Zavrnitev odgovornosti: Ta članek vsebuje inženirski govor
Motor v vašem avtu trenutno slabo opravlja svoje delo.
Priporočeni videoposnetki
Vaš motor mora narediti samo eno stvar: pretvoriti bencin v mehansko energijo tako, da ga sežge. To počne večkrat na sekundo, ko teče - in to počne zelo slabo. Goreči plin ustvarja toploto. Ta toplota v obliki hitre eksplozije poganja kolesa vašega avtomobila (z nekaj deli in koraki vmes). Zato mora vaš motor zajeti čim več te toplote (eksplozije). Toda motor v vašem avtomobilu verjetno zajame le pičlih 20-30 % toplote, ki jo proizvede. Ta številka se imenuje "toplotna učinkovitost", če ste dolgo hodili v šolo in leta 1975 Ameriška vojska testiral tovornjak, ki je dosegel do 48-odstotno toplotno učinkovitost z uporabo "adiabatnega motorja". Ta noro zveneči motor je obljubljal tudi več konjskih moči, obenem pa tudi večjo učinkovitost. Od kod torej ta motor in zakaj ga danes ne uporabljamo?
Koncept adiabatike je star toliko kot avtomobilski inženiring (BTW se izgovarja "aid-ee-a-bad-ik") in preprosto pomeni sistem, v katerega toplota ne more vstopiti ali izstopiti. Če je toplota ujeta v notranjosti, je adiabatna. Zakaj bi torej poskušali ujeti toploto znotraj motorja, ko pa je približno tretjina tipičnega motornega prostora namenjena odvajanju toplote skozi radiatorje in pretoke hladilne tekočine? Teoretično želite, da toplota izhlapi vaš bencin. Kot morda veste, tekoči bencin pravzaprav ne gori tako dobro – dejansko gori hlap na vrhu bazena plina.
Torej, kaj ti res hočem bencinske hlape. Zgodi se, da nam je utekočinjeni plin lažji za transport, shranjevanje, črpanje in uporabo v avtomobilih. Trenutno uporabljamo injektorje za izstrelitev utekočinjenega plina v izredno finih razpršilih v zgorevalno komoro – teorija pravi, da bolj fini so razpršilci, hitrejše je izhlapevanje. Drug odličen način za izhlapevanje tekočin je povečanje njihove temperature. Tako bi bil toplotno ujet sistem veliko boljši pri ustvarjanju in zgorevanju hlapov goriva. Težave z lovljenjem toplote v motorju bodo očitne vsakomur, ki mu je kdaj zmanjkalo hladilne tekočine – sodobni motorji običajno prenehajo delovati (dramatično) nad približno 250 stopinjami Fahrenheit.
Zagovorniki adiabatskih motorjev trdijo, da se toplotni izkoristek lahko približa 50 %, izkoristek goriva pa lahko preseže 50 mpg
Tveganje eksplozivnih motorjev odtehta potencialni izkupiček – večja toplotna učinkovitost, bistveno boljši prevoženi kilometri na galono in zdravo povečanje konjskih moči. Če vse to zveni nekoliko kot čudežna tabletka, bomo prišli do tega. Ne glede na to zagovorniki adiabatskih motorjev trdijo, da se toplotna učinkovitost lahko približa 50 % ali več, izkoristek goriva lahko preseže 50 mpg, majhen 4-valjnik iz leta 1980 pa lahko proizvede 250 KM – vse hkrati čas.
Zamisel o adiabatnem avtomobilskem motorju je prisotna že vsaj od petdesetih let 20. stoletja in jo je najbolj glasno spodbujalo nekaj navdušencev po imenu Henry "Smokey" Yunick in Ralph Johnson. Ker tehnologija trdi, da poveča učinkovitost porabe goriva IN poveča konjske moči, medtem ko deluje ravno nasprotno od motorja oblikovalci porabili desetletja (odstranjevanje toplote), so se adiabatni motorji vedno zdeli nekoliko neverjetni in predobro, da bi bilo res.
