Стойкость поршневого двигателя

Стойкость поршневого двигателя
Поршневые двигатели внутреннего сгорания по-прежнему остаются наиболее эффективными, несмотря на достижения в области альтернативных методов движения. (Ducati /)

Из некоторых комментариев, появляющихся на этом сайте, видно, что есть немало людей, которым не терпится узнать, как медленно приближается будущее транспорта. Это естественно, так как шумиха вокруг батареи так легко опережает реальность.

Поэтому я спрашиваю себя, когда собираюсь написать что-то о мотоциклах и их двигателях внутреннего сгорания (ВС): «Неужели все это сейчас неактуально, лишено интереса, потому что это вот-вот исчезнет из-за следующего? Неужели я просто воспроизведение технических писателей 1930-х годов, которые писали о схемах переменного отключения для паровозов, когда очевидным будущим было дизельное топливо, повышающее эффективность использования топлива в шесть раз? »

Это не так просто. Некоторое время назад я написал для этого сайта серию из пяти статей о силовых установках электромобилей: об электродвигателях, батареях, источниках питания, системах зарядки и охлаждении компонентов. Они вызвали практически нулевой интерес у наших читателей. Никто вообще не писал: «Дай мне еще! Я жажду услышать о более эффективных силовых транзисторах IGBT и нагреве в квадрате R! »

Поршневые двигатели IC по-прежнему являются нормой и будут в течение некоторого времени.

Поршневые двигатели IC по-прежнему являются нормой и будут в течение некоторого времени. (Ducati /)

Поэтому я думаю, что мне следует периодически пересматривать несколько причин, по которым поршневые двигатели IC все еще с нами, по-прежнему с пользой реагируют на разработки и, вероятно, будут продолжаться довольно долго.

1. Мир привык производить, обслуживать и поставлять расходные материалы для двигателя внутреннего сгорания. Это сложная экономическая система; ломка и замена существующей экономической системы — это огромные расходы, которых ответственные финансовые менеджеры стараются избежать. Утилизировать и заменить 160 000 заправок? Переподготовить 756600 автомехаников (данные Бюро статистики труда США за 2019 год)? Процессы замены парового дизельного двигателя и авиационного поршневого двигателя на турбину были обусловлены, соответственно, сильной положительной экономикой топлива и технического обслуживания, а также холодной войной. Во всяком случае, переход от ИС к электричеству страдает от негативных экономических последствий по двум основным причинам: батареи остаются дорогими, а производители электромобилей по понятным причинам любят своих нынешних элитных покупателей. Тесла — это новый Кадиллак.

Смотрите также:  Более 18000 мотоциклов Yamaha отозваны из-за отказа переключателя

2. Какое-то время в 1950-х и 60-х годах «журналы Mechanix» (печатные эквиваленты сегодняшнего New Atlas и аналогичных веб-сайтов технических энтузиастов) говорили нам готовиться к выпуску машин с газотурбинным двигателем, как показали Rover в Англии и Chrysler в США. прототипы. Но нет, эффективность газовых турбин резко падает, поскольку они ограничиваются мощностью, меньшей, чем полная, а автомобили и мотоциклы обычно работают на 15–25% мощности. Использование в турбине регенератора, рециркулирующего тепло выхлопных газов, снизило расход топлива, но сделало энергосистему довольно большой. Эффективность поршневого двигателя внутреннего сгорания зависит от его степени сжатия, которая не меняется с нагрузкой. Ожидалось, что появятся дешевые турбины, поскольку чудо-керамика заменит дорогие суперсплавы для реактивных двигателей, но это заняло десятилетия дольше, чем ожидалось. По мере того, как турбины становятся меньше, потери из-за утечки из наконечника вокруг вращающихся лопаток турбины увеличивают потери. Да, двигатели с большими вентиляторами на коммерческих самолетах имеют активную регулировку зазора между наконечниками, но эти двигатели стоят десятки миллионов за штуку. Итак, турбинные двигатели дорожных транспортных средств были кратко восприняты, а затем превратились в зевок.

3. Любимое занятие технических авторов — это сравнение топливной экономичности поршневых двигателей внутреннего сгорания (примерно от 25 до 42 процентов) с электрическим КПД электродвигателей, который находился в диапазоне от среднего до высокого уровня 90-х на протяжении более 100 лет. . Топливная эффективность и электрическая эффективность — это не одно и то же, потому что это сравнение не учитывает топливную эффективность производства электроэнергии. По данным Агентства энергетической информации США, 79 или более процентов электроэнергии в США в первой половине 2020 года поступало от тепловых станций, в основном сжигающих природный газ, некоторое количество угля и делящихся материалов, радиоактивный распад которых нагревает атомные станции. Обычные тепловые электростанции (угольные, атомные) обеспечивают примерно 35-процентный КПД, но лучшие из новых парогазовых / паротурбинных установок с комбинированным циклом, которые сейчас вводятся в эксплуатацию, дают 60-процентный КПД. Газотурбинные установки простого цикла с быстрым запуском, используемые для компенсации постоянных и повторяющихся действий ветра и солнечной энергии, предлагают более низкий КПД в диапазоне 25–30 процентов. Около 10 процентов вырабатываемой электроэнергии потребляется из-за потерь в трансформаторе и в линии, а для электромобилей необходимо учитывать цикл заряда-разряда батареи и эффективность энергоснабжения, которые находятся в диапазоне 75–85 процентов и 90 процентов соответственно. Неудивительно, что когда вы прорабатываете все преобразования энергии, задействованные в двух системах — силовой ИС и аккумуляторно-электрической, — ни у одной из них нет явного преимущества. Да, нефть должна быть извлечена из земли, переработана в топливо и доставлена ​​пользователю, но с точки зрения электричества существуют аналогичные затраты, связанные с поставкой природного газа, угля и урана.

Смотрите также:  Новый спортивный мотоцикл Honda V4 может приземлиться уже в 2023 году

4. Время от времени нам говорят, что многообещающие источники питания «сейчас проходят испытания в Юго-Западном научно-исследовательском институте», как если бы они были доказаны как чрезвычайно эффективные. Такие источники энергии также демонстрируются обычным возможным инвесторам. Появились новые типы паровых двигателей, сверхэффективные двигатели цикла Стирлинга и удивительно компактные цилиндрические и роторно-поршневые двигатели. Все зависит от некоторой комбинации преобразований энергии. Химическая энергия топлива должна быть преобразована в тепло, а затем в давление или скорость. Мощность от давления или скорости газа должна быть преобразована в механическую энергию, такую ​​как вращающийся вал. Электрическая мощность должна передаваться через сопротивления и преобразовываться в формы волны, которые могут приводить в действие эффективные электродвигатели. Каждое преобразование связано с некоторой потерей. Тогда возникает вопрос, может ли ожидаемый прирост эффективности окупить затраты на перевод мира на новую систему?

Одно мы знаем: будут сюрпризы. В настоящее время возможность коммерческого использования термоядерной энергии привлекает новое внимание, равно как и коммерческие космические полеты. Сможет ли частный капитал и мотив прибыли высвободить неограниченное количество электроэнергии? Смогут ли недорогие и безопасные аккумуляторные системы использовать энергию ветра и солнечной энергии в мире днем ​​и ночью? Давай проживем долго и посмотрим, как все закончится.

Перейти в источник

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: