Автомобиль сегодняшнего дня напоминает печь из сказки: дымит, греется, а на оставшейся энергии едет вперед. Изобретатель из Висконсина Инго Валентин знает, как превратить в движение всю энергию, не потеряв ни капли.
Владимир Санников
Современный автомобиль напоминает скверно организованную компанию с постоянно растущими издержками и неэффективным менеджментом. На движение тратится не более 20% вырабатываемой энергии. Потери сопровождают все стадии работы силовой установки, от впрыска топлива в цилиндры до передачи крутящего момента на колеса. Механизм газораспределения, трансмиссия, большое количество дополнительных потребителей энергии: генератор, кондиционер, усилитель рулевого управления, электроприборы автомобиля — все это отнимает существенную долю начальной мощности двигателя. Остатки тратятся на преодоление аэродинамического сопротивления и процесс торможения, при котором теряется еще 14% мощности. На колеса в итоге доходит лишь пятая ее часть. Все это касается нового автомобиля: физический износ нагруженных узлов через несколько лет эксплуатации начинает отбирать еще три-пять процентов мощности.
Дизель-гидравлический гибрид Ingocar, разработанный инженером Инго Валентином, принципиально отличается от привычного для нас современного автомобиля. Его двигатель обходится без клапанного механизма, шатунов, коленчатого вала, системы смазки и охлаждения, сцепления, коробки передач и приводов колес. Карданного вала и дифференциалов тоже нет, хотя Ingocar — полноприводный автомобиль. Суммарные потери на трение в силовой установке составляют не более 12% (в традиционных автомобилях — не менее 24%). Наконец, расчетная масса пятиместного седана Ingocar не превышает тонну, разгон до сотни занимает 5 секунд, пиковая мощность на колесах достигает 720 л.с., а расход топлива удерживается на уровне 1,8 л на 100 км.
Регенерация акселерации
В основе гибридной полноприводной платформы Ingocar лежит вспомогательный двигатель внутреннего сгорания, гидроаккумулятор и гидравлические мотор-колеса. Компактный турбодизель закачивает жидкость из бака в гидравлический аккумулятор. Внутри аккумулятора находится прочный эластичный резервуар, наполненный азотом. Тепловая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую энергию сжатого газа. Из аккумулятора жидкость под большим давлением поступает через трубопровод на гидростатические мотор-колеса, и автомобиль приходит в движение. Когда аккумулятор полностью заряжен, двигатель автоматически отключается, а при необходимости пополнения запаса энергии запускается вновь.
При торможении поток гидравлической жидкости в мотор-колесе перенаправляется с помощью клапана обратно в аккумулятор. Давление жидкости быстро достигает пиковых нагрузок, и мотор-колесо замедляет вращение. Теряется лишь незначительное количество энергии торможения, большая же ее часть, от 70−85%, идет на сжатие азота. В этом цикле мотор-колесо работает как помпа, по тормозному усилию не уступая дисковым тормозам современных автомобилей. При торможении со скорости 100 км/ч до полной остановки автомобиля накопленная энергия регенеративного торможения позволит Ingocar снова разогнаться от нуля до 70−85 км/ч! Этот процесс Инго называет «регенеративной акселерацией». Таким же образом работает пружинный механизм в детских заводных машинках: чем сильнее вы закручиваете пружину, тем быстрее игрушка разгоняется. Системы регенеративного торможения в электрических гибридах более чем в два раза уступают Ingocar по эффективности, будучи при этом значительно тяжелее.
В городском цикле полной зарядки аккумулятора хватает в среднем на 8 км пробега. Затем включается дизельный мотор, который в течение минуты полностью заряжает аккумулятор, одновременно вращая мотор-колеса. Далее цикл повторяется. В шоссейном режиме движения расход топлива возрастает из-за резкого повышения аэродинамического сопротивления, но в целом цикл работы силовой установки не меняется — топливо тратится лишь на пятую часть поездки.
