100 km na 2 litre dizela: Hidraulički automobil

Moderan automobil nalikuje loše organiziranoj tvrtki sa sve većim troškovima i neučinkovitim upravljanjem. Na kretanje se troši više od 20% proizvedene energije. Gubici prate sve faze rada elektrane, od ubrizgavanja goriva u cilindre do prenosa momenta na kotače. Mehanizam distribucije plina, prijenos, veliki broj dodatnih potrošača energije: generator, klima uređaj, servo upravljač, električni uređaji automobila - sve to oduzima značajan udio od početne snage motora. Ostatak se troši na prevladavanje aerodinamičkog povlačenja i postupak kočenja, pri čemu se gubi još 14% snage. Kao rezultat, samo petina njih doseže kotače. Sve se to odnosi na novi automobil: fizičko trošenje opterećenih jedinica nakon nekoliko godina rada počinje oduzimati još tri do pet posto snage.

Ingocar dizel-hidraulički hibrid, razvijen od strane inženjera Ingo Valentina, bitno se razlikuje od našeg modernog automobila. Motor mu daje mehanizam ventila, klipnjače, radilicu, sustav za podmazivanje i hlađenje, kvačilo, mjenjač i pogone kotača. Nema pogonskog vratila i diferencijala, iako je Ingocar automobil na sve kotače. Ukupni gubitak trenja u elektrani nije veći od 12% (u tradicionalnim automobilima - ne manje od 24%). Napokon, izračunata masa Ingocar-ove limuzine s pet sjedala ne prelazi tonu, ubrzanje do stotke traje 5 sekundi, najveća snaga na točkovima doseže 720 KS, a potrošnja goriva se održava na 1, 8 litara na 100 km.

Ubrzanje Regeneracija

Ingocar hibridna platforma s pogonom na sva četiri kotača temelji se na pomoćnom motoru s unutarnjim izgaranjem, hidrauličkom akumulatoru i hidrauličnim motociklima. Kompaktni turbodizel pumpa tekućinu iz spremnika u hidraulički akumulator. Unutar akumulatora je izdržljivi elastični spremnik napunjen dušikom. Toplinska energija izgaranja goriva pretvara se u mehaničku energiju komprimiranog plina. Iz akumulatora, tekućina pod visokim tlakom ulazi kroz cjevovod do hidrostatičkih motocikala, i automobil se kreće. Kad se baterija potpuno napuni, motor se automatski isključuje i, ako je potrebno, započinje ponovno punjenje zaliha energije.

Pri kočenju se protok hidrauličke tekućine u kotaču motora preusmjerava pomoću ventila natrag u akumulator. Tlak tekućine brzo doseže vršna opterećenja, a kotač motora usporava. Izgubi se samo mala količina kočne energije, ali većina, od 70–85%, odlazi u kompresiju dušika. U ovom ciklusu motorni kotač djeluje poput pumpe, u smislu sile kočenja koja nije inferiorna od disk kočnica modernih automobila. Pri kočenju iz brzine od 100 km / h dok se automobil u potpunosti ne zaustavi, akumulirana energija regenerativnog kočenja omogućit će Ingocaru da ubrza s nule na 70–85 km / h! Ingo ovaj proces naziva "regenerativnim ubrzanjem." Na isti način mehanizam opruge djeluje na dječjim strojevima s satom: što više okrenete oprugu, brže se igračka ubrzava. Regenerativni kočioni sustavi u električnim hibridima su višestruko inferiorniji od Ingocara po učinkovitosti, a istovremeno su znatno teži.

Kako grudnjaci ispravljaju zube: brzi videozapis

U gradskom ciklusu, punjenje baterije traje u prosjeku 8 km. Potom se uključuje dizelski motor koji u roku od jedne minute u potpunosti napuni bateriju, dok okreće motore. Zatim se ciklus ponavlja. U načinu autoceste potrošnja goriva raste zbog oštrog povećanja aerodinamičkog povlačenja, ali općenito se radni ciklus elektrane ne mijenja - gorivo se troši samo na petom dijelu vožnje.

Radilica odustaje

Iznenađujuće jednostavan dizajn motora Ingo Valentine, zaštićen s dva patenta, omogućuje potpuno odsustvo rotirajućih dijelova, s izuzetkom propelera s turbopunjačem. Zahvaljujući arhitekturi boksera i slobodnim klipovima, motor pušta klipnjače, radilicu, mehanizam ventila. Dva klipa smještena su u zajedničkoj komori za izgaranje: pri hodu kompresije oni se kreću jedan prema drugom, a pri hodu radnog hoda odbijaju se jedan od drugog. Bokserska arhitektura u izgradnji motora sada postaje sve popularnija zbog svoje jednostavnosti, savršene ravnoteže i velike gustoće snage. Do kada

mjera, američka tehnološka tvrtka Advanced Propulsion Technologies (APT) nedavno je predstavila u osnovi sličan prototip dvocilindričnog bokserskog turbodizela koji 2, 5 puta nadmašuje tradicionalne motore po specifičnoj snazi ​​i pet je puta lakši. Do 2011. godine tvrtka planira na tržište iznijeti nekoliko modifikacija motora.

