როდესაც ჩვენ ვფიქრობთ მომავლის საავტომობილო ტექნოლოგიაზე, ჩვენ ჩვეულებრივ ვფიქრობთ ალტერნატიულ საწვავზე, იქნება ეს წყალბადი თუ ელექტროენერგია ფუტურისტული ბატარეებიდან. გამოდის, რომ მომავალი შეიძლება რეალურად იყოს შიდა წვის ახალი ფორმა: „თავისუფალი დგუშის“ ძრავა.
ეს ტექნოლოგია რადიკალურად ცვლის ძრავებს, ცვლის ამწე ლილვს, რომელიც ჩვეულებრივ გადასცემს ძალას დგუშებიდან შეკუმშვის კამერით და ტურბო იმპერატორით. თავისუფალი დგუშიანი ძრავები ფლობენ რადიკალურად გაუმჯობესებული ეფექტურობის პოტენციალს. პროტოტიპის თავისუფალი დგუშიანი ძრავები უკვე 50-დან 60 პროცენტით უფრო ეფექტურია, ვიდრე ნებისმიერი ძრავა, რომელიც ამჟამად წარმოებულია - და არსებობს ბევრად მეტის პოტენციალი.
Როგორ მუშაობს?
თავისუფალ დგუშს აქვს იგივე კომპონენტები, როგორც ნებისმიერი შიდა წვის ძრავა. მთავარი განსხვავება ისაა, თუ როგორ ითვისებს წვის ძალას.
სტანდარტულ ძრავში საწვავი და ჰაერი შეჰყავთ შეკუმშვის კამერაში და აალდება. ეს წვა უბიძგებს დგუშს, რომელიც დაკავშირებულია ამწე ლილვთან. მანქანებში, მბრუნავი ამწე ლილვის ენერგია გადადის ტრანსმისიაში და გადადის წამყვანი თვლებისკენ.
თავისუფალ დგუშის ძრავში წვა ხდება იგივე გზით, მაგრამ არ არის ამწე ლილვი. ერთი შეხედვით, ეს გიჟურად გამოიყურება, რადგან დგუშები უბრალოდ ტრიალებენ თავიანთ ცილინდრებში. მაგრამ ეს რეალურად ინსულტია - დიახ, მე განზრახული მქონდა ეს სიტყვა - გენიალური. ორი ცილინდრის ჰორიზონტალურად დაპირისპირებით და მათი ერთდროულად აფეთქებით, დგუშები შეკუმშავს მათ შორის არსებულ ჰაერს. ეს ჰაერი მიედინება კომპრესორში, რომელიც ძალიან ჰგავს ტურბო დამტენს.
მიუხედავად იმისა, რომ ტექნიკურად შესაძლებელია ღერძის მოძრაობა უშუალოდ ამ ტურბინიდან, პრაქტიკაში ეს ტურბინა საუკეთესოდ გამოიყენება ელექტრო გენერატორის მართვისას.
ასეთი ძრავის იდეა გაჩნდა 1807 წლიდან, მაგრამ დგუშების გასროლის გამოწვევები და ერთდროულად მოძრაობამ ხელი შეუშალა დიზაინერებს თავისუფალი დგუშიანი ძრავის სრული სარგებლობისგან... აქამდე.
Უპირატესობები
მაშ, ამ გამოწვევებთან ერთად, რატომ უნდა შეწუხდეთ? ისე, ეს ყველაფერი ეფექტურობასთანაა დაკავშირებული. სტანდარტული შიდა წვის ძრავში, ენერგიის დიდი ნაწილი იკარგება სითბოს და ვიბრაციის შედეგად. თანამედროვე ბენზინის ძრავებს შეუძლიათ გადააკეთონ საწვავის პოტენციური ენერგიის მხოლოდ 18-დან 25 პროცენტამდე გამოსაყენებელ ენერგიად. ყველაზე ეფექტური ბენზინის ძრავებს შეუძლიათ მომენტალურად მიაღწიონ 35 პროცენტს, მაგრამ მაშინაც კი, მხოლოდ იდეალურ პირობებში.
