كان من الممكن أن تنقذ المحركات الأدياباتيكية من الخمسينيات الكوكب

إخلاء المسؤولية: تحتوي هذه المقالة على حديث هندسي

المحرك الموجود في سيارتك الآن فظيع في أداء وظيفته.

يجب على محرك سيارتك أن يفعل شيئًا واحدًا فقط: تحويل البنزين إلى طاقة ميكانيكية عن طريق حرقه. وهو يفعل ذلك عدة مرات في الثانية عندما يكون قيد التشغيل، وهو يفعل ذلك بشكل سيء للغاية. حرق الغاز يولد الحرارة. هذه الحرارة، على شكل انفجار سريع، هي التي تزود عجلات سيارتك بالطاقة (مع وجود أجزاء قليلة وخطوات بينها). لذلك، يجب أن يلتقط محرك سيارتك أكبر قدر ممكن من تلك الحرارة (الانفجار). لكن من المرجح أن المحرك الموجود في سيارتك لا يلتقط سوى 20-30% من الحرارة التي ينتجها. ويسمى هذا الرقم "الكفاءة الحرارية" إذا ذهبت إلى المدرسة لفترة طويلة، وفي عام 1975 الجيش الأمريكي اختبرنا شاحنة حصلت على كفاءة حرارية تصل إلى 48% باستخدام "محرك ثابت الحرارة". يعد هذا المحرك المجنون أيضًا بمزيد من القدرة الحصانية مع زيادة الكفاءة أيضًا. فمن أين يأتي هذا المحرك، ولماذا لا نستخدمه اليوم؟

إن مفهوم الأدياباتيك قديم قدم هندسة السيارات (راجع للشغل يُنطق "aid-ee-a-bad-ik")، ويعني ببساطة نظامًا لا يمكن للحرارة الدخول إليه أو الخروج منه. إذا تم احتجاز الحرارة في الداخل، فهي ثابتة الحرارة. فلماذا تحاول حبس الحرارة داخل المحرك، في حين أن حوالي ثلث حجرة المحرك النموذجية مخصصة لتطهير الحرارة من خلال المشعات وتدفقات سائل التبريد؟ من الناحية النظرية، تريد الحرارة لتبخير البنزين الخاص بك. كما تعلم، فإن البنزين السائل لا يحترق جيدًا في الواقع، بل إن البخار الموجود فوق مجموعة من الغاز هو الذي يحترق بالفعل.

لذلك ما عليك حقًا أريد بخار البنزين. لقد حدث أن الغاز السائل يسهل علينا نقله وتخزينه وضخه واستخدامه في السيارات. في الوقت الحالي، نستخدم أجهزة الحقن لإطلاق الغاز السائل في رذاذ دقيق للغاية إلى غرفة الاحتراق - النظرية هي أنه كلما كان الرذاذ أدق كلما كان التبخر أسرع. هناك طريقة أخرى رائعة لتبخر السوائل وهي زيادة درجة حرارتها. وبالتالي، فإن النظام المحصور للحرارة سيكون أفضل بكثير في خلق وحرق بخار الوقود. ستكون مشاكل حبس الحرارة داخل المحرك واضحة لأي شخص نفد منه المحرك من سائل التبريد - تميل المحركات الحديثة إلى التوقف عن العمل (بشكل كبير) فوق حوالي 250 درجة فهرنهايت.

إن المردود المحتمل الذي يفوق خطر انفجار المحركات هو زيادة الكفاءة الحرارية، وزيادة عدد الأميال المقطوعة لكل جالون، وزيادة صحية في القدرة الحصانية. إذا كان كل هذا يبدو وكأنه حبة دواء معجزة، فسنصل إلى ذلك. وبغض النظر عن ذلك، فإن أنصار المحركات الأدياباتيكية يزعمون أن الكفاءة الحرارية يمكن أن تقترب من 50% أو أكثر، يمكن أن تتجاوز كفاءة استهلاك الوقود 50 ميلاً في الغالون، ويمكن أن تنتج سيارة صغيرة ذات 4 أسطوانات من الثمانينيات 250 حصانًا - كل ذلك في نفس الوقت وقت.

كانت فكرة محرك السيارة الأدياباتي موجودة منذ الخمسينيات من القرن الماضي على الأقل، وقد تم دفعها بصوت عالٍ من قبل اثنين من أصحاب السيارات الساخنة يُدعى هنري "سموكي" يونيك ورالف جونسون. لأن التكنولوجيا تدعي أنها تزيد من كفاءة استهلاك الوقود وتعزز القدرة الحصانية، كل ذلك بينما تفعل عكس المحرك لقد أمضى المصممون عقودًا من الزمن في القيام (بإزالة الحرارة)، وكانت المحركات الكاظمة للحرارة تبدو دائمًا مذهلة بعض الشيء جيدة جدا ليكون صحيحا.