Koncept slobodnih klipova znači da svaki od njih istovremeno služi kao klip motora i hidrauličke pumpe. Nakon udara, tlak tekućine u hidrauličkom sustavu vraća klip u prvobitni položaj i osigurava kompresiju goriva.

S radnom zapreminom od 500 cm³, Ingo Valentina motor razvija snagu od 64 KS. (gotovo 130 "konja" po litri). Potrošnja goriva varira od 1, 35 do 1, 85 litara na 100 kilometara, ovisno o brzini. Masa motora je samo 32 kg, pet je puta lakša od tradicionalne ICE i šest - modernih hibridnih elektrana. Motor može probaviti razne vrste goriva: dizel, benzin, bioetanol i biodizel. Promijenjene su samo postavke upravljačkog sustava. Motor ne treba nikakav poseban sustav hlađenja, jer uvijek radi u optimalnom načinu rada - bez kvarova i najvećih opterećenja. Za učinkovito rasipanje topline dovoljna je prirodna cirkulacija zraka.

u motornom prostoru. To vam omogućuje da napustite radijator, čiji dovod zraka pri velikim brzinama značajno povećava aerodinamični otpor. Zbog optimalnih zazora između klipa i stijenke cilindra, Ingo motor također ne treba podmazivanje, što znači da su uljni otvor, pumpa i hladnjak uklonjeni s popisa potrebne opreme.

Stado unutar kola

Drugi ključni element dizajna, hidrostatički motorni kotač, zaštićen je s dva patenta iz 2002. godine. Jednostavan dizajn, koji se sastoji od klipa, planetarnog zupčanika, sustava kanala i upravljačkih ventila, lako se nosi s prijenosom visokog momenta i najvećim opterećenjima tijekom kočenja. S masom manjom od 6 kg

i u veličinama s uobičajenim disk kočnim mehanizmom, kotač motora razvija snagu do 230 KS A to je daleko od granice. Ingo tvrdi da se, kako veličina motora povećava, njegove dinamičke karakteristike povećavaju proporcionalno. Ali to nema puno smisla, jer u načinu gradske vožnje svaki od četiri motora koristi samo 5% svoje snage, a u autocesti - ne više od 20%.

Elektronički upravljački sustav omogućuje vam fleksibilno podešavanje zakretnog momenta koji se prenosi na svaki kotač zasebno. To se, naravno, odnosi i na silu kočenja. S takvim uređajem primjena bilo kojih algoritama sustava stabilizacije (ABS, ESP, inteligentni pogon na sva četiri kotača) ne zahtijeva složenost dizajna (diferencijali, viskozne spojke, mehanizme za upravljanje kočnicama) i dodatne troškove energije. Zbog svoje jednostavnosti, malog broja pokretnih dijelova, malog protoka radne tekućine i potpune nepropusnosti, motorni kotač djeluje gotovo nečujno u bilo kojem načinu rada.

Trenutno mnoge velike tvrtke razvijaju vlastite modele hidrostatičkih motocikala. Najveće uspjehe na ovom području pokazuju njemački Bosch-Rexroth i Sauer-Danfoss, kao i američki proizvođač teške opreme Caterpillar. Ali u komparativnim testovima, uzorak Valentinova nadmašuje sve analoge u pogledu mase, veličine i gustoće snage. "Veliko ime tvrtke

a sreća, veličina plaće voditelja projekta nisu presudni čimbenici u područjima znanosti u kojima je potrebno iskustvo i duboko specifično znanje “, komentira tu činjenicu sam Ingo Valentine.

Dolivanje ograde

Najskuplji element dizajna Valentinovog hibrida je hidraulički akumulator: metalno-plastični rezervoar s dva dijela ojačan ugljičnim vlaknima. Smještena u sredini platforme, baterija pomaže optimalnom raspoređivanju opterećenja na kotačima automobila i spuštanju težišta, što zauzvrat poboljšava upravljivost. Valentine tvrdi da je baterija apsolutno pouzdana i sigurna. Dizajn spremnika, cjevovoda i priključaka omogućuje ozbiljnu deformaciju bez gubitka nepropusnosti. Svi priključci imaju brtve sa dvostrukim prstenom posebnog dizajna koje isključuju proizvoljno curenje tekućine. Radni tlak u bateriji varira od 120 do 480 bara.

Gubitak energije u bateriji ne prelazi 2–5%, a uzrokovan je laganim zagrijavanjem dušika brzom kompresijom. Za usporedbu: gubici energije u modernim litij-ionskim baterijama dosežu 10% ili više i ugrađeni su u samu tehnologiju. Važno je da je hidraulički akumulator sposoban za brzo punjenje i pražnjenje. Za naglo ubrzanje ili vožnju u otežanim cestovnim uvjetima potrebno je brzo pražnjenje.

