Проектная работа : " Автомобиль Будущего"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

"Средняя общеобразовательная школа № 70

с углубленным изучением отдельных предметов"

Кировского района г. Казани

Проект по физике:

«Автомобиль будущего»

Выполнил: ученик 9 «В» класса

Федин Алексей Николаевич

Руководитель проекта:

Светчикова Ирина Владимировна

Г. Казань

2021 год

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………………………...2 стр

1.1. Уникальное изобретение……………………………………………………….. 2 стр

1.2. Появление автомобилей……………………………………………………....... 2 стр

1.3. Эры автомобилестроения……………………………………………….....…… 3 стр

1.4. Настоящее время………..………………………………………………………..5 стр

1.5 О чем мой проект?...................................................................................................5 стр

2 Основная часть………………………………………………………………….…..6 стр

2.1 Почему я выбрал Chaser?.......................................................................................6 стр

2.2 1JZ-GTE……………………………………………………………………….......7 стр

2.3 Технические характеристики…………………………………………………... 8 стр

2.4 Экология…………………………………………………………………………. .9 стр

3 Заключение………………..…………………….………………………………….11стр

4.Список литературы…………………….………………………………………….12 стр

1. Введение

1.1. Уникальное изобретение

Еще с давних времён человеку нужно было перебираться на большие расстояния. Раньше это были разные животные. Но это было очень давно. Со временем люди эволюционировали и создавали более продвинутые средства передвижения. Например, во время развития морской торговли люди стали строить корабли. На суше люди пользовались санями (обычно в зимних странах).

Но самым выдающимся изобретением было колесо. Колесо - поистине уникальное изобретение, и гениальность его создателя трудно оспорить, хотя бы потому, что аналогичный механизм перемещения в природе живой и неживой не найден.

Колесо значительно упростило жизнь человека. С помощью него можно было перемещать тяжелые объекты на более значительные расстояния, нежели просто нести их. Колесо стало изобретением, изменившим нашу жизнь кардинально. Со временем люди изобретали новый транспорт, который начал убивать нашу природу.

Поначалу угроза экологии не казалась такой значительной, возможно никто даже не задумывался об этом, да и не было причины, ведь первые автомобили особо её и не загрязняли.

1.2. Появление автомобилей на свет

В 1806 году появились первые машины, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания, что привело к появлению в 1885 году повсеместно используемого сегодня газолинового или бензинового двигателя внутреннего сгорания. Машины, работающие на электричестве на короткий срок появились в начале XX века, но почти полностью исчезли из поля зрения вплоть до начала XXI века, когда снова возникла заинтересованность в малотоксичном и экологически чистом транспорте. По существу, раннюю историю автомобиля можно разделить на этапы, различающиеся преобладающим способом самоходного движения. Поздние этапы определялись тенденциями в размере и стилистике внешнего вида, а также предпочтениями в целевом использовании.

B enz Patent-Motorwagen - первый в мире автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, построенный в 1885 году немецким изобретателем Карлом Бенцем. 29 января 1886 года на него официально был получен патент №37435.

Интересный факт, что в последующем изобретатель этого автомобиля создал свой бренд, который все знают под именем Mercedes-Benz.

1.3. Эры автомобилестроения

Сейчас я хочу показать, какими автомобили были раньше, а именно от самого начала до послевоенной эры. Нашу эру можно пропустить, ведь с ней все уже знакомы.

Эра Ветеранов - Первое производство автомобилей было основано в 1888 г. в Германии Карлом Бенцем и, по лицензии Бенца, во Франции Эмилем Роже. Массовое производство автомобилей началось во Франции и США. Первой компанией, созданной исключительно для производства автомобилей стала французская «Панар и Левассор» (Panhard et Levassor), которая также первой применила четырёхцилиндровый двигатель. В течение нескольких лет сотни производителей по всему западному миру стали выпускать автомобили по невероятному количеству различных технологий.   Паровые, электрические и бензиновые автомобили конкурировали десятилетиями, пока в 1910-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания не стали доминирующими. Разрабатывались автомобили с двумя и даже четырьмя двигателями, а рабочий объём двигателей достигал дюжины литров.

Бронзовая эра - Получила своё название от распространенного применения бронзы в США. Эра продолжалась с примерно 1905 г. до начала Первой мировой войны в 1914 г. 1905 г. стал вехой в развитии автомобиля, отметившей момент, когда больше автомобилей стало продаваться не энтузиастам, а обычному потребителю. Развитие автомобильных технологий в эту эру было быстрым, отчасти благодаря существованию сотен мелких производителей, соревнующихся за внимание мира. На пике популярности в США между 1907 и 1912 гг. находились моторные повозки с большими колёсами (напоминавшие конные повозки до 1900 г.). Их производило более 75 компаний. Одна из таких, самая популярная на тот момент к омпания Ford хорошо себя зарекомендовала и существует по сей день. Их автомобиль Ford Model T был самым лучшим в те времена.

