Kohustustest loobumine: see artikkel sisaldab insenerikõnesid
Teie autos olev mootor on praegu oma töös kohutav.
Soovitatavad videod
Teie mootor peab tegema ainult üht: muutma bensiini mehaaniliseks energiaks, põletades seda. See teeb seda mitu korda sekundis, kui see töötab – ja see teeb seda väga halvasti. Gaasi põletamine tekitab soojust. See kuumus kiire plahvatuse kujul on see, mis teie auto rattaid toidab (koos mõne osa ja astmetega nende vahel). Seetõttu peaks teie mootor püüdma võimalikult palju soojust (plahvatus). Kuid teie auto mootor võtab tõenäoliselt kinni vaid 20–30% selle toodetud soojusest. Seda numbrit nimetatakse "soojusefektiivsuseks", kui olete pikka aega koolis käinud ja 1975. aastal USA armee katsetas veokit, mille termiline kasutegur saavutas adiabaatilise mootoriga kuni 48%. See hullumeelse kõlaga mootor lubas ka rohkem hobujõude, suurendades samal ajal ka efektiivsust. Kust see mootor siis pärit on ja miks me seda täna ei kasuta?
Adiabaatilise mõiste on sama vana kui autotehnika (BTW seda hääldatakse "aid-ee-a-bad-ik") ja tähendab lihtsalt süsteemi, kuhu soojus ei saa siseneda ega lahkuda. Kui soojus on sees lõksus, on see adiabaatiline. Miks peaksite proovima mootorisse soojust kinni püüda, kui umbes kolmandik tüüpilisest mootoriruumist on pühendatud soojuse eemaldamisele läbi radiaatorite ja jahutusvedeliku voolu? Teoreetiliselt soovite, et kuumus teie bensiini aurustaks. Nagu te võib-olla teate, ei põle vedel bensiin tegelikult nii hästi – see on gaasikogumi peal olev aur, mis tegelikult põleb.
Seetõttu mida sa tõesti soov on bensiiniauru. Lihtsalt juhtub, et vedelgaasi on meil lihtsam transportida, ladustada, pumbata ja autodes kasutada. Praegu on meie, pihustid, selleks, et tulistada vedelgaasi ülipeente pihustitena põlemiskambrisse – teooria järgi, mida peenem pihusti, seda kiiremini aurustub. Veel üks suurepärane viis vedelike aurustamiseks on tõsta nende temperatuuri. Seega oleks soojuspüüdja süsteem palju parem kütuseauru tekitamisel ja põletamisel. Mootori soojuse kinnijäämisega seotud probleemid on ilmsed kõigile, kes on kunagi tühjaks saanud jahutusvedelikku – tänapäevased mootorid kipuvad lakkama töötamast (dramaatiliselt) üle 250 kraadi Fahrenheiti järgi.
Adiabaatsete mootorite pooldajad väidavad, et soojuslik kasutegur võib läheneda 50% ja kütusesäästlikkus võib ületada 50 mpg
Mootori plahvatusohu kaalub üles potentsiaalne kasutegur – suurenenud soojusefektiivsus, tunduvalt paremad miilid galloni kohta ja terve hobujõud. Kui see kõik kõlab nagu imepill, siis jõuame selleni. Sellest hoolimata väidavad adiabaatsete mootorite pooldajad, et termiline kasutegur võib läheneda 50% või enamale, kütusesäästlikkus võib ületada 50 mpg ja pisike 1980. aastate 4-silindriline võib toota 250 hj – seda kõike samal ajal aega.
Idee adiabaatilisest automootorist on olnud olemas juba vähemalt 1950. aastatest ja seda on kõige valjemini õhutanud paar hot-rodderit nimega Henry “Smokey” Yunick ja Ralph Johnson. Kuna tehnoloogia väidetavalt suurendab nii kütusesäästlikkust kui ka hobujõudu, toimides samal ajal mootorile vastupidiselt disainerid on aastakümneid tegelenud (soojuse eemaldamisega), adiabaatilised mootorid on alati tundunud natuke uskumatu ja liiga hea, et olla tõsi.
Auto ja juht kutsusid BS ol’ Smokeyl ja Ralphil, kui nad läksid alla Floridasse, et seda ise näha Kuum Rodder tagandas kaks tagahoovi mehaanikut. Ja nii läks see aastakümneid, mõned uskusid, et see tehnoloogia võib autotööstuses revolutsiooni teha, samas kui teised nimetasid seda ussiõliks. Tundus, et keegi ei tahtnud süsteemi rangelt ja teaduslikult testida. Mitte keegi, see oli enne, kui USA armee sekkus.
1975. aastal kavandas USA armee Tank Automotive Command'i divisjon koostöös Cumminsiga katsesõiduki adiabaatilise tehnoloogia hindamiseks. Kummalisel kombel ei olnud nende mootorite uurimise peamine tõuge tõhusus, võimsus ega miili galloni kohta. Ilmselt olid tervelt 60 protsenti armee sõidukite riketest põhjustatud jahutussüsteemi probleemidest. Likvideerida jahutussüsteem ja kõrvaldada rikked, või nii see mõtlemine läks.
Selle teooria testimiseks varustasid armeepoisid 5-tonnise lastikanduri spetsiaalse mootoriga ja viskasid minema ka 338 naela jahutuskomponente. Cumminsi insenerid valmistasid mootori keraamilis-metallist komponentidest – sealhulgas pea, kolvid, ventiilid, silindrite vooderdised ja väljalaskeavad – mis on ette nähtud temperatuuridele üle 2000 kraadi Fahrenheiti järgi. Kogu seade oli ümbritsetud tugeva isolatsiooni ja torustikuga, mis saatis soojust mootoriruumi sees olevasse kütusekanalisse.
Armee meeskond katsetas veokit 10 000 miili ja registreeris 38-protsendilise kütusesäästu kasvu võrreldes traditsioonilise armee veokiga. Sellegipoolest saab traditsiooniline veok umbes 6 MPG, nii et isegi 38-protsendilise kasvu korral räägime ainult 8,28 MPG-st. Nad registreerisid ka 48% soojusliku kasuteguri ja kuulutasid: "...adiabaatiline mootor on kõige kütusesäästlikum mootor maailmas." See on suur kiitus. Mis juhtus?
Mitte midagi. Midagi ei juhtunud. Selle tehnoloogia vastu polnud suurt vandenõu. Naftaettevõtted ei saatnud löögirühmi ega loonud desinformatsioonikampaaniaid. Selle asemel ei saanud tehnoloogia kasutusele samal põhjusel, miks tehnika kogu aeg ebaõnnestub – teesõltuvus. Autotootmise, teeninduse ja teisese tööstuse üleviimine adiabaatilisele tehnoloogiale nõuaks palju suuremat pingutust kui traditsiooniliste komponentide tõhususe suurendamine. Kogu tööstuse ümbertöötamist keraamilistele komponentidele ei peetud pragmaatiliseks, rahaliselt mõistlikuks ega kliendikeskseks ning seetõttu jäeti see vanarauaks. Kui tööstus oli 1980ndatel oma teele liiga takerdunud, on see tänapäeval kindlasti rohkem.
Tegelikult leitakse adiabaatiliselt võimaldatud soojustõhususe numbreid nüüd uusima arendusega traditsioonilistes mootorites. 2014. aastal kuulutas Toyota valjuhäälselt, et nad on loonud 38% efektiivsusega testmootori, ja hiljuti kuulutas autoinseneride selts toodetud prototüüpmootoreid läheneb 50% soojustõhususele. Nüüd on pereautodes tavaline näha ka 4-silindrilisi mootoreid 250 või enama hobujõuga. Tavatehnoloogia on järele jõudnud adiabaadi toetajate väidetele, seega ei näe me tõenäoliselt niipea neid kummalisi ja ilusaid mootoreid väljaspool eksperimente või muuseume. See, mis selle tehnoloogia enne käivitamist tappis, oli lihtsalt tööstuse hoog ning uurimis- ja arendusosakondade tehtud prioriteediotsused. See võib olla vähem seksikas lugu, kuid see ei muuda seda vähem tõeseks.
Toimetajate soovitused
- Testisime isejuhtiva Mercedese tehnoloogiat, mis on nii arenenud, et see pole USA-s lubatud.
