W większości krajów świata nadal głównym środkiem transportu są samochody z silnikami spalinowymi. W krajach „złotego miliarda”, gdzie wymagania dla samochodów są znacznie wyższe, sytuacja wygląda inaczej – tam samochody napędzane energią elektryczną i innymi paliwami alternatywnymi stają się obecnie wiodącym kierunkiem w produkcji.
Jednak pojawienie się pojazdu elektrycznego jako nowego standardu w branży motoryzacyjnej nie powstrzymało inicjatywy naukowców i projektantów nowych typów pojazdów.
W ciągu ostatnich dwudziestu lat na świecie powstało wiele różnych prototypów samochodów: paliwo wodorowe, biopaliwo, panele słoneczne itp. Nie można jednak z całą pewnością stwierdzić, że którakolwiek z tych alternatyw ma realne perspektywy konkurowania z „tradycyjnymi” samochodami benzynowymi i elektrycznymi.
Problem w tym, że decydującym czynnikiem jest zawsze prostota i niski koszt produkcji, a jeśli alternatywna opcja jest nieopłacalna, to wszystkie inne jej zalety nie mają już większego znaczenia.
W takiej sytuacji eksperymenty dużych koncernów samochodowych mają znacznie większe szanse na rozpoznanie i masową produkcję. Przykładem takiego rozwoju jest Air Hybrid, innowacyjna jednostka hybrydowa składająca się z zaawansowanego silnika spalinowego i sprężarki hydraulicznej, zaprojektowana i zbudowana przez PSA Peugeot Citroen.
Ten francuski koncern, łącząc potencjał dwóch znanych firm motoryzacyjnych, postanowił stworzyć nowy typ silnika, w którym zamiast elektryczności zastosowano sprężone powietrze. Air Hybrid stał się udanym zakończeniem kolejnego etapu programu firmy, który ma na celu zmniejszenie zużycia paliwa w markowych samochodach do rekordowych 2 litrów na 100 kilometrów.
Rewolucyjny Air Hybrid polega na tym, że taki silnik może pracować jednocześnie w trzech trybach – tylko na sprężone powietrze, na benzynę, a także na powietrze i benzynę jednocześnie. Jedną z głównych zalet takiego rozwiązania jest znaczna redukcja masy, która sama w sobie jest również ważnym czynnikiem oszczędności paliwa.
Układ hydrauliczny jest nie tylko lżejszy, ale także znacznie tańszy w produkcji niż tradycyjny układ akumulatorowy. Do tego hydraulika jest bardziej niezawodna - z nią niepotrzebnych staje się wiele skomplikowanych układów elektronicznych, których w zwykłym aucie jest za dużo i które kontrolują wszystko - od uruchomienia silnika po wbudowany alkomat.
Należy zauważyć, że wbudowane profesjonalne alkomaty, które testują kierowcę przed uruchomieniem silnika, są popularnym rozwiązaniem wśród wielu europejskich producentów samochodów.
Nowy hybrydowy silnik Peugeot Citroen składa się z silnika benzynowego, dostosowanej przekładni epicyklicznej, w której zamiast silnika elektrycznego zostanie zastosowana sprężarka hydrauliczna.
W prototypie pod podłogą samochodu umieszczone są dwie butle ze sprężonym powietrzem – jedna o niskim ciśnieniu, a druga o wysokim ciśnieniu.
Na sprężonym powietrzu taki samochód może poruszać się z prędkością do 70 km/h, co jest optymalne na wycieczki po mieście. Gdy potrzebujesz zwiększyć prędkość, możesz przełączyć się na silnik gazowy, a przy ekstremalnym przyspieszeniu silniki będą współpracować.
Ze wszystkich nowoczesnych alternatyw dla samochodów z silnikiem spalinowym najbardziej nietypowy i interesujący wygląd pojazdy pracujący skompresowane powietrze... Paradoksalnie na świecie jest już wiele takich pojazdów. Opowiemy o nich w dzisiejszej recenzji.
Australijski Darby Bicheno stworzył niezwykły motocykl-skuter o nazwie EcoMoto 2013. Pojazd ten nie działa z silnika spalinowego, ale z impulsu podawanego przez sprężone powietrze z cylindrów.