Д овоенная эра (до Второй мировой войны) - Довоенная часть классической эры началась с Великой депрессии 1930 г. и закончилась с восстановлением от последствий Второй мировой войны, которое обычно считают завершившимся в 1948 г. В 1930-м было изобретено большинство из технологий механики, используемых в сегодняшних автомобилях, хотя некоторые вещи были «переизобретены» и приписаны кому-то ещё.

П ослевоенная эра - После Второй мировой войны в автомобильном дизайне воцарился революционный несущий цельнообъемный кузов полностью понтонного типа (без выступающих крыльев и их рудиментов, подножек и фар), практически первым в мире крупносерийно выпускавшимся представителем которого стал советский легковой автомобиль ГАЗ-М-20 «Победа».

На протяжении 1950-х повышалась мощность двигателя и росла скорость транспорта, дизайн становился более комплексным и искусным, а автомобили распространялись по всему миру.

1.4. Настоящее время

В настоящее время автотранспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Это загрязнение уничтожает растения и животных, из-за него у людей возникают различные заболевания. Озоновый слой нашей планеты разрушается от непомерно нарастающей концентрации углекислого газа. В свою очередь разрушение озонового слоя приводит к повышению р адиационного фона земли.

1.5. О чём мой проект?

Выбору этой темы поспособствовали мои родители, ведь я с самого детства ездил с ними на автомобиле и узнавал много нового о них.

В этой работе я собираюсь немного рассказать об автомобилях, и показать, как бы выглядел мой автомобиль, а также затронуть проблему в экологии, вызванную транспортом.

2. Основная часть

2.1. Почему я выбрал Chaser?

Моим любым автомобилем является Toyota Chaser, а именно последнее поколение.

Э то последнее поколение Chaser, поэтому я и выбрал данную тему. В этой теме я собираюсь представить, как бы выглядело новое поколение.

Н екоторые считают, что продолжателем Chaser'а стала Toyota Brevis, но как гласят официальные источники, Brevis стал наследником Toyota Progres. Поэтому считается что у Chaser нет приемника.

Вообще Toyota Chaser создавалась как спортивная версия Toyota Mark II. Она была построена на базе Mark'a, но немного доработана подвеска, двигатель и КПП (коробка переключения передач). Chaser превосходил своего «брата» в динамике и управляемости.1JZ-GTE

Двигатель, который ставился в Chaser, назывался 1JZ. Двигатель 1JZ имеет объём 2,5 л (2492 куб. см). Производился с 1990 по 2007 год. Данный двигатель имеет несколько модификаций (с турбокомпрессором и два атмосферных), но мы рассмотрим двигатель только с турбиной, ведь на данный момент экономичных седанов от Toyota огромное количество и делать несколько двигателей будет нецелесообразным решением.

Первое поколение 1JZ-GTE оборудовалось двумя турбокомпрессорами CT12A (твинтурбо), расположенными параллельно и смонтированным под крылом интеркулером. При степени сжатия 8,5:1, заводской двигатель выдавал 280 л. с. и 357 Н·м при 6200 об/мин и 363 Н·м при 4800 об/мин соответственно. Диаметр цилиндра и ход поршня был таким же, как и у 1JZ-GE: 86×71,5 мм. На некоторых частях двигателя, например, на кожухе ремня ГРМ, был логотип Yamaha, что говорит об их участии в разработке конструкции головки блока цилиндров.

Производство двигателей второго поколения началось с 1996 года. Двигатель получил систему VVT-i, увеличенную степень сжатия (9,1:1) и один турбонаддув CT15B большего размера. Также появились новые прокладки клапанов с покрытием нитрида титана для меньшего трения кулачков распределительных валов. Эти изменения сгладили кривую крутящего момента и сильно сместили вниз обороты его максимума, а также снизили расход топлива. 1JZ-GTE агрегировался с 4-ступенчатой автоматической (A340/A341) или 5-ступенчатой механической коробкой передач (R154).

VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence) — система сдвига фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания фирмы Toyota.

Но не всё так просто. Toyota уже который год не производит рядные шестицилиндровые двигатели. Так, например, в новой Toyota Supra установили двигатель и КПП от BMW.

2.3. Технические характеристики

В автомобиле, который я придумал, я планирую за основу взять тот же двигатель, но доработать, а именно установив турбонаддув S38B.

Двигатель, о котором идёт речь, называется B58B30. Он оснащён двойным турбонаддувом и также усовершенствованным впрыском топлива, а объем составляет 2998 куб. см. Двигатель будет выдавать около 350 л/с и 498 Н·м крутящего момента. Расход в городе будет около 12л/100км, а за городом около 9л/100км. Количество выбросов углекислого газа не будет превышать 145г/км. Выявил я это с помощью сайтов про автомобили, взяв похожие характеристики.