سيارة وسائق يسمى BS على ol 'Smokey و Ralph عندما ذهبوا إلى فلوريدا لرؤيتها بأنفسهم، بينما هوت رودر دعمت ميكانيكا الفناء الخلفي. وهكذا استمر الأمر لعقود من الزمن، حيث اعتقد البعض أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تحدث ثورة في صناعة السيارات، بينما أطلق عليها آخرون اسم زيت الثعبان. يبدو أن لا أحد كان على استعداد لإعطاء النظام اختبارًا صارمًا وعلميًا. لم يكن هناك أحد حتى تدخل الجيش الأمريكي.

في عام 1975، قام قسم قيادة الدبابات بالجيش الأمريكي، بالشراكة مع شركة Cummins، بتصميم مركبة اختبارية لتقييم التكنولوجيا الأدياباتيكية. ومن الغريب أن الدافع الرئيسي لدراسة هذه المحركات لم يكن الكفاءة أو القوة أو الأميال لكل جالون. ومن الواضح أن 60% من الأعطال في مركبات الجيش كانت بسبب مشاكل في نظام التبريد. القضاء على نظام التبريد والقضاء على الأعطال، أو هكذا ذهب التفكير.

ولاختبار هذه النظرية، قام أولاد الجيش بتعديل حاملة بضائع سعة 5 أطنان بمحرك خاص، كما تخلصوا أيضًا من 338 رطلاً من مكونات التبريد. قام مهندسو شركة Cummins بتصنيع المحرك من مكونات معدنية سيراميكية - بما في ذلك الرأس والمكابس، الصمامات وبطانات الأسطوانات ومنافذ العادم - المصممة لدرجات حرارة تزيد عن 2000 درجة فهرنهايت. تم تغليف الوحدة بأكملها بعزل ثقيل وأنابيب أرسلت الحرارة إلى مسار الوقود داخل حجرة المحرك.

اختبر فريق الجيش الشاحنة لمسافة 10000 ميل وسجل زيادة بنسبة 38 بالمائة في الاقتصاد في استهلاك الوقود مقارنة بشاحنة عسكرية تقليدية. ومع ذلك، تحصل الشاحنة التقليدية على ما يقرب من 6 ميلا في الغالون، لذلك حتى مع زيادة بنسبة 38 بالمائة فإننا نتحدث فقط عن 8.28 ميلا في الغالون. كما سجلوا أيضًا كفاءة حرارية بنسبة 48% وأعلنوا أن "... المحرك الأديابي هو المحرك الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود في العالم." هذا هو الثناء الكبير. اذا ماذا حصل؟

لا شئ. لم يحدث شيء. ولم تكن هناك مؤامرة كبرى ضد هذه التكنولوجيا. ولم ترسل شركات النفط فرق اغتيال أو تنشئ حملات تضليل. وبدلاً من ذلك، لم تنتشر التكنولوجيا لنفس السبب الذي يجعل التكنولوجيا تفشل طوال الوقت، ألا وهو الاعتماد على المسار. إن تحويل تصنيع السيارات والخدمات والصناعة الثانوية إلى التكنولوجيا الكاظمة للحرارة سوف يتطلب جهداً شاقاً أكثر بكثير من السعي إلى تحقيق المزيد من الكفاءة من المكونات التقليدية. لم يكن يُنظر إلى إعادة تجهيز الصناعة بأكملها لتشمل مكونات السيراميك على أنها عملية أو معقولة من الناحية المالية أو مدفوعة بالزبون، وبالتالي تم إلغاؤها. إذا كانت الصناعة عالقة في مسارها في الثمانينيات، فمن المؤكد أنها أصبحت أكثر صعوبة اليوم.

في الواقع، أرقام الكفاءة الحرارية التي مكّنتها الحرارة الكاظمية موجودة الآن في المحركات التقليدية بأحدث التطورات. في عام 2014، أعلنت شركة تويوتا بصوت عال أنها صممت محرك اختبار بكفاءة 38٪، ومؤخرا جمعية مهندسي السيارات أنتجت محركات النموذج الأولي تقترب من 50% من الكفاءة الحرارية. ومن الشائع الآن أيضًا رؤية محركات 4 سلندر بقوة 250 حصانًا أو أكثر في السيارات العائلية. لقد تمكنت التكنولوجيا التقليدية من اللحاق بادعاءات مؤيدي الحرارة الكظمية، لذلك من غير المرجح أن نرى هذه المحركات الغريبة والجميلة خارج التجارب أو المتاحف في أي وقت قريب. ما قتل هذه التكنولوجيا قبل أن تبدأ هو ببساطة زخم الصناعة وقرارات تحديد الأولويات التي اتخذتها أقسام البحث والتطوير. ربما تكون القصة أقل إثارة، لكن هذا لا يجعلها أقل واقعية.

توصيات المحررين

• لقد اختبرنا تقنية مرسيدس ذاتية القيادة المتقدمة جدًا، وهي غير مسموح بها في الولايات المتحدة.