W produkcji EcoMoto 2013 Darby Bicheno starał się używać wyłącznie materiałów przyjaznych dla środowiska. Żadnego plastiku - tylko metal i łuszczący się bambus, z którego wykonano większość części tego pojazdu.
- to jeszcze nie samochód, ale to już nie motocykl. Ten pojazd również napędzany jest sprężonym powietrzem, a jednocześnie ma stosunkowo wysokie parametry techniczne.
Wózek trójkołowy AIRpod waży 220 kilogramów. Jest przeznaczony do przewozu maksymalnie trzech osób i jest sterowany za pomocą joysticka na przednim panelu tego półautomatu.
AIRpod może przebyć 220 kilometrów na jednym pełnym sprężonym powietrzu, rozwijając prędkość do 75 kilometrów na godzinę. Tankowanie zbiorników „paliwem” odbywa się w zaledwie półtorej minuty, a koszt przejazdu to 0,5 euro za 100 km.
A pierwszy na świecie samochód produkcyjny z silnikiem na sprężone powietrze został wyprodukowany przez indyjską firmę Tata, znaną na całym świecie z produkcji tanich pojazdów dla biednych ludzi.
Samochód Tata OneCAT waży 350 kg i może przejechać 130 km na jednym zasilaniu sprężonym powietrzem, przyspieszając do 100 kilometrów na godzinę. Ale takie wskaźniki są możliwe tylko przy maksymalnie napełnionych zbiornikach. Im mniejsza w nich gęstość powietrza, tym niższa staje się średnia prędkość.
A rekord prędkości wśród istniejących samochodów na sprężone powietrze to samochód. W testach, które odbyły się we wrześniu 2011 r., pojazd ten przyspieszył do 129,2 km/h. To prawda, że udało mu się przejechać zaledwie 3,2 km.
Należy również zauważyć, że Toyota Ku: Rin nie jest seryjnym pojazdem osobowym. Ten samochód został stworzony specjalnie w celu zademonstrowania stale rosnących możliwości maszyn z silnikami na sprężone powietrze w wyścigach demonstracyjnych.
Francuska firma Peugeot nadaje nowe znaczenie terminowi „pojazd hybrydowy”. Jeśli wcześniej był uważany za samochód łączący silnik spalinowy z silnikiem elektrycznym, to w przyszłości ten ostatni można zastąpić silnikiem na sprężone powietrze.
Peugeot 2008 będzie pierwszym seryjnie produkowanym samochodem na świecie wyposażonym w innowacyjny układ napędowy Hybrid Air w 2016 roku. Umożliwi łączenie jazdy na paliwie płynnym, na sprężonym powietrzu oraz w trybie kombinowanym.
Yamaha WR250R to pierwszy motocykl na sprężone powietrze
Australijska firma Engineair od wielu lat projektuje i produkuje silniki na sprężone powietrze. To z ich produktów inżynierowie z lokalnej firmy Yamaha stworzyli pierwszy na świecie motocykl tego typu.
To prawda, że pociągi Aeromovel nie mają własnego silnika. Potężne strumienie powietrza emanują z systemu szynowego, po którym podróżuje. Jednocześnie brak elektrowni wewnątrz samego pociągu sprawia, że jest on bardzo lekki.
Pociągi Aeromovel kursują obecnie na lotnisku w brazylijskim mieście Porto Alegre oraz w parku tematycznym Taman Mini w Dżakarcie w Indonezji.
Jakie metody stosują producenci samochodów, aby przyciągnąć uwagę konsumentów. Kupującego urzeka modny futurystyczny design, bezprecedensowe środki bezpieczeństwa, zastosowanie bardziej przyjaznych dla środowiska silników itp.
Osobiście nie bardzo mnie wzruszają najnowsze zachwyty różnych pracowni projektowych – tym bardziej: dla mnie samochód był i pozostanie nieożywionym kawałkiem metalu i plastiku oraz wszystkie wysiłki marketerów, aby powiedzieć mi, jak wysoko szacunek należy do nieba po zakupie „naszego najnowszego modelu” to nic innego jak drżenie powietrza. Cóż, przynajmniej dla mnie osobiście.
