар цахилгаан энергид хувиргаж батерейг цэнэглэхэд ашигладаг. Үүний үр дүнд тоормосны систем дэх энергийн алдагдлыг үндсэндээ арилгаж чадсан юм. Cэргээгдэх тоормоз ашигласнаар түлшний зарцуулалтыг дунджаар 20% хүртэл хэмжээгээр бууруулдаг. Автомашины хөдөлгүүрт үүсгэсэн энергийн үр ашигтай зарцуулалтын хэмжээ ердийн дотоод шаталтат хөдөлгүүр бүхий автомашинд дээрд дурдсанаар 15% байдаг бол хайбрид машинд 30%, туршилтын шатанд байгаа сүүлийн үеийн зарим цахилгаан машинд 60%-д тус тус хүрээд байна.

Хайбрид төрлийн автомашин цоо шинэ зүйл биш бөгөөд цахилгаан хөдөлгүүр зохион бүтээгдэж, үйлдвэрлэлд нэвтэрч эхлэхтэй хамт, 100 жилийн өмнөөс бүтээгдэж, туршигдаж байсан байх юм. Австри-Унгарын зохион бүтээгч инженер Фердинанд Форш 1901 онд шатахуун болон цахилгаанаар ажиллах Mixte хэмээх дэлхийн анхны хайбрид машиныг зохион бүтээж байжээ. Харин анхны цахилгаан автомашиныг хэн бүтээсэн нь тодорхойгүй боловч Унгарын инженер Аниос Жедикийн 1829 онд бүтээсэн цахилгаан тэрэгний загвар зэрэг бүтээлүүд цахилгаан автомашины өвөгт тооцогддог. Тухайн үед үйлдвэрлэлийн болон хүчин чадал өндөртэй батерейн технологи байгаагүйгээс хайбрид болон цахилгаан автомашинууд түгэн дэлгэрч чадаагүй юм. Харин 1970-аад оны нефтийн хямралаас үүдэн автомашины энерги үүсгэгчийн шинэ төрлийн технологийг эрж хайсны үр дүнд
1990-ээд оноос цахилгаан болон хайбрид автомашинууд олноор үйлдвэрлэгдэн худалдаалагдаж эхлээд байна. 1990-ээд оноос японы автомашин үйлдвэрлэгч Тоёота компани орчин үеийн техник, технологийн дэвшилд үндэслэн хайбрид технологийг хөгжүүлж, 1997 оноос Tоёота Приус машиныг үйлдвэрлэн худалдаалж эхэлсэн бөгөөд өнөөдрийн байдлаар энэ төрлийн автомашины үйлдвэрлэлт болон борлуулалтаар дэлхийд тэргүүлж байна. Энэ оны 4 сарын байдлаар дэлхийн хэмжээнд нийт худалдаалагдсан хайбрид машиний 72 хувь нь Tоёота загварын автомашинууд байгаа бол зөвхөн Приус гэхэд л дангаараа 50%-г эзлэж байна. 1997 оноос хойш тус компани 2.9 сая хайбрид машин борлуулаад байгаа нь одоогоор дэлхий хэмжээнд хамгийн түгээмэл хайбрид тэрэг болоод байгаа юм.

Цахилгаан автомашины хувьд нэлээд олон компани үйлдвэрлэж байгаа бол энэ оны 4 сарын байдлаар Ниссан компаний Leaf загвар 27 мянга, Мицубиши конпаний i-MiEV загвар 17 мянган ширхэг тус тус худалдаалагдаж дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл цахилгаан автомашинд тооцогдож байна. Автомашин үйлдвэрлэгч компаниуд хайбрид автомашины судалгаа, үйлдвэрлэлийг үргэлжлүүлэн суудлын, ачааны, автобус зэрэг олон төрлийн автомашин, мотоцикл, унадаг дугуйнаас авахуулаад галт тэрэг хүртэл зохион бүтээж, үйлдвэрлэж эхлээд байна. Харин батерейн энергийн багтаамж хангалттай хэмжээнд хүрээгүй байгаагаас цахилгаан автомашинууд одоогоор ихэвчлэн зөвхөн суудлын тэргээр хязгаарлагдаж байна. Өмнө нь үйлдвэрлэгдэн худалдаалагдаж ирсэн цахилгаан автомашинууд хүч чадал, багтаамж багатай, шатахуунт хөдөлгүүр бүхий автомашинтай зүйрлэвэл ихэвчлэн 600-1000 сс хэмжээний хөдөлгүүр бүхий машинуудтай адил үзүүлэлттэй байсан юм. Тэгвэл Тоёота компани уламжлалт RAV-4 загварт тулгуурласан RAV 4 EV нь цахилгаан машиныг энэ оны эхээр худалдаалж эхлээд байна. Энэ нь нийтийн хэрэгцээнд зориулагдан их хэмжээгээр үйлдвэрлэгдэх хамгийн анхны SUV (бидний нэрлэж заншсанаар дунд оврын жийп) машин болж байгаа юм.

