Descargo de responsabilidad: este artículo contiene charlas de ingeniería.
El motor de su automóvil en este momento funciona terriblemente.
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Tu motor sólo tiene que hacer una cosa: convertir la gasolina en energía mecánica quemándola. Lo hace varias veces por segundo cuando está funcionando, y lo hace muy mal. La quema de gas genera calor. Ese calor, en forma de una rápida explosión, es lo que impulsa las ruedas de su automóvil (con algunas piezas y pasos intermedios). Por lo tanto, su motor debe capturar la mayor cantidad posible de ese calor (explosión). Pero es probable que el motor de su automóvil solo capture entre el 20 y el 30% del calor que produce. Este número se llama “eficiencia térmica” si fuiste a la escuela durante mucho tiempo, y en 1975 el ejercítio EE.UU Probó un camión que alcanzó hasta un 48% de eficiencia térmica utilizando un "motor adiabático". Este motor que suena loco también prometía más caballos de fuerza y al mismo tiempo aumentaba la eficiencia. Entonces, ¿de dónde viene este motor y por qué no lo utilizamos hoy?
El concepto de adiabático es tan antiguo como la ingeniería automotriz (por cierto, se pronuncia “aid-ee-a-bad-ik”) y simplemente significa un sistema donde el calor no puede entrar ni salir. Si el calor queda atrapado en el interior, es adiabático. Entonces, ¿por qué intentaría atrapar el calor dentro de un motor, cuando aproximadamente un tercio del compartimento típico del motor se dedica a purgar el calor a través de los radiadores y los flujos de refrigerante? En teoría, lo que necesitas es calor para vaporizar la gasolina. Como sabrás, la gasolina líquida en realidad no arde tan bien: es el vapor que se encuentra encima de un charco de gas el que realmente arde.
Por lo tanto, lo que usted en realidad Lo que quiero es vapor de gasolina. Simplemente sucede que el gas licuado nos resulta más fácil de transportar, almacenar, bombear y utilizar en los automóviles. Por el momento, utilizamos inyectores para disparar gas líquido en pulverizaciones extremadamente finas hacia la cámara de combustión; la teoría es que cuanto más fina es la pulverización, más rápida es la evaporación. Otra excelente manera de hacer que los líquidos se evaporen es aumentar su temperatura. Por lo tanto, un sistema atrapado en calor sería mucho mejor para crear y quemar vapor de combustible. Los problemas de atrapar el calor dentro de un motor serán obvios para cualquiera que alguna vez se haya quedado sin de refrigerante: los motores modernos tienden a dejar de funcionar (dramáticamente) por encima de unos 250 grados Fahrenheit.
Los defensores de los motores adiabáticos afirman que la eficiencia térmica puede acercarse al 50% y la eficiencia del combustible puede superar los 50 mpg.
Más que el riesgo de que los motores exploten está la recompensa potencial: mayor eficiencia térmica, millas por galón mucho mejores y un aumento saludable en los caballos de fuerza. Si todo esto suena un poco como una píldora milagrosa, llegaremos a eso. Independientemente, los defensores de los motores adiabáticos afirman que la eficiencia térmica puede acercarse al 50% o más. la eficiencia del combustible puede exceder los 50 mpg, y un pequeño motor de 4 cilindros de los años 80 puede producir 250 hp, todo al mismo tiempo tiempo.
La idea de un motor de automóvil adiabático ha existido al menos desde la década de 1950 y ha sido impulsada con mayor fuerza por un par de hot roders llamados Henry “Smokey” Yunick y Ralph Johnson. Porque la tecnología pretende aumentar la eficiencia del combustible Y aumentar la potencia, todo mientras hace lo contrario de lo que hace el motor. los diseñadores han pasado décadas haciendo (eliminar calor), los motores adiabáticos siempre han parecido un poco increíbles y demasiado bueno para ser verdad.
Coche y conductor llamado BS sobre el viejo Smokey y Ralph cuando fueron a Florida para verlo por sí mismos, mientras Rodador caliente Respaldó a los dos mecánicos del patio trasero. Y así fue durante décadas, mientras algunos creían que esta tecnología podría revolucionar la industria automotriz, mientras que otros la llamaban aceite de serpiente. Parecía que nadie estaba dispuesto a someter el sistema a una prueba rigurosa y científica. Nadie, claro está, hasta que intervino el ejército estadounidense.
En 1975, la división Tank Automotive Command del ejército de EE. UU., en asociación con Cummins, diseñó un vehículo de prueba para evaluar la tecnología adiabática. Por extraño que parezca, el principal impulso para investigar estos motores no fue la eficiencia, ni la potencia, ni las millas por galón. Aparentemente, un 60 por ciento de las fallas en los vehículos del Ejército fueron causadas por problemas en el sistema de enfriamiento. Eliminar el sistema de refrigeración y eliminar las fallas, o al menos eso se pensaba.
Para probar esta teoría, los chicos del ejército modernizaron un transportador de carga de 5 toneladas con el motor especial y también desecharon 338 libras de componentes de refrigeración. Los ingenieros de Cummins fabricaron el motor a partir de componentes cerámico-metálicos, incluidos el cabezal, los pistones, válvulas, camisas de cilindros y puertos de escape, que fueron diseñados para temperaturas superiores a 2000 grados Fahrenheit. Toda la unidad estaba envuelta en un pesado aislamiento y tuberías que enviaban calor a la ruta del combustible dentro del compartimento del motor.
El equipo del Ejército probó el camión durante 10,000 millas y registró un aumento del 38 por ciento en la economía de combustible con respecto a un camión del Ejército tradicional. Dicho esto, la camioneta tradicional obtiene aproximadamente 6 MPG, por lo que incluso con un aumento del 38 por ciento solo estamos hablando de 8,28 MPG. También registraron una eficiencia térmica del 48% y proclamaron: "... el motor adiabático es el motor con mayor eficiencia de combustible del mundo". Eso es un gran elogio. ¿Entonces qué pasó?
Nada. No pasó nada. No hubo ninguna gran conspiración contra esta tecnología. Las compañías petroleras no enviaron escuadrones de asesinos ni crearon campañas de desinformación. En cambio, la tecnología no tuvo éxito por la misma razón por la que falla todo el tiempo: la dependencia de la ruta. Cambiar la fabricación de automóviles, los servicios y la industria secundaria a la tecnología adiabática requeriría un esfuerzo mucho más hercúleo que buscar una mayor eficiencia a partir de componentes tradicionales. Reequipar toda la industria con componentes cerámicos no se consideró pragmático, financieramente sensato ni orientado al cliente y, por lo tanto, se descartó. Si la industria estaba demasiado estancada en su camino en la década de 1980, ciertamente lo está aún más hoy.
De hecho, las cifras de eficiencia térmica que permitía la adiabática ahora se encuentran en motores tradicionales con los últimos avances. En 2014, Toyota proclamó en voz alta que habían diseñado un motor de prueba con una eficiencia del 38%, y recientemente la Sociedad de Ingenieros Automotrices motores prototipo producidos acercándose al 50% de eficiencia térmica. Ahora también es habitual ver motores de 4 cilindros con 250 caballos o más en los coches familiares. La tecnología convencional ha alcanzado las afirmaciones de los partidarios de la adiabática, por lo que es poco probable que veamos estos extraños y hermosos motores fuera de experimentos o museos en el corto plazo. Lo que acabó con esta tecnología antes de que comenzara fue simplemente el impulso de la industria y las decisiones de priorización tomadas por los departamentos de I+D. Puede que sea una historia menos sexy, pero eso no la hace menos cierta.
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