Отказ от ответственности: эта статья содержит инженерную речь.
Двигатель вашей машины сейчас ужасно справляется со своей работой.
Рекомендуемые видео
Ваш двигатель должен делать только одно: превращать бензин в механическую энергию, сжигая его. Во время работы он делает это несколько раз в секунду — и делает это очень плохо. Горящий газ создает тепло. Это тепло в форме быстрого взрыва приводит в движение колеса вашего автомобиля (с несколькими промежуточными частями и шагами). Следовательно, ваш двигатель должен улавливать как можно больше этого тепла (взрыва). Но двигатель вашего автомобиля, скорее всего, улавливает лишь жалкие 20–30% выделяемого им тепла. Это число называется «тепловым КПД», если вы долго ходили в школу, а в 1975 г. Армия США протестировал грузовик, термический КПД которого достиг 48%, используя «адиабатический двигатель». Этот безумно звучащий двигатель также обещал увеличить мощность и одновременно повысить эффективность. Так откуда же взялся этот движок и почему мы не используем его сегодня?
Понятие адиабатики старо, как и в автомобилестроении (кстати, оно произносится как «эйд-и-а-бад-ик») и просто означает систему, в которую тепло не может войти или выйти. Если тепло задерживается внутри, оно адиабатично. Так зачем же пытаться удерживать тепло внутри двигателя, если около трети типичного моторного отсека предназначено для отвода тепла через радиаторы и потоки охлаждающей жидкости? Теоретически вам нужно тепло, чтобы испарить бензин. Как вы, возможно, знаете, жидкий бензин на самом деле горит не так уж и хорошо — на самом деле горит пар над лужей газа.
Поэтому то, что вы Действительно хочу — пары бензина. Так уж получилось, что сжиженный газ нам легче транспортировать, хранить, перекачивать и использовать в автомобилях. На данный момент мы используем форсунки, которые распыляют жидкий газ очень мелкими струями в камеру сгорания – теория заключается в том, что чем мельче струя, тем быстрее испарение. Еще один отличный способ заставить жидкости испаряться — повысить их температуру. Таким образом, система с тепловой ловушкой будет намного лучше создавать и сжигать пары топлива. Проблемы с удержанием тепла внутри двигателя будут очевидны любому, у кого когда-либо заканчивалось топливо. охлаждающей жидкости – современные двигатели имеют тенденцию переставать работать (резко) при температуре выше 250 градусов. Фаренгейт.
Сторонники адиабатических двигателей утверждают, что тепловой КПД может приближаться к 50%, а топливная экономичность может превышать 50 миль на галлон.
Риск взрыва двигателя перевешивает потенциальная выгода — повышенная тепловая эффективность, значительно лучший расход миль на галлон и здоровый прирост мощности. Если все это немного похоже на чудодейственную таблетку, мы к этому еще вернемся. Несмотря на это, сторонники адиабатических двигателей утверждают, что тепловой КПД может достигать 50% и более. топливная экономичность может превышать 50 миль на галлон, а крошечный 4-цилиндровый двигатель 1980-х годов может производить 250 л.с. – и все это одновременно. время.
Идея адиабатического автомобильного двигателя существует, по крайней мере, с 1950-х годов, и наиболее громко ее продвигали пара хот-родеров по имени Генри «Смоки» Юник и Ральф Джонсон. Потому что технология утверждает, что она одновременно повышает топливную экономичность и увеличивает мощность двигателя, при этом делая противоположное тому, что делает двигатель. конструкторы потратили десятилетия на отвод тепла, адиабатические двигатели всегда казались чем-то невероятным и Слишком хорошо, чтобы быть правдой.
Автомобиль и водитель по имени BS о старине Смоки и Ральфе, когда они поехали во Флориду, чтобы увидеть это своими глазами, а Хот Роддер поддержал двух механиков на заднем дворе. И так продолжалось десятилетиями: некоторые считали, что эта технология может произвести революцию в автомобильной промышленности, а другие называли ее «змеиным маслом». Казалось, никто не хотел подвергать систему строгим научным испытаниям. Никто, пока в дело не вмешалась армия США.
В 1975 году подразделение танкового автомобильного командования армии США в сотрудничестве с компанией Cummins разработало испытательную машину для оценки адиабатической технологии. Как ни странно, основным стимулом для исследования этих двигателей была не эффективность, не мощность и не количество миль на галлон. Судя по всему, целых 60 процентов отказов армейской техники были вызваны проблемами с системой охлаждения. Устранить систему охлаждения и устранить неисправности, по крайней мере, так думали.
Чтобы проверить эту теорию, военные оснастили 5-тонный грузовой корабль специальным двигателем, а также выбросили 338 фунтов компонентов системы охлаждения. Инженеры Cummins создали двигатель из металлокерамических компонентов, включая головку, поршни, клапаны, гильзы цилиндров и выпускные каналы, рассчитанные на температуру более 2000 градусов. Фаренгейт. Весь агрегат был обернут прочной изоляцией и трубами, которые направляли тепло к топливным магистралям внутри моторного отсека.
Армейская команда протестировала грузовик на протяжении 10 000 миль и зафиксировала 38-процентное увеличение экономии топлива по сравнению с традиционным армейским грузовиком. Тем не менее, традиционный грузовик потребляет примерно 6 миль на галлон, поэтому даже при увеличении на 38 процентов мы говорим только о 8,28 миль на галлон. Они также зафиксировали тепловой КПД 48% и заявили: «…адиабатический двигатель будет самым экономичным двигателем в мире». Это высокая похвала. Итак, что случилось?
Ничего. Ничего не произошло. Никакого грандиозного заговора против этой технологии не было. Нефтяные компании не отправляли отряды боевиков и не проводили кампании по дезинформации. Вместо этого технология не прижилась по той же причине, по которой она все время терпит неудачу – зависимость от пути. Чтобы перевести автомобилестроение, сферу услуг и вторичную промышленность на адиабатические технологии, потребуется гораздо больше титанических усилий, чем стремление к повышению эффективности традиционных компонентов. Переоснащение всей отрасли на керамические компоненты не рассматривалось как прагматичное, финансово разумное или ориентированное на клиента решение, поэтому от него отказались. Если в 1980-х годах отрасль слишком застряла на своем пути, то сегодня она, безусловно, еще более застряла.
Фактически, показатели термического КПД, которые обеспечивает адиабатический режим, теперь можно найти в традиционных двигателях с новейшими разработками. Еще в 2014 году Toyota громко заявила, что разработала тестовый двигатель с КПД 38%, а недавно Общество инженеров автомобильной промышленности изготовил прототипы двигателей тепловой КПД приближается к 50%. Сейчас в семейных автомобилях также часто можно увидеть 4-цилиндровые двигатели мощностью 250 лошадиных сил и более. Обычные технологии догнали утверждения сторонников адиабатики, поэтому мы вряд ли в ближайшее время увидим эти странные и красивые двигатели за пределами экспериментов или музеев. Что убило эту технологию до того, как она появилась, так это просто динамика отрасли и решения о приоритетах, принятые отделами исследований и разработок. Возможно, это менее сексуальная история, но это не делает ее менее правдивой.
Рекомендации редакции
- Мы протестировали настолько продвинутую технологию беспилотного вождения Mercedes, что она запрещена в США.