სტანდარტული შიდა წვის ძრავში, ენერგიის დიდი ნაწილი იკარგება სითბოს და ვიბრაციის შედეგად.
თავისუფალი დგუშის სისტემაში ამწე ლილვის ნაკლებობა ნიშნავს, რომ არ არსებობს მუდმივი იმპულსის ცვლილება, რომელიც ქმნის ვიბრაციას და ხახუნს, რომელიც არღვევს ეფექტურობას. ეს უპირატესობები აშკარაა ორი საუკუნის განმავლობაში, მაგრამ თანამედროვე ტექნოლოგიების სიზუსტით არის კიდევ ერთი: ცვლადი შეკუმშვის კოეფიციენტები.
წვის კამერის ზომის ამწე ლილვით ფიქსირდება დგუშის მოძრაობის სიგრძე. თანამედროვე, ექსპერიმენტულ თავისუფალ დგუშიან ძრავებში, კამერის ზომა და სიმძლავრის დარტყმის სიგრძე შეიძლება შეიცვალოს ფრენის დროს. რევოლუციიდან რევოლუციამდე, ძრავის მართვის განყოფილებით, რომელიც არეგულირებს წვის კამერის ზომას საწვავის იდეალურ ჰაერზე ნარევი.
გარდა ამისა, ეს ცვალებადობა უნდა დაუშვას თავისუფალ დგუშის ძრავებს, იმუშაონ ყველაფერზე, წყალბადიდან ბუნებრივ აირამდე. სინამდვილეში, არ გამიკვირდება, თუ ერთ-ერთი ასეთი ძრავა იმუშავებს ერთი ალაოს სკოტზე.
- 1. მართვის ოთახი FKLG ლაბორატორიაში DLR ავტომობილების კონცეფციების ინსტიტუტში (წყარო: DLR)
- 2. ბატარეა გამორთულია? – თავისუფალი დგუშიანი ხაზოვანი გენერატორი მოქმედებს როგორც დიაპაზონის გამაფართოებელი, რომელიც უზრუნველყოფს ელექტრო მანქანებისთვის საჭირო ელექტროენერგიას (წყარო: DLR)
ყველა ეს თვისება ხდის თავისუფალ დგუშის ძრავას იდეალურს, როგორც საბორტო გენერატორს, როლს, რომელშიც მან შეიძლება მოახდინოს რევოლუცია ელექტროგადამცემის დიზაინში.
სერიოზულად, როდის შემიძლია მივიღო?
ჯერჯერობით, ორი პროტოტიპის თავისუფალი დგუშიანი ძრავა მუშაობს. პირველი, გასაკვირი არ არის, მოდის გერმანელი მეცნიერებისგან/ბნელი ჯადოქრებისგან გერმანიის აეროკოსმოსური ცენტრის (DLR).
მათი პროტოტიპი, სახელწოდებით "Freikolbenlineargenerator", რომელიც დარწმუნებული არ ვარ, არის იმის დასტური, რომ გერმანელებს აქვთ თუ არა იუმორის გრძნობა, ჯერ კიდევ განვითარების ადრეულ ეტაპზეა. მიუხედავად ამისა, იგი გვპირდება ისეთი ეფექტურობის მიწოდებას, რაზეც სხვა ელექტროგადამცემი ინჟინრები მხოლოდ ოცნებობენ.
Toyota-ს ძრავას შეეძლო გამოემუშავებინა 15 ცხენის ძალა რვა დიუმიანი პაკეტიდან და ორი ფუტი სიგრძით.
Freikolbenlineargenerator იყენებს ცილინდრებს, რომლებიც ერთმანეთის პირისპირ არიან. დგუშის ეს ორიენტაცია საშუალებას აძლევს მას იყოს უფრო კომპაქტური ვიდრე ტიპიური თავისუფალი დგუშის ძრავები. ეს ხდის მას სრულყოფილს გამოსაყენებლად, როგორც დიაპაზონის გამაფართოებელი.
