Upozornění: Tento článek obsahuje inženýrské řeči
Motor ve vašem autě je teď hrozný.
Doporučená videa
Váš motor musí dělat pouze jednu věc: přeměňovat benzín na mechanickou energii jeho spalováním. Dělá to několikrát za sekundu, když běží – a dělá to velmi špatně. Hořící plyn vytváří teplo. Toto teplo ve formě rychlé exploze pohání kola vašeho auta (s několika částmi a kroky mezi nimi). Váš motor by proto měl zachytit co nejvíce tohoto tepla (výbuchu). Ale motor ve vašem autě pravděpodobně zachytí pouze ubohých 20-30% tepla, které produkuje. Toto číslo se nazývá „tepelná účinnost“, pokud jste chodili do školy po dlouhou dobu, a v roce 1975 americká armáda testoval nákladní automobil, který dosáhl až 48% tepelné účinnosti pomocí „adiabatického motoru“. Tento šíleně znějící motor také sliboval více koňských sil a zároveň zvýšení účinnosti. Odkud tedy tento motor pochází a proč jej dnes nepoužíváme?
Koncept adiabatické techniky je starý jako automobilové inženýrství (BTW se vyslovuje jako „aid-ee-a-bad-ik“) a jednoduše znamená systém, do kterého teplo nemůže vstoupit ani odejít. Pokud je teplo zachyceno uvnitř, je to adiabatické. Proč byste se tedy pokoušeli zachycovat teplo uvnitř motoru, když asi třetina typického motorového prostoru je věnována odvádění tepla přes chladiče a toky chladicí kapaliny? Teoreticky chcete, aby teplo vypařovalo váš benzín. Jak možná víte, kapalný benzín ve skutečnosti nehoří tak dobře – ve skutečnosti hoří pára na povrchu bazénu plynu.
Proto, co vy opravdu chci benzínové páry. Stává se, že kapalný plyn je pro nás jednodušší přepravovat, skladovat, čerpat a používat v autech. V tuto chvíli používáme vstřikovače k vystřelování kapalného plynu v extrémně jemných sprejích do spalovací komory – teorie říká, že čím jemnější sprej, tím rychlejší je odpařování. Dalším skvělým způsobem, jak zajistit odpařování kapalin, je zvýšit jejich teplotu. Tepelně zachycený systém by tedy byl mnohem lepší při vytváření a spalování palivových par. Problémy se zachycováním tepla uvnitř motoru budou zřejmé každému, komu někdy došlo chladicí kapaliny – moderní motory mají tendenci přestat fungovat (dramaticky) nad cca 250 stupni Fahrenheita.
Zastánci adiabatických motorů tvrdí, že tepelná účinnost se může blížit 50% a účinnost paliva může přesáhnout 50 mpg
Potenciální přínos převáží riziko výbuchu motorů – zvýšená tepelná účinnost, mnohem lepší míle na galon a zdravý nárůst koňských sil. Pokud to všechno zní trochu jako zázračná pilulka, dostaneme se k tomu. Bez ohledu na to, zastánci adiabatických motorů tvrdí, že tepelná účinnost se může blížit 50% nebo více, Spotřeba paliva může přesáhnout 50 mpg a malý čtyřválec z 80. let 20. století může produkovat 250 koní – to vše současně čas.
Myšlenka adiabatického automobilového motoru existuje minimálně od 50. let minulého století a nejhlasitěji ji prosazovala dvojice hot-rodderů jménem Henry „Smokey“ Yunick a Ralph Johnson. Protože tato technologie prohlašuje, že zvyšuje účinnost paliva a zvyšuje výkon, a to vše při opakování toho, jaký motor konstruktéři strávili desítky let prací (odstraněním tepla), adiabatické motory se vždy zdály trochu neuvěřitelné a příliš dobré, aby to byla pravda.
Auto a řidič s názvem BS na ol’ Smokey a Ralph, když jeli dolů na Floridu, aby to viděli na vlastní oči Hot Rodder zálohovali dva dvorní mechaniky. A tak to šlo celá desetiletí, přičemž někteří věřili, že tato technologie může způsobit revoluci v automobilovém průmyslu, zatímco jiní ji nazývali hadím olejem. Zdálo se, že nikdo nebyl ochoten dát systému přísný a vědecký test. Tedy nikdo, dokud se nezapojila americká armáda.
V roce 1975 navrhla divize Tank Automotive Command americké armády ve spolupráci s Cummins testovací vozidlo pro vyhodnocení adiabatické technologie. Kupodivu hlavním impulsem pro zkoumání těchto motorů nebyla účinnost, výkon nebo míle na galon. Podle všeho bylo plných 60 procent poruch armádních vozidel způsobeno problémy s chladicím systémem. Eliminovat chladicí systém a odstranit poruchy, nebo tak nějak znělo uvažování.
Aby otestovali tuto teorii, armádní chlapci dovybavili 5tunový nákladní nosič speciálním motorem a také vyhodili 338 liber chladicích součástí. Inženýři Cummins vyrobili motor z keramicko-kovových součástí – včetně hlavy, pístů, ventily, vložky válců a výfukové kanály – které byly navrženy pro teploty přesahující 2 000 stupňů Fahrenheita. Celá jednotka byla zabalena do těžké izolace a potrubí, které odvádělo teplo do palivových cest uvnitř motorového prostoru.
Armádní tým testoval vůz na 10 000 mil a zaznamenal 38procentní nárůst spotřeby paliva oproti tradičnímu armádnímu nákladnímu vozu. To znamená, že tradiční nákladní automobil dostane přibližně 6 MPG, takže i při 38procentním nárůstu mluvíme pouze o 8,28 MPG. Zaznamenali také 48% tepelnou účinnost a prohlásili: „...adiabatický motor je motor s nejvyšší spotřebou paliva na světě.“ To je velká pochvala. Tak, co se stalo?
Nic. Se nic nestalo. Proti této technologii nebylo žádné velké spiknutí. Ropné společnosti neposílaly zásahové jednotky ani nevytvářely dezinformační kampaně. Místo toho se technologie neuchytila ze stejného důvodu, proč technologie neustále selhává – závislost na cestě. Přepnout výrobu automobilů, služby a sekundární průmysl na adiabatickou technologii by vyžadovalo mnohem větší úsilí než usilovat o další efektivitu tradičních komponent. Předělání celého průmyslu na keramické komponenty nebylo považováno za pragmatické, finančně rozumné nebo řízené zákazníkem, a proto bylo zrušeno. Pokud byl průmysl v 80. letech příliš zaseknutý ve své cestě, je to určitě ještě více dnes.
Ve skutečnosti čísla tepelné účinnosti, která adiabatická technologie umožnila, se nyní nacházejí v tradičních motorech s nejnovějším vývojem. V roce 2014 Toyota hlasitě prohlásila, že zkonstruovala testovací motor s účinností 38 %, a nedávno Společnost automobilových inženýrů vyrobil prototypy motorů blíží se 50% tepelné účinnosti. V rodinných vozech je nyní také běžné vidět 4válcové motory s výkonem 250 koní a více. Konvenční technologie dohnala nároky adiabatických příznivců, takže je nepravděpodobné, že bychom tyto podivné a krásné motory v dohledné době viděli mimo experimenty nebo muzea. To, co tuto technologii zabilo před jejím spuštěním, byla prostě dynamika průmyslu a rozhodnutí o prioritách učiněná odděleními výzkumu a vývoje. Může to být méně sexy příběh, ale to neznamená, že je méně pravdivý.
Doporučení redakce
- Testovali jsme samořídící technologii Mercedes tak pokročilou, že není v USA povolena.
