Блуждающие диски
Если посмотреть на развитие автомобилестроения в целом, то окажется, что забытых или отложенных на неопределенный срок идей больше, чем прижившихся. Ба! Очевидные, общепризнанные хрестоматийные решения теряют свой удельный вес и отходят на периферию. Давным-давно из автомобилей исчезли двухтактники, и со дня на день выяснится, что двигатели внутреннего сгорания как таковые – это боковой путь эволюции!
Леонардо опередил Google
Способы движения транспортных средств опережают автомобиль. Поучительно в этом отношении посещение Туринского автомобильного музея. Есть деревянная повозка, построенная в 2011 году по задумке Леонардо да Винчи 1478 года. Она приводится в движение заводным механизмом с пружиной. Еще одно новшество — руль с рейкой и возможностью программирования на определенный диапазон движения автомобиля. Итак, Леонардо опередил Google более чем на 500 лет и построил автономный автомобиль.
Прочитав книгу Витольда Рихтера «История автомобиля», вы сможете найти больше идей для автомобилей. Более-менее практично. Есть, например, тележка с гравитационным приводом, приводимая в движение камнем, брошенным на веревке в бездну. Я упоминаю его отнюдь не как летописца. Такой драйв кажется явным тупиком, как и автомобили с кровным приводом, которые, к счастью, фигурируют лишь в чехословацком “Вампире из Ферата” 1981 года и американском, нишевом, но несколько раз удостоенном “Кровавом автомобиле” 2007 года. Однако идеи, которые выглядят хорошими и практичными, также часто имеют срок годности, что наиболее очевидно сегодня, когда мы пытаемся чем-то заменить двигатели, потребляющие ископаемое топливо.
С низким содержанием углерода
Мы очень похожи на наших прадедов, хотя нами движут разные мотивы. Они просто искали лучший источник энергии для безлошадных экипажей. Мы ищем наименее инвазивные: безвредные для окружающей среды и использующие возобновляемые ресурсы. При этом, как и в начале ХХ века, хочется, чтобы было практично и дешево.
И точно так же, как тогда, двигатель внутреннего сгорания снова конкурирует с электрическим. В то время в пользу электромобилей говорила простота конструкции и удобство эксплуатации, в том числе и при вводе в эксплуатацию, а единственным ограничением был небольшой запас хода. Другое дело, что дороги были в основном в городах. В любом случае, дальше идти будет сложно. Однако, несмотря на шум и вонь, производимые бензиновым двигателем, а также проблемы со сцеплением, коробкой передач и управлением, он в конечном итоге победил. По крайней мере, в этом раунде.
Паровой привод, применявшийся в паровом тракторе Кюгонта в 1770 г. и практически применявшийся в дорожных транспортных средствах с 20 в., также имел во многих отношениях преимущество перед двигателем внутреннего сгорания. Как и электрический, ему не нужна была коробка передач, и он был тихим. Несмотря на громоздкость запуска и вдвое меньшую эффективность по сравнению с ранними двигателями внутреннего сгорания, он был меньше и легче. Единственной проблемой, которая была удовлетворительно решена, был большой и тяжелый котел. Производители паровых автомобилей, которые в значительной степени находились в тени Европы, работали в Северной Америке до середины 60-х годов. Паровые грузовики, которыми славилась Великобритания, производились примерно на десять лет дольше. Некоторые из них еще эксплуатировались в 70-е годы.О паровой машине время от времени вспоминали, а толчок дали нефтяные кризисы -х.Паровая машина должна была не только сделать вас независимым от сырой нефти, но и гарантировать низкий уровень выбросов выхлопных газов.
для Z-реактора
Сила пара известна как минимум с тех пор, как человечество начало готовить пищу. В I веке нашей эры Герон Александрийский сконструировал сферу, приводимую в движение паром, выбрасываемым двумя соплами. Так называемой Пузырь Цапли, подогреваемый костром под ним, долгое время не имел практического применения. Однако древняя идея использования пара для приведения объекта в движение обрела новую форму в потенциально наиболее технологически продвинутых транспортных средствах, которые когда-либо создавали люди, — автомобилях с атомным двигателем. Ядерная силовая установка, используемая, например, на судах, состоит из реактора, который заменяет огонь в качестве водонагревателя. Дальше банально: паровая турбина через редуктор приводит в движение гребной вал и электрогенератор бортового оборудования. Опять же, точно так же, как котел в паровой машине, большой и тяжелый реактор был бы здесь самым хлопотным.