Avto in voznik, imenovan BS na starega Smokeyja in Ralpha, ko sta šla na Florido, da bi si to ogledala na lastne oči, medtem ko Hot Rodder podprl dva dvoriščna mehanika. In tako je trajalo desetletja, pri čemer so nekateri verjeli, da bi ta tehnologija lahko povzročila revolucijo v avtomobilski industriji, drugi pa so jo poimenovali kačje olje. Zdelo se je, da nihče ni bil pripravljen sistema strogo in znanstveno preizkusiti. Nihče, dokler se ni vključila ameriška vojska.
Leta 1975 je oddelek ameriške vojske Tank Automotive Command v sodelovanju s podjetjem Cummins zasnoval testno vozilo za oceno adiabatske tehnologije. Nenavadno je, da glavna spodbuda za raziskovanje teh motorjev ni bila učinkovitost, moč ali milje na galono. Očitno so kar 60 odstotkov okvar vojaških vozil povzročile težave s hladilnim sistemom. Odpraviti hladilni sistem in odpraviti okvare, vsaj tako je bilo razmišljanje.
Da bi preizkusili to teorijo, so fantje iz vojske naknadno opremili 5-tonski tovorni nosilec s posebnim motorjem in zavrgli 338 funtov hladilnih komponent. Inženirji Cumminsa so izdelali motor iz keramično-kovinskih komponent – vključno z glavo, bati, ventili, obloge cilindrov in izpušne odprtine - ki so bili zasnovani za temperature nad 2000 stopinj Fahrenheit. Celotna enota je bila ovita v močno izolacijo in cevovode, ki so pošiljali toploto v napeljavo goriva znotraj motornega prostora.
Vojaška ekipa je testirala tovornjak 10.000 milj in zabeležila 38-odstotno povečanje porabe goriva v primerjavi s tradicionalnim vojaškim tovornjakom. Kljub temu tradicionalni tovornjak porabi približno 6 MPG, tako da tudi z 38-odstotnim povečanjem govorimo le o 8,28 MPG. Zabeležili so tudi 48-odstotni toplotni izkoristek in razglasili, "...adiabatni motor za najvarčnejši motor na svetu." To je velika pohvala. Torej kaj se je zgodilo?
nič. Se ni nič zgodilo. Ni bilo velike zarote proti tej tehnologiji. Naftne družbe niso poslale udarnih enot ali ustvarile dezinformacijskih kampanj. Namesto tega se tehnologija ni prijela iz istega razloga, zakaj tehnologija ves čas odpove – odvisnost od poti. Preklop avtomobilske proizvodnje, storitev in sekundarne industrije na adiabatsko tehnologijo bi zahteval veliko več herkulskega truda kot prizadevanje za večjo učinkovitost tradicionalnih komponent. Preoblikovanje celotne industrije na keramične komponente ni veljalo za pragmatično, finančno razumno ali usmerjeno k strankam, zato je bilo opuščeno. Če je bila industrija v 1980-ih preveč obtičala na svoji poti, je danes gotovo bolj.
Pravzaprav so številke toplotne učinkovitosti, ki jih omogoča adiabat, zdaj najdene v tradicionalnih motorjih z najnovejšim razvojem. Že leta 2014 je Toyota glasno razglašala, da je izdelala testni motor z 38-odstotnim izkoristkom, pred kratkim pa je Društvo avtomobilskih inženirjev izdelal prototipe motorjev približuje 50% toplotni izkoristek. Zdaj je v družinskih avtomobilih običajno videti tudi 4-valjne motorje z 250 konjskimi močmi ali več. Konvencionalna tehnologija je dohitela trditve zagovornikov adiabatike, zato teh nenavadnih in lepih motorjev verjetno ne bomo kmalu videli zunaj eksperimentov ali muzejev. Tisto, kar je uničilo to tehnologijo, preden se je začela, je bil preprosto zagon industrije in prednostne odločitve, ki so jih sprejeli oddelki za raziskave in razvoj. Morda je to manj seksi zgodba, vendar zaradi tega ni nič manj resnična.
Priporočila urednikov
- Preizkusili smo samovozečo Mercedesovo tehnologijo, ki je tako napredna, da v ZDA ni dovoljena.