Bardziej ekscytująca dla mnie, jako właściciela samochodu, jest kwestia ekonomii i przeżywalności. Paliwo kosztuje daleko od trzech kopiejek, poza tym jest zbyt wielu zwolenników Wasilija Alibakiewicza z „Dżentelmenów fortuny” w ogromie „wielkich i potężnych”. Producenci samochodów od dawna próbują przestawić się na paliwa alternatywne. W USA samochody elektryczne zajęły dość silną pozycję, ale nie każdego stać na zakup takiej maszyny – jest bardzo droga. Teraz, gdyby samochody klasy budżetowej były elektryczne ...
Ciekawy cel postawili francuscy producenci PSA Peugeot Citroen, zainicjowali ciekawy program redukcji zużycia paliwa. Ta grupa producentów samochodów opracowuje elektrownię hybrydową, która może zużyć zaledwie dwa litry paliwa na sto kilometrów. Inżynierowie firmy mają już coś do pokazania - dzisiejsze osiągnięcia pozwalają zaoszczędzić do 45% paliwa w porównaniu ze zwykłym silnikiem spalinowym: nawet przy takich wskaźnikach dwóch litrów na sto nie jest jeszcze możliwe dopasowanie, ale do 2020 roku obiecują podbić ten kamień milowy.
Stwierdzenia są dość odważne i interesujące, ale ciekawiej byłoby przyjrzeć się bliżej tej hybrydowej i nie mniej ekonomicznej konfiguracji. System nosi nazwę Hybrid Air i jak sama nazwa wskazuje, oprócz tradycyjnego paliwa wykorzystuje energię powietrza i sprężonego powietrza.
Koncepcja Hybrid Air nie jest tak złożona i jest hybrydą trzycylindrowego silnika spalinowego i hydraulicznej pompy silnikowej. W centralnej części samochodu oraz pod bagażnikiem zainstalowano dwa cylindry jako zbiorniki paliwa alternatywnego: który jest większy - dla niskiego ciśnienia; i ten, który jest odpowiednio mniejszy dla wysokiego. Auto będzie rozpędzane na silniku spalinowym, po osiągnięciu prędkości 70 km/h włącza się silnik hydrauliczny. Dzięki temu silnikowi hydraulicznemu i pomysłowej przekładni planetarnej energia sprężonego powietrza zostanie zamieniona na ruch obrotowy kół. Dodatkowo w takim aucie przewidziano system odzyskiwania energii - podczas hamowania silnik hydrauliczny działa jak pompa i pompuje powietrze do cylindra niskociśnieniowego - czyli tak bardzo pożądana energia nie zostanie zmarnowana.
Zdaniem inżynierów firmy, samochód z instalacją hybrydową Hybrid Air, nawet pomimo masy o 100 kg w porównaniu z tradycyjnym silnikiem, będzie miał wskaźniki zużycia paliwa na poziomie co najmniej 45%, i to pomimo tego, że zachwyca w tym obszarze inżynieria motoryzacyjna jest daleka od ukończenia.
Oczekuje się, że jako pierwsze w hatchbackach Citroena C3 i Peugeota 208 zostaną zastosowane systemy hybrydowe, a w 2016 roku będzie można jeździć „powietrzem”, a francuscy menedżerowie postrzegają Rosję i Chiny jako główne rynki zbytu samochodów z Hybrydowa hybryda powietrza.
/ 11
Najgorsze To, co najlepsze
Fakt, że pojazdy pneumatyczne mogą stać się pełnoprawnym zamiennikiem pojazdów benzynowych i wysokoprężnych, wciąż budzi wątpliwości. Silniki na sprężone powietrze mają jednak swój bezwarunkowy potencjał.Pojazdy na sprężone powietrze wykorzystują pompę elektryczną - kompresor do sprężania powietrza do wysokiego ciśnienia (300 - 350 bar) i gromadzenia go w zbiorniku. Wykorzystując go do poruszania tłokami, podobnie jak silnik spalinowy, praca jest wykonywana, a samochód jest napędzany czystą energią.