Атомный автомобиль родился только как идея и обзорная модель в виде Ford Nucleon 50-х годов Может лучше? Чернейшие дизельные выхлопы рассеиваются за считанные минуты. Радиоактивное заражение после ядерной автокатастрофы заняло бы гораздо больше времени.
Пинг!
Первый кризис 1973 года окончательно закрыл период увлеченных экспериментов с двигателями, заимствованными у другого передового продукта цивилизации — самолетов. Турбинный двигатель возлагал большие надежды. Концерн Chrysler работал над ним дольше всех и наиболее последовательно. До него с этим источником энергии экспериментировала компания British Rover, представившая автомобиль Jet 1950 в 1 г. Среди первопроходцев также были Fiat с его турбиной 1954 г. и General Motors, построившая серию из трех Firebird в 50-х гг. Четвертый, созданный в 60-х годах, был всего лишь видением автомобиля завтрашнего дня без двигателя. Одним из менее известных автомобилей с газотурбинным двигателем является Renault Étoile Filante середины 50-х годов.
Газотурбинный двигатель в форме, адаптированной для автомобилей, был достаточно безвреден для окружающей среды, чтобы сжигать практически любое жидкое топливо. Он был небольшим, легким и упрощал конструкцию автомобиля. В течение длительного времени он потреблял такое же количество топлива, как поршневой двигатель с аналогичными характеристиками. Недостатком был высокий расход топлива на холостом ходу и высокая температура выхлопных газов. Практические свойства газотурбинных автомобилей хорошо известны. Полсотни турбин Chrysler были протестированы в середине 60-х годов в отдельных американских семьях. Пользователи поставили им хорошие заметки.
Турбины использовались не только в легковых автомобилях, но и в грузовиках. Стандарты выбросов выхлопных газов, введенные в 70-х годах, и шок от глобального истощения нефтяных ресурсов отбили у производителей автомобилей желание продолжать испытания газотурбинных двигателей.
Завитки
Подобным же образом эти опасения повлияли и на двигатель Ванкеля, несбывшуюся надежду 60-х гг.. Первым серийным автомобилем с ним стал NSU Spider 1963 г. Вскоре этим силовым агрегатом заинтересовались несколько компаний. Среди них Mazda, которая продолжает развивать его и сегодня.
Двигатель Ванкеля относительно небольшой, легкий и простой. Проблемы вызывает герметизация камер, которые являются аналогом цилиндров поршневого двигателя. Судно предъявляет высокие требования к материалам, использованным при его строительстве, которые сегодня кажутся непосильными. Однако основная жалоба касается высокого расхода топлива и, как следствие, выбросов выхлопных газов.
Эти недостатки в сочетании с шумом также способствовали устранению с автомобилей двухтактных двигателей. Интересно, что этот двигатель также характеризуется простотой конструкции, например, он не требует системы газораспределения, и в то же время он дешев в производстве. Именно поэтому он широко использовался в популярных европейских автомобилях.
Экономическая ценность всегда имела большое значение на нашей стороне Атлантики. Он ускорил внедрение дизельного двигателя, который сначала появился на коммерческих автомобилях, а в середине 30-х годов на легковых автомобилях. Дизельные агрегаты пришли на смену шведскому изобретению — двигателю Йонаса Хессельмана, созданному в 1925 году. Это был искровой двигатель, приспособленный для сжигания более тяжелых фракций нефти, в том числе дизельное топливо. Впервые был применен непосредственный впрыск топлива. Для облегчения запуска его обычно запускали на бензине, а затем переключали на другое топливо.
Выходом из кризиса стали автомобили, работающие на древесном газе, произведенном на специальной установке в автомобиле, в т.ч. из древесного угля. Они распространились во время Второй мировой войны, когда обычное топливо направлялось в первую очередь на боевые части. По сей день можно приобрести генератор, который производители рекламируют как способ обретения энергетической независимости.