Двигатель будет работать в паре с роботизированной коробкой переключения передач с двумя сцеплениями, а также маленьким электромотором, который будет работать на низких скоростях (до 80км/ч), чего будет хватать для езды по городу.

Этот электромотор, расположенный на задней оси, будет обладать системой, подобной KERS (kinetic energy recovery system), это автомобильная система для восстановления кинетической энергии движущегося транспортного средства при торможении. Восстановленная энергия сохраняется в резервуаре для последующего использования при ускорении. Вот только энергия будет отправляться сразу в электромотор, что позволит авто пройти гораздо большее расстояние, нежели без этой системы. На электротяге автомобиль сможет пройти до 120 км. Что же касается подвески, здесь будет установлен задний привод, который и примет 350 л/с и 498 Н·м крутящего момента. Подвеска, как и полагается всем современным автомобилям, будет многорычажной. Это значит, что езда по небольшим неровностям больше не станет преградой.

Электромотор установлен неспроста. Он снизит количество выбросов, а также сэкономит деньги на топливе, ведь энергия вырабатывается за счёт движения.

Режим работы трансмиссии:
Режим UD – Режим, при котором автомобиль едет размеренно, с обычным для города расходом топлива.

Режим SR­ – Режим, при котором двигатель и КПП работают на всю мощность, позволяя разогнать автомобиль до 320 км/ч.

Р ежим ECO – Режим, который будет включаться программой в том случае, если останется мало топлива. Система не позволит двигателю раскручиваться свыше 5300 об/мин.

Также я попытался изобразить дизайн моего авто, за основу был взят тот же Chaser, но немного переделан.

По эскизу видно, что автомобиль будет оснащаться камерами, вместо привычных для нас зеркал. Также он будет оснащён ксеноновой оптикой, свет которой будет гораздо лучше, чем у обычных фар. Безопасность будет на высшем уровне. При боковом ударе пневматическая подвеска поднимет автомобиль, чтобы смягчить удар. Также будет и при ударе в заднюю и переднюю часть автомобиля.

Размеры кузова нового Chaser'а будут такими же, как и у предшественника. Примерные размеры будут составлять 4760 x1710x1475 мм, Колесная база будет составлять 2700 мм, а дорожный просвет будет равен 120 мм. Снаряженная масса равна 1550 кг. Объем багажника составляет 850 л, а топливного бака 80 л. Размер передних шин 255/35R19, а задних 275/35R19.

2.4. Экология

Я задал вопрос некоторой группе людей, в котором спросил, что они думают об автомобилях будущего:

Многие ответили, что электромобили принесут меньшее количество загрязнений, но я так не считаю. Ведь электростанции, от которых работают электрокары, потребляют много ресурсов.

Мне кажется, что оптимальным решением будет совместить две технологии, а именно бензиновые и электрические, как сделал это я. Ведь оба топлива будут заменять друг друга в определенных моментах. Я надеюсь, что вскоре такой компромисс найдут. Сейчас уже начали разрабатывать новый тип топлива, основанный на бензине, который сократит количество выбросов до 70%, но разработка, к сожалению, только на бумаге.

3. Заключение

Я пытался показать, каким бы мог быть мой автомобиль. Поставил задачу не только изобразить её, но также указать технологии, которые будут в ней. Я думаю, что это неидеальная работа, но я пытался выложиться на максимум своих сил, а также вложить сюда все свои познания в этой сфере.

Хочу подвести, что в 2021 году проблема экологии стоит на первом месте, и её нужно решать в первую очередь, автомобили – одни из факторов, который пагубно влияет на экологию, но это можно исправить и я попытался это доказать. В моём автомобиле я соединил две технологии, которые в будущем могли бы исправить. Если люди постараются, то они смогут искоренить все проблемы экологии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1JZ-GTE - https://ru.Wikipedia.org/wiki/Двигатель_Toyota_JZ

2. B58B30 - https://www.drom.ru/catalog/bmw/engine/b58b30/

3. KERS - https://ru.wikipedia.org/wiki/Рекуперативное_торможение

4. VVT-I - https://ru.wikipedia.org/wiki/VVT-i

5. Загрязнение атмосферы автомобилями -

https://www.science-education.ru 

6. Информация о поколениях Chaser - http://mark2-toyota.ru/doska-obyavlenii/1286-prodolzhateli-mark-chaser-cresta.html

7. Колесо и средство передвижения - http://www.bolshoyvopros.ru/questions/482179-kakie-byli-sredstva-peredvizhenija-drevnego-cheloveka.html

8. Размеры Chaser - https://www.drom.ru/catalog/toyota/chaser/specs/dimensions

9. Фотографии автомобилей Toyota - http://www.motorpage.ru/Toyota/

10. Эры автомобилестроения - https://ru.wikipedia.org/wiki/эры