Hidraulička tekućina za Ingocar iznosi oko 60 litara. Sve je biljnog podrijetla, što je važno s gledišta ekologije. Prema Ingo-u, ne treba ga mijenjati tijekom cijelog životnog vijeka automobila. Ako vam i dalje treba zamjena, to neće koštati više nego običnu zamjenu motornog ulja.

Na krov tvrtke Ingocar može se ugraditi solarna ploča s površinom nešto većom od 1 m². Napaja kompaktnu električnu pumpu koja poput dizela ulijeva tekućinu u bateriju. Dio električne energije tijekom vožnje troši se dodatnom opremom automobila. Proračuni pokazuju da je sunčeva energija primljena tijekom dnevnog vremena dovoljna za putovanje od 25 kilometara bez uključivanja motora s unutarnjim izgaranjem! Solarna baterija nije skupo zadovoljstvo, ali lako se isplati u godinu i pol do dvije godine rada automobila. Međutim, ovo je opcija, a možete je jednostavno odbiti. Također je moguće napuniti bateriju iz uobičajene električne utičnice za kućanstvo.

Ingocar ovjes je, naravno, hidraulički. Potpuno je integriran u cjelokupni hidraulički sustav i može se prilagoditi individualnim preferencijama vozača. Hidraulika je uključena čak i u sustavu pasivne sigurnosti automobila: tijekom ekstremnog kočenja ili kada se aktivira senzor, prednji i stražnji odbojnici pomiču se prema naprijed i nazad po 40 cm svaki. Stupanj elastičnosti aktivnih odbojnika određuje se elektroničkim upravljačkim sustavom, uzimajući u obzir trenutnu dinamiku automobila, broj putnika i njihov položaj u automobilu. Aktivni branik djeluje poput klipa i pretvara udarnu energiju u energiju kompresije, pumpajući hidrauličku tekućinu

u bateriju. Dakle, zbog nesreće možete čak i napuniti gorivom! Vožnja hibridnog Ingocara ne razlikuje se od vožnje tradicionalnog automobila s automatskim mjenjačem.

Utrka za deset milijuna

Zapravo, Ingo još nije izgradio automobil kao takav. U metalu postoje samo dizelski motor i motor na kotačima. No, koncept platforme Ingocar potpuno je osmišljen i uspješno je prošao brojne pretrage u vodećim američkim znanstvenim laboratorijima. Ingo kaže kako se od 1986. više puta obraćao velikim automobilskim tvrtkama poput Forda, BMW-a i Porschea s prijedlogom za uvođenje njegovih izuma. Ali uvijek sam naišao na ljubazno odbijanje. Umoran od kucanja u zatvorenim vratima, odlučio je djelovati neovisno.

Jedan od izvora ulaganja u masovnu proizvodnju Ingocara može biti pobjeda u utrci X-Prize koja će se održati u razdoblju 2009-2010. Nagradni fond od 10 milijuna dolara osigurala je dobrotvorna organizacija X PRIZE Foundation. Za sudjelovanje na preliminarnim natjecanjima dozvoljeno je 31 tima iz Amerike, Njemačke, Britanije i Švicarske. Da biste dobili dragocjenu provjeru, morate stvoriti automobil koji može prijeći 100 km po 2, 35 litara goriva, istodobno ispuštajući u atmosferu ne više od 200 g stakleničkih plinova po kilometru. Svaki tim mora imati pravi poslovni plan za proizvodnju najmanje 10 000 automobila.

Ingo je rekao Popular Mechanics da će sigurno sudjelovati u utrci X PRIZE. Prošle jeseni na Sajmu automobila u Frankfurtu sastao se s predstavnicima velike trgovine karoserijama, koji su izrazili interes za suradnju. Atelje, čije ime Ingo ne praznovjerno otkriva, spreman je provesti čitav ciklus rada na stvaranju tijela - od razvoja vanjskog i unutarnjeg dizajna Ingočara do izgradnje postojećeg prototipa. Stvaranje jednog primjerka, prema procjenama tvrtke Ingo, koštat će oko 80.000 dolara - sadašnji novčić.

Članak je objavljen u časopisu Popular Mechanics (br. 4, travanj 2008). Pitam se kako radi nuklearni reaktor i mogu li roboti izgraditi kuću?

Sve o novim tehnologijama i izumima! U redu Slažem se s pravilima web stranice Hvala. Poslali smo potvrdu na vašu e-poštu.

Preporučeno

Zemlji elektromagnetizam štiti žive stanice
2019
11 najsmješnijih i najsmješnijih teorija zavjere: gmazov svijet
2019
Kakvi će biti automobili 2020. godine?
2020