ავიღოთ მაგალითად, Chevy Volt. მას აქვს ბატარეები და შეუძლია იმუშაოს მხოლოდ ელექტროენერგიით. მაგრამ როდესაც ბატარეები დაიხურება, მას აქვს 1.4-ლიტრიანი გაზის ძრავა, რომელსაც შეუძლია მათი დამუხტვა და თავად მანქანა 65 მილი/სთ-ზე მაღლა აწიოს. ეს კარგად მუშაობს, მაგრამ სამწუხაროდ, მცირე მოცულობის გაზის ძრავებიც კი არის მოცულობითი, მძიმე და ძვირი.
Freikolbenlineargenerator-ს შეუძლია შეასრულოს იგივე სამუშაო, თუმცა საკმარისად პატარაა მანქანის იატაკის ქვეშ დასამაგრებლად, რაც ზოგავს ადგილს სხვა ნივთებისთვის, მაგალითად, კალე.
მაგრამ სასწაული ძრავა ტევტონური შეშლილი მეცნიერის სამუშაო მაგიდაზე შორს არის რეალური წარმოებიდან, არა?
ისე, ტოიოტაც ბორტზეა. ამ ზაფხულს, მასიური იაპონური ავტომობილების მწარმოებელმა გამოაცხადა საკუთარი უფასო დგუშის ძრავა ან „ხაზოვანი გენერატორი“. Toyota-ს ვერსია იყენებს. ერთი ცილინდრიანი და არა მოპირდაპირე წყვილი და შეუძლია 42 პროცენტი თერმული ეფექტურობა მუდმივი მუშაობის პირობებში პირობები. ეს უკეთესია, ვიდრე ნებისმიერი წარმოების ძრავის მიღწევა შეუძლია - თუნდაც მომენტალურად, ოპტიმალურ პირობებში.
Toyota-ს ძრავას შეეძლო გამოემუშავებინა 15 ცხენის ძალა რვა დიუმიანი პაკეტიდან და ორი ფუტი სიგრძით. აქედან ორი, სავარაუდოდ, საკმარისზე მეტი იქნება ბატარეების დასატენად თანამედროვე გაფართოებულ სატრანსპორტო საშუალებებში უზარმაზარი სივრცისა და ენერგიის დაზოგვით. გერმანული ტექნოლოგია გასაოცარია, მაგრამ ტოიოტას ძრავა შესაძლოა პრიუსში იყოს.
დასკვნა
სუფთა ელექტრო - ან შესაძლოა წყალბადი - ჯერ კიდევ თითქმის რა თქმა უნდა გრძელვადიანი მომავალი ენერგიის წყაროა მანქანებისთვის. თუმცა, არცერთი ეს ტექნოლოგია არ არის მზად. ელექტროენერგია ახლოვდება, მაგრამ მაინც ზედმეტად ძვირია ამერიკელი მომხმარებლებისთვის, რომ არაფერი ვთქვათ სიტყვასიტყვით მილიარდობით ჩინელ და ინდოელ მომხმარებლებზე, რომლებიც მიისწრაფვიან მანქანის მფლობელობაში.
თავისუფალი დგუშიანი ძრავები შეიძლება იყოს კრიტიკული ხიდის ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია მკვეთრად გააუმჯობესოს შიდა წვის ეფექტურობა. მათ ასევე შეიძლება ჰქონდეთ უფრო გრძელი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, ვიდრე შიდა წვის ტრადიციულ ფორმებს, მათი უნარის წყალობით, დაწვათ თითქმის ნებისმიერი აალებადი… მე გიყურებ, ზეთოვანი ნაწიბურები.
თუ ინდუსტრიის გიგანტები, როგორიცაა ტოიოტა, გადაწყვეტენ ტექნოლოგიის უკან დახევას, ის შეიძლება ძალიან მალე გამოჩნდეს წარმოების მანქანებში. Იმედი ვიქონიოთ.
რედაქტორების რეკომენდაციები
- შემდეგი მერსედეს-AMG C63-ს შეუძლია V8 4 ცილინდრიანი ჰიბრიდული სიმძლავრის გამოტოვება