Автомашин үйлдвэрлэгч бусад компаниуд SUV төрлийн машины концепт загваруудыг танилцуулж байсан боловч их хэмжээгээр үйлдвэрлэгдэх тухай одоогоор хараахан зарлаагүй байгаа билээ. RAV 4 EV цахилгаан машин 2000 сс шатахуунт хөдөлгүүртэй адил хүчин чадлыг үзүүлэх боломжтой юм. Автомашин үйлдвэрлэгчдийн ойрын зорилт нь хайбрид болон цахилгаан автомашины овор хэмжээ, жинг багасгаж, эдийн засгийн үр ашгийг нэмэгдүүлж илүү олон төрлийн автомашинд нэвтрүүлэхэд чиглэж байна. Үүний тулд энергийн өндөр нягтрал бүхий батерей үйлдвэрлэх шаардлага гарч байгаа юм. Одоогоор никел-металл батерей голлон ашиглагдаж байгаа бөгөөд овор хэмжээ харьцангуй том, жин ихтэй учир машины жинг 15-20 хувь нэмэгдүүлдэг. Мөн үйлдвэрлэлийн технологийн төвөгтэй байдал нь автомашины үнийг хямдруулахад сөрөгөөр нөлөөлж байна. Харин никел-металл батерей нь 100% дахин боловсруулж ашиглах боломжтойгоороо байгальд хоргүй давуу талтай. Мөн батерейн насжилт 8-10 жилийн хугацаатай бөгөөд загваруудын онцлогоос хамааран суурилагдсан батерейг машины нийт гүйлт 160-240 мянган км хүртэл солих шаардлагагүй юм. Сүүлийн үед өндөр нягтрал бүхий лити ионы болон бусад төрлийн батерейн судалгаа эрчимтэй хийгдэж, тэдгээрийн зарим ололтуудыг сүүлийн үеийн загваруудад ашиглаж эхлээд байна. Мөн өнгөрсөн онд лити ионы батерейг түргэн цэнэглэх технологи бий болж 5 минутад батерейн 90%-г, 10 минутад 100% тус тус цэнэглэх боломжтой болов.

Монголчуудын хувьд сонирхолтой байж болох нэг асуудал нь цаг агаарын хүйтэн нөxцөлд шинэ төрлийн автомашинууд хэр тохиромжтой байх асуудал юм. Үйлдвэрлэгчид цахилгаан болон хайбрид автомашиныг уламжлалт машинтай адил нөхцөлд ашиглах бүрэн боломжтой хэмээн нотлож байгаа боловч хэт хүйтэн нөхцөлд батерей тэсвэр муутай гэдгийг хүлээн зөвшөөрч байна. Жишээлбэл Аляскад -56 градусын хүйтэн нөхцөлд ажиллуулж туршсан Приус машины батерэй хөлдөж ажиллагаагүй болж байжээ. Гэхдээ хэт хүйтэн нөхцөлд шатахуунт хөдөлгүүрийг харьцангуй удаан хугацаагаар ажиллуулах, нэмэлт халаагч суурилуулах зэргээр батерей орчмын температурыг шаардлагат хэмжээнд барьж дээрх хүндрэлээс зайлсхийх боломжтой юм. Сүүлийн үед цахилгаан болон хайбрид машины дэвшилттэй талуудыг нэгтгэн, цахилгаан төхөөрөмжөөс цэнэглэх боломж бүхий plug-in hybrid (PHEV) технологи бүхий автомашинууд үйлдвэрлэгдэж байна. Тоёота компани гэр ахуйн цахилгаан сүлжээнд залгаж цэнэглэх боломжтой plug-in Приус машиныг үйлдвэрлэн худалдаанд гаргаад байна. Одоогийн байдлаар хайбрид автомашины шатахуун зарцуулалтын хамгийн хэмнэлттэй үзүүлэлт нь 1л шатахуунаар 30-38км зайг туулж байгаа бол шинэ plug-in Приусын хувьд бараг 3 дахин буюу 57 км хүртэл нэмэгдүүлж чадсан байна. Энэ нь Япон улсын автозамын нөхцөлд, шатахуун болон цахилгааны нэг удаагийн бүрэн цэнэглэлтээр 1400 км зайг туулах боломжтой болно гэсэн үг юм.

Дашрамд дурдахад энэ болон дараах бичлэгийг нэгэн уралдаанд сойсон боловч эхний шатнаас мултарч чадаагүй юм. Мултарсан нийтлэлүүдийг сонирхож байвал энд дарж уншаарай.

.

Автомашин, Технологи