Для адаптации
Природный газ долгое время был недорогим и легкодоступным топливом в городах. Его использование в автомобилях снижает сложность накопления на борту того количества газа, которое обеспечивало бы желаемый запас хода. Раньше газ перевозили, например, в больших баллонах на крыше, потом его стали сжимать (СПГ), а теперь производители предлагают и цистерны для перевозки сильноохлажденного сжиженного метана (СПГ). Благодаря им автомобиль имеет запас хода, сравнимый с типовым. Метан в различных формах, в том числе биогаз, получаемый при ферментации отходов, является топливом, при сгорании которого выделяется мало вредных веществ, и не требует сложных систем очистки выхлопных газов.
Экономичным и вполне практичным решением является пропан-бутан (СУГ). Основные аргументы в пользу этого – низкая цена и повсеместная доступность газа. Размещение бака может быть проблематичным, но не так сильно, как с СПГ. Приходится учитывать некоторое снижение мощности двигателя в зависимости от поколения – приводной агрегат и газовая установка.
Водород также использовался в качестве топлива для искровых двигателей. Однако этот газ еще труднее хранить, чем метан. Теперь имеет больше смысла использовать его для питания топливного элемента, который производит энергию для электродвигателя в автомобиле. Новаторский автомобиль на топливных элементах был создан General Motors в середине 60-х годов.
Электромобили с собственной силовой установкой также являются серийными гибридами, где двигатель внутреннего сгорания (чаще всего дизельный, но также и газовый, работающий на КПГ) приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию для электродвигателя. В параллельных гибридах крутящий момент на колеса поступает как от электродвигателя, так и от двигателя внутреннего сгорания. Энергетический баланс гибридов улучшает возможность зарядки аккумуляторов от сети (штекерный разъем).
Упомянутые выше источники тяги, наряду с чисто электрическими, относятся к наиболее часто используемым так называемым альтернативные силовые установки. Они созданы для снижения или полного исключения расхода бензина и дизельного топлива. Ввиду них речь идет не о тупиках, а об адаптации источника питания к условиям эксплуатации. Это означало бы конец господства двигателей внутреннего сгорания, которые на протяжении 100 лет были универсальным источником движения не только в автомобилях.
Энергия системы
Конец, но не скоро. Хотя есть идеи запретить продажу автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, которыми в последнее время прославились Нидерланды, это пока только предложения. Двигатели с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия значительно выиграли благодаря внедрению систем подачи топлива с электронным управлением. Взрыв в цилиндре был в значительной степени ограничен, чтобы использовать как можно больше энергии топлива и ограничить образование вредных веществ, выходящих через выхлопную трубу. Турбонаддув сохраняет высокую производительность, несмотря на относительно небольшой объем двигателя. Нынешнее сокращение двигателей аккумулирует и доводит до крайности предыдущие решения по повышению производительности при одновременном снижении расхода топлива. Дополнительные системы очистки отработавших газов, концентрация которых наиболее высока в дизельных двигателях, также являются результатом решений, которые уже давно применяются фрагментарно и не обязательно в автомобилестроении.
Автомобиль рассматривается как система преобразования энергии. Его рациональное использование – это периферийные устройства, такие как интеллектуальный генератор переменного тока, который не работает постоянно и не вырабатывает электроэнергию впустую, или такие мелочи, как энергосберегающее освещение, состоящее из светодиодов. В грузовых автомобилях рассматривается возможность внедрения устройств рекуперации энергии выхлопных газов. Уже сегодня они оснащены системами управления силовым агрегатом, чтобы минимизировать расход топлива за счет использования инерции автомобиля. Для этого используется круиз-контроль, который в гармонии с автоматической коробкой передач подстраивает скорость и передаточное отношение к форме дороги перед грузовиком, чтобы максимально использовать инерцию и максимально дешево взбираться на холмы. возможный. Положение автомобиля распознается на основе сигнала GPS и загруженных в память топографических карт. Вместе с круиз-контролем работает обгонная муфта, которая отключает привод в благоприятных условиях, т.е. когда это приносит пользу в виде низкого расхода топлива и является безопасным.
Большой потенциал снижения энергопотребления кроется в транспортных средствах с разной степенью автономности: от выстраивания в колонны, в которых первый ведет остальных, едущих по электронному вестибюлю (и здесь первопроходцами являются грузовики дальнего следования), до автомобилей, которые полностью самостоятельны во всех условиях, которые вырабатываются, среди прочего, Россией. Гугл, Тесла, Вольво и Даймлер. Предполагается, что автономные транспортные средства будут вести себя безопасно и рационально. Поэтому они будут избегать внезапных маневров и ездить экономично, хотя Google также тестировала агрессивные автомобили в составе своего большого парка автономных автомобилей.