1. Nowość technologii
Pomimo tego, że samochód z silnikiem powietrznym wydaje się być innowacyjnym, a nawet futurystycznym rozwiązaniem, to już na przełomie XIX i XX wieku w kierowaniu samochodami wykorzystywano moc powietrza. Jednak wiek XVII i rozwój Dany Papina dla Brytyjskiej Akademii Nauk należy uznać za punkt wyjścia w historii rozwoju silników lotniczych. Tak więc zasada działania silnika pneumatycznego została odkryta ponad trzysta lat temu i wydaje się tym dziwniejsze, że ta technologia nie była tak dawno stosowana w motoryzacji.
2. Ewolucja samochodów napędzanych powietrzem
Silniki na sprężone powietrze były pierwotnie używane w transporcie publicznym. W 1872 r. Louis Mekarski stworzył pierwszy tramwaj pneumatyczny. Następnie, w 1898 roku, Howdley i Knight ulepszyli projekt, wydłużając cykl silnika. Wśród ojców założycieli silnika na sprężone powietrze często wymienia się także nazwisko Charlesa Portera.
3. Lata zapomnienia
Biorąc pod uwagę długą historię silnika lotniczego, może wydawać się dziwne, że w XX wieku ta technologia nie rozwijała się tak, jak powinna. W latach trzydziestych zaprojektowano lokomotywę hybrydową zasilaną sprężonym powietrzem, ale dominującym trendem w motoryzacji była instalacja silników spalinowych. Niektórzy historycy wprost sugerują istnienie „lobby naftowego”: ich zdaniem potężne firmy zainteresowane rozwojem rynku sprzedaży produktów rafinacji ropy naftowej dołożyły wszelkich starań, aby badania i rozwój w zakresie tworzenia i doskonalenia silniki lotnicze nigdy nie zostały opublikowane.
4. Zalety silników sprężonego powietrza
W osiągach silników powietrznych łatwo dostrzec wiele przewag nad silnikami spalinowymi. Przede wszystkim jest to taniość i oczywiste bezpieczeństwo powietrza jako źródła energii. Ponadto konstrukcja silnika i samochodu jako całości jest uproszczona: nie ma świec zapłonowych, zbiornika gazu i układu chłodzenia silnika; wyeliminowane jest ryzyko wycieku baterii, a także zanieczyszczenia środowiska spalinami samochodowymi. Ostatecznie, przy założeniu masowej produkcji, koszt silników na sprężone powietrze będzie prawdopodobnie niższy niż silników benzynowych.
Nie obejdzie się jednak bez muchy w maści: według przeprowadzonych eksperymentów działające silniki na sprężone powietrze okazały się głośniejsze niż silniki benzynowe. Ale to nie jest ich główna wada: niestety pod względem osiągów pozostają w tyle za silnikami spalinowymi.
5. Przyszłość pojazdów napędzanych powietrzem
Nowa era dla pojazdów na sprężone powietrze rozpoczęła się w 2008 roku, kiedy były inżynier Formuły 1, Guy Negre, zaprezentował swój pomysł, CityCat, samochód napędzany powietrzem, który może osiągać prędkość do 110 km/h i pokonywać dystanse bez ładowania. przekształcenie początkowego trybu napędu pneumatycznego w działający zajęło ponad 10 lat. Założona z grupą podobnie myślących ludzi, firma stała się znana jako Motor Development International. Jej początkowy projekt nie był samochodem pneumatycznym w pełnym tego słowa znaczeniu. Pierwszy silnik Guy Negre mógł być zasilany nie tylko sprężonym powietrzem, ale także gazem ziemnym, benzyną i olejem napędowym. W silniku MDI procesy sprężania, zapłonu mieszanki palnej, a także sam skok roboczy zachodzą w dwóch cylindrach o różnej objętości, połączonych kulistą komorą.
