Отказ от отговорност: Тази статия съдържа инженерна реч
Двигателят в колата ви в момента е ужасен при работата си.
Препоръчани видеоклипове
Вашият двигател трябва да направи само едно нещо: да преобразува бензина в механична енергия чрез изгарянето му. Той прави това няколко пъти в секунда, когато работи - и го прави много зле. Горещият газ създава топлина. Тази топлина, под формата на бърза експлозия, е това, което задвижва колелата на вашия автомобил (с няколко части и стъпки между тях). Следователно вашият двигател трябва да улови колкото е възможно повече от тази топлина (експлозия). Но двигателят в колата ви вероятно улавя едва 20-30% от топлината, която произвежда. Това число се нарича „топлинна ефективност“, ако сте ходили на училище дълго време, а през 1975 г американска армия тестваха камион, който постигна до 48% топлинна ефективност, използвайки „адиабатен двигател“. Този лудо звучащ двигател също обещаваше повече конски сили, като същевременно повишаваше ефективността. И така, откъде идва този двигател и защо не го използваме днес?
Концепцията за адиабат е стара колкото автомобилното инженерство (BTW се произнася „aid-ee-a-bad-ik“) и просто означава система, в която топлината не може да влезе или да излезе. Ако топлината е уловена вътре, тя е адиабатна. Така че защо да се опитвате да улавяте топлината вътре в двигателя, когато около една трета от типичния двигателен отсек е предназначена за продухване на топлината през радиаторите и потоците на охлаждащата течност? Теоретично искате топлината да изпари вашия бензин. Както може би знаете, течният бензин всъщност не гори толкова добре - всъщност горят парите върху басейна газ.
Следователно, това, което вие наистина ли искат се бензинови пари. Просто се случва, че втечненият газ е по-лесен за транспортиране, съхранение, изпомпване и използване в автомобили. В момента използваме инжектори, за да изстрелваме течен газ под изключително фини струи в горивната камера – теорията е, че колкото по-фина е струята, толкова по-бързо е изпарението. Друг чудесен начин да накарате течностите да се изпарят е да повишите температурата им. По този начин системата с уловена топлина би била много по-добра при създаването и изгарянето на горивни пари. Проблемите с улавянето на топлината вътре в двигателя ще бъдат очевидни за всеки, който някога е изчерпвал на охлаждащата течност – съвременните двигатели са склонни да спрат да функционират (драматично) над около 250 градуса Фаренхайт.
Привържениците на адиабатните двигатели твърдят, че топлинната ефективност може да достигне 50%, а горивната ефективност може да надхвърли 50 mpg
Потенциалната печалба надвишава риска от експлодиращи двигатели – повишена топлинна ефективност, много по-добри мили на галон и здравословно увеличение на конските сили. Ако всичко това звучи малко като хапче чудо, ще стигнем до това. Независимо от това, привържениците на адиабатните двигатели твърдят, че топлинната ефективност може да достигне 50% или повече, горивната ефективност може да надхвърли 50 мили на галон, а малък 4-цилиндров двигател от 1980 г. може да произведе 250 к.с. – всичко това едновременно време.
Идеята за адиабатен автомобилен двигател съществува поне от 50-те години на миналия век и е най-силно прокарвана от двама любители на горещи автомобили на име Хенри „Смоуки“ Юник и Ралф Джонсън. Тъй като технологията твърди, че едновременно увеличава горивната ефективност И увеличава конските сили, като същевременно прави обратното на двигателя дизайнерите са прекарали десетилетия в (премахване на топлина), адиабатните двигатели винаги са изглеждали малко невероятни и прекалено хубаво, за да е истина.
Кола и шофьор, наречени BS на стария Смоуки и Ралф, когато отидоха във Флорида, за да го видят сами, докато Hot Rodder подкрепи двамата механици в задния двор. И така продължи десетилетия, като някои вярваха, че тази технология може да направи революция в автомобилната индустрия, докато други я наричаха змийско масло. Изглежда, че никой не желае да подложи системата на строг и научен тест. Това беше никой, докато армията на САЩ не се намеси.
През 1975 г. отделът за танково автомобилно командване на армията на САЩ, в партньорство с Cummins, проектира тестово превозно средство за оценка на адиабатната технология. Колкото и да е странно, основният импулс за изследване на тези двигатели не беше ефективността, мощността или милите на галон. Очевидно цели 60 процента от повреди в превозните средства на армията са причинени от проблеми с охладителната система. Елиминирайте охладителната система и отстранете неизправностите или поне така мислехте.
За да проверят тази теория, момчетата от армията преоборудваха 5-тонен товарен кораб със специалния двигател и също така изхвърлиха 338 паунда охлаждащи компоненти. Инженерите на Cummins изработиха двигателя от керамично-метални компоненти – включително глава, бутала, клапани, цилиндрови втулки и изпускателни отвори - които са проектирани за температури над 2000 градуса Фаренхайт. Цялото устройство беше обвито в тежка изолация и тръбопроводи, които изпращаха топлина към горивото в двигателния отсек.
Екипът на армията тества камиона за 10 000 мили и регистрира 38 процента увеличение на икономията на гориво в сравнение с традиционен камион на армията. Въпреки това, традиционният камион получава приблизително 6 MPG, така че дори с 38 процента увеличение говорим само за 8,28 MPG. Те също така записаха 48% топлинна ефективност и обявиха, че "...адиабатният двигател е най-икономичният двигател в света." Това е висока оценка. И какво стана?
Нищо. Нищо не се е случило. Нямаше голям заговор срещу тази технология. Петролните компании не изпращаха ударни отряди, нито създаваха кампании за дезинформация. Вместо това технологията не се наложи поради същата причина, поради която технологията се проваля през цялото време – зависимост от пътя. Превключването на автомобилното производство, услугите и вторичната промишленост към адиабатни технологии би отнело много по-херкулесови усилия, отколкото преследването на по-голяма ефективност от традиционните компоненти. Преоборудването на цялата индустрия към керамични компоненти не се възприема като прагматично, финансово разумно или ориентирано към клиентите и поради това беше отменено. Ако през 80-те години на миналия век индустрията беше прекалено заседнала в пътя си, днес със сигурност е още по-силно.
Всъщност стойностите на топлинната ефективност, които са активирани при адиабат, сега се намират в традиционните двигатели с най-новата разработка. Още през 2014 г. Toyota шумно обяви, че е създала тестов двигател с 38% ефективност, а наскоро и Обществото на автомобилните инженери произведени прототипи на двигатели приближава 50% термична ефективност. Сега също е обичайно да видите 4-цилиндрови двигатели с 250 конски сили или повече в семейните автомобили. Конвенционалната технология навакса твърденията на адиабатните поддръжници, така че е малко вероятно скоро да видим тези странни и красиви двигатели извън експерименти или музеи. Това, което уби тази технология преди да започне, беше просто инерцията на индустрията и решенията за приоритизиране, взети от отделите за научноизследователска и развойна дейност. Може да е по-малко секси история, но това не я прави по-малко истинска.
Препоръки на редакторите
- Тествахме технологията на Mercedes за автономно шофиране, която е толкова напреднала, че не е разрешена в САЩ.