В соответствии
Проблема тупика в развитии автомобильных двигателей сама по себе является тупиком. Современные маломощные высокопроизводительные двигатели внутреннего сгорания выглядят многообещающе — в лаборатории. На самом деле из них сложно извлечь заявленный производителями низкий расход топлива. Разве что ехать быстро и очень спокойно, но это универсальный рецепт малого расхода топлива. Для их строительства используется мало материала, что выгодно производителям. Однако долговечность таких двигателей вызывает сомнения, что продемонстрировал один из первых агрегатов этого типа, печально известные Volkswagen 1,2 и 1,4 TSI. С другой стороны, есть традиционные американские V8 с большой мощностью и не меньшим ремонтным потенциалом, которые когда-то выпускались, хватает на несколько десятков лет (приятной) езды, и по отношению к своей мощности оказываются очень экономичными, хотя и в абсолютном выражении. цифры расход топлива высокий.
Ваша интуиция подсказывает вам, что самые простые решения — самые лучшие. Электродвигатель, незаметно выдающий огромный крутящий момент, несложный и к тому же долговечный, он кажется близким к совершенству. Достаточно найти для него подходящий источник энергии. Однако это такая проблема, что мы запутаемся в компромиссных, тяжелых и занимающих много места решениях, таких как гибриды. Однако тем, кто тоскует по природной простоте, следует помнить об эндемиках, видах, прекрасно приспособленных к местным условиям и порой столь же причудливо устроенных, как австралийский утконос.
Ситуация усугубляется разницей интересов автопроизводителей и водителей. Первые хотят заработать, вторые не хотят терять. Включая Именно поэтому компании стремятся монополизировать сервисные услуги, невольно признавая, что долговечность — это миф, главное — правильное обслуживание. На ход развития двигательных установок оказывают влияние поставщики топлива и энергии в целом, защитники окружающей среды разного толка и правительства, которые подчиняются давлению обеих групп. Забота об окружающей среде и рациональное использование мировых ресурсов — это тоже бизнес. Это обусловливает конструкцию автомобилей иногда неочевидным образом. Современные двигательные установки глубоко укоренены в этих отношениях.
В ожидании прорыва нельзя недооценивать тупики. Вы никогда не знаете, какой из них будет неожиданно разблокирован, и это окажется идеальным ярлыком.
Автомобиль, основанный на идее Леонардо да Винчи конца века, приводимый в движение пружиной. Вероятно, он служил только игрушкой.
Steam Dutcher 1974 года, финансируемый Калифорнией. Испытания прошли успешно, но интереса было мало.
Один из первых гибридных автомобилей в мире, Lohner-Porsche и серийно выпускаемый Ford Escape Hybrid 100 лет спустя. таксомоторные компании как экологичный, городской вид транспорта.
Новаторский автомобиль GM Electrovan I, работающий на топливных элементах, был построен в 1966 году. Как и его нынешние преемники, это, по сути, электромобиль с собственной силовой установкой.
Двигатель Ванкеля, использовавшийся в Mazda RX-7 в 80-х годах В поршневом двигателе возвратно-поступательное движение поршня должно быть преобразовано во вращательное движение карданного вала. Вращающиеся поршни Ванкеля упрощают конструкцию двигателя.
Расположение баллонов со сжатым природным газом в автомобиле Fiat Fiorino Natural Power. Метан может поступать из возобновляемых источников.
Атомный автомобиль родился только как идея и обзорная модель в виде Ford Nucleon 50-х годов Может лучше? Чернейшие дизельные выхлопы рассеиваются за считанные минуты.
Mercedes 170V с системой производства древесного газа. Устройства этого типа все еще можно приобрести сегодня, но их размер и использование доставляют не меньше хлопот, чем раньше.
Scania-Vabis 35511 с двигателем Hesselman, который имел искровое зажигание, но был адаптирован для работы на дизельном топливе.
Двухтактный двигатель S-31 использовался в Сиренах 104 и 105. Двухтактный двигатель, распространенный в дешевых европейских автомобилях, должен был уступить место под давлением регламента по чистоте выхлопных газов. Причем покупатели побогаче отдавали предпочтение четырехтактным автомобилям.