Elektrownia została przetestowana na hatchbacku Citroen AX. Przy niskich prędkościach (do 60 km/h), gdy pobór mocy nie przekraczał 7 kW, samochód mógł jechać tylko na energię sprężonego powietrza, ale przy prędkości powyżej określonej wartości elektrownia automatycznie przełączyła się na benzynę. W tym przypadku moc silnika wzrosła do 70 koni mechanicznych. Zużycie paliwa na drogach wyniosło zaledwie 3 litry na 100 km – wynik, którego pozazdrościć może każdy samochód hybrydowy.
Zespół MDI nie poprzestał jednak na osiągniętym wyniku, kontynuując prace nad udoskonaleniem silnika na sprężone powietrze, a mianowicie nad stworzeniem pełnoprawnego samochodu powietrznego, bez uzupełniania paliwa gazowego lub płynnego. Pierwszym był prototyp Taxi Zero Pollution. Samochód ten „z jakiegoś powodu” nie wzbudził zainteresowania w krajach rozwiniętych, które w tamtym czasie były mocno uzależnione od przemysłu naftowego. Ale Meksyk zainteresował się tym rozwojem i w 1997 roku podpisał porozumienie o stopniowej wymianie floty taksówek w Mexico City (jednym z najbardziej zanieczyszczonych megamiast na świecie) na transport „lotniczy”.
Kolejnym projektem był ten sam Airpod z półokrągłym korpusem z włókna szklanego i 80-kilogramowymi butlami na sprężone powietrze, których pełne zaopatrzenie wystarczyło na 150-200 kilometrów. Jednak projekt OneCat, bardziej nowoczesna interpretacja meksykańskiej taksówki Zero Pollution, stał się pełnoprawnym seryjnym samochodem lotniczym. Lekkie i bezpieczne butle węglowe pod ciśnieniem 300 barów mogą pomieścić do 300 litrów sprężonego powietrza.
Zasada działania silnika MDI jest następująca: powietrze jest zasysane do małego cylindra, gdzie jest ściskane przez tłok pod ciśnieniem 18-20 barów i nagrzewa się; Ogrzane powietrze trafia do kulistej komory, gdzie miesza się z zimnym powietrzem z cylindrów, które natychmiast rozpręża się i nagrzewa, zwiększając nacisk na tłok dużego cylindra, który przenosi siłę na wał korbowy.
Rozważmy każdą część takiego silnika lotniczego osobno. Silnik ten może rozdawać od 500 do 1000 obr/min, a dzięki zastosowaniu koła zamachowego ma przyzwoitą moc. Dostarczenie sprężonego powietrza w rezonatorze wystarcza na 20 minut ciągłej pracy silnika, ale istnieje możliwość wydłużenia czasu pracy, jeśli jako zbiornik stosuje się koło samochodowe. Ten silnik może być również eksploatowany z parą. Zasada działania jest następująca – cylinder z przylutowanym z jednej strony pryzmatem ma w górnej części otwór, który przechodzi i kołysze się przez pryzmat wraz z osadzoną w nim osią w łożysku zębatki.
Po prawej i lewej stronie łożyska wykonane są dwa otwory, jeden dla wlotu powietrza ze zbiornika do cylindra, drugi dla wylotu powietrza wywiewanego. Pierwsza pozycja pracy silnika wskazuje moment wlotu powietrza (otwór w cylindrze pokrywa się z prawym otworem w rozpórce). Powietrze ze zbiornika, po przedostaniu się do wnęki cylindra, naciska na tłok i popycha go w dół. Ruch tłoka jest przenoszony przez korbowód na koło zamachowe, które obracając się, wyprowadza cylinder ze skrajnie prawego położenia i nadal się obraca. Cylinder przyjmuje pozycję pionową i w tym momencie wlot powietrza zatrzymuje się, ponieważ otwory cylindra i zębatki nie pasują do siebie.
Ze względu na bezwładność koła zamachowego ruch jest kontynuowany, a cylinder jest już przesunięty w skrajne lewe położenie. Otwór cylindra jest wyrównany z lewym otworem w stelażu i przez ten otwór wypychane jest powietrze wylotowe. A cykl powtarza się w kółko.
Części do silników pneumatycznych
CYLINDER - wykonany z rurki mosiężnej, miedzianej lub stalowej o średnicy 10 - 12 mm. Cylinder może być mosiężną łuską do karabinu odpowiedniego kalibru. Rurka powinna mieć gładkie ścianki wewnętrzne. Pryzmat wycięty z kawałka żelaza należy przylutować do cylindra, w którym śruba z nakrętką (oś obrotu) jest mocno osadzona, nad śrubą, w odległości 10 mm od jej osi, otwór o średnicy 2 mm wierci się przez pryzmat do cylindra dla wlotu i wylotu powietrza.
ŁĄCZNIK - wycięty z płyty mosiężnej o grubości 2 mm. jeden koniec korbowodu jest przedłużeniem, w którym wywiercony jest otwór o średnicy 3 mm pod czop korby. Drugi koniec korbowodu jest przeznaczony do wlutowania w tłok. Długość korbowodu wynosi 30 mm.
TŁOK - odlewany z ołowiu bezpośrednio w cylindrze. Aby to zrobić, suchy piasek rzeczny wlewa się do puszki. Następnie rurkę przygotowaną pod cylinder wkładamy do piasku, pozostawiając na zewnątrz występ 12 mm. Aby zniszczyć wilgoć, słoik z piaskiem i cylinder należy rozgrzać w piekarniku lub na kuchence gazowej. Teraz musisz wtopić przewód w cylinder i natychmiast zanurzyć tam korbowód. Korbowód musi być zainstalowany dokładnie pośrodku tłoka. Po ostygnięciu odlewu cylinder jest wyjmowany z puszki z piaskiem i wypychany z niego gotowy tłok. Wszystkie nieprawidłowości wygładzamy małym pilnikiem.
KONSTRUKCJE SILNIKA - należy wykonać zgodnie z wymiarami przedstawionymi na zdjęciu. Wykonany jest z 3 mm żelaza lub mosiądzu. Wysokość odpływu głównego wynosi 100 mm. W górnej części kolumny głównej wzdłuż środkowej linii osi wywiercony jest otwór o średnicy 3 mm, który służy jako łożysko osi obrotu cylindra. Dwa górne otwory o średnicy 2 mm są wywiercone wzdłuż okręgu o promieniu 10 mm, narysowanego od środka łożyska osi obrotu. Otwory te znajdują się po obu stronach linii środkowej stelaża, w odległości 5 mm od niej. Przez jeden z tych otworów powietrze dostaje się do cylindra, przez drugi jest wypychane z cylindra. Cała konstrukcja silnika pneumatycznego osadzona jest na głównej rozpórce, która wykonana jest z drewna o grubości około 5 cm.
MASZYNA - można odebrać gotową lub odlać z ołowiu (samochody z silnikiem bezwładnościowym były wcześniej produkowane, jest takie koło zamachowe, którego potrzebujemy). Jeśli mimo wszystko zdecydujesz się na odlanie go z ołowiu, nie zapomnij zainstalować wału (oś) o średnicy 5mm na środku formy. Wymiary pokrętła są również pokazane na rysunku. Na jednym końcu wału znajduje się gwint do mocowania korby.
KRIVOSHIP - wycinamy z żelaza lub mosiądzu o grubości 3 mm zgodnie z rysunkiem. Trzpień korby może być wykonany z drutu stalowego o średnicy 3 mm i jest wlutowany w otwór korby.
POKRYWA CYLINDRA - produkujemy również z mosiądzu 2 mm i po odlaniu tłoka lutujemy do górnej części cylindra. Po złożeniu wszystkich części silnika montujemy go. W przypadku lutowania mosiądzu i stali, do mocnego lutowania należy stosować mocną radziecką lutownicę i kwas solny. Zbiornik w moim projekcie jest nakładany z farby, gumowych rurek. Mój silnik jest trochę inaczej zmontowany, zmieniłem wymiary, ale zasada działania jest taka sama. Silnik pracował dla mnie godzinami, podłączono do niego domowy alternator. Taki silnik może być szczególnie interesujący dla modelarzy. Korzystaj z silnika w dowolnym miejscu i to wszystko na dziś. Powodzenia w montażu - AKA
Omów artykuł SILNIK POWIETRZNY