Коленвал уходит в отставку
Удивительно простая конструкция двигателя Инго Валентина, защищенная двумя патентами, предусматривает полное отсутствие вращающихся деталей, за исключением крыльчаток турбонагнетателя. Благодаря оппозитной архитектуре и свободным поршням мотор обходится без шатунов, коленчатого вала, клапанного механизма. Два поршня располагаются в общей камере сгорания: на такте сжатия они движутся навстречу друг другу, а на такте рабочего хода отталкиваются друг от друга. Оппозитная архитектура в моторостроении сейчас набирает популярность благодаря простоте, идеальному балансу и высокой удельной мощности. К при-
меру, американская технологическая компания Advanced Propulsion Technologies (APT) недавно обнародовала принципиально похожий прототип двухцилиндрового оппозитного турбодизеля, который превосходит традиционные моторы по удельной мощности в 2,5 раза, будучи впятеро легче. К 2011 году компания планирует вывести на рынок несколько модификаций двигателя.
Концепция свободных поршней означает, что каждый из них одновременно служит поршнем ДВС и гидравлической помпы. После рабочего хода давление жидкости в гидравлической системе возвращает поршень в исходное положение и обеспечивает сжатие топлива.
При рабочем объеме 500 см³ мотор Инго Валентина развивает мощность 64 л.с. (почти 130 «лошадок» на литр). Расход топлива варьируется от 1,35 до 1,85 л на 100 км пробега в зависимости от скорости движения. Масса мотора — всего 32 кг, он в пять раз легче традиционного ДВС и в шесть — современных гибридных силовых установок. Мотор способен переваривать различные виды топлива: дизель, бензин, биоэтанол и биодизель. Меняются только настройки системы управления. Никакой специальной системы охлаждения двигателю не требуется, так как он всегда работает в оптимальном режиме — без провалов и пиковых нагрузок. Для эффективного отвода тепла достаточно естественной циркуляции воздуха
в моторном отсеке. Это позволяет отказаться от радиатора, воздухозаборник которого на больших скоростях значительно увеличивает аэродинамическое сопротивление. За счет оптимальных зазоров между поршнем и стенкой цилиндра смазка двигателю Инго тоже не нужна, а значит, из списка обязательного оборудования вычеркиваются масляный картер, помпа и радиатор.
Табун внутри колеса
Второй ключевой элемент конструкции Ingocar, гидростатическое мотор-колесо, защищен двумя патентами 2002 года. Простая конструкция, состоящая из поршня, планетарной передачи, системы каналов и управляющих клапанов, легко справляется с передачей большого крутящего момента и пиковыми нагрузками при торможении. При массе менее 6 кг
и размерах с обычный дисковый тормозной механизм мотор-колесо развивает мощность до 230 л.с. И это далеко не предел. Инго утверждает, что при увеличении размера мотора его динамические характеристики возрастают пропорционально. Но в этом нет особого смысла, ведь в городском режиме движения каждый из четырех моторов использует лишь 5% своей мощности, а в шоссейном — не более 20%.
Электронная система управления позволяет гибко регулировать крутящий момент, передаваемый на каждое колесо в отдельности. Разумеется, это касается и тормозного усилия. При таком устройстве реализация любых алгоритмов системы стабилизации (ABS, ESP, интеллектуальный полный привод) не требует усложнения конструкции (дифференциалов, вискомуфт, механизмов управления тормозами) и дополнительных энергетических затрат. Благодаря простоте, малому количеству движущихся деталей, низким скоростям течения рабочей жидкости и полной герметичности мотор-колесо работает практически бесшумно в любом режиме.
В настоящее время разработкой собственных моделей гидростатического мотор-колеса занимаются многие крупные компании. Наибольшие успехи в этой области демонстрируют немецкие Bosch-Rexroth и Sauer-Danfoss, а также американский производитель тяжелой техники Caterpillar. Но в сравнительных испытаниях образец Валентина превосходит все аналоги с точки зрения массы, размеров и удельной мощности. «Громкое имя компании
и размер зарплаты руководителя проекта, к счастью, не являются решающими факторами в таких областях науки, где необходимы опыт и глубокие специфические знания», — комментирует этот факт сам Инго Валентин.
Дозаправка об забор
Самый дорогостоящий элемент конструкции гибрида Валентина — гидравлический аккумулятор: металлопластиковый двухсекционный резервуар, армированный карбоновым волокном. Расположенный в центре платформы, аккумулятор способствует оптимальному распределению нагрузки на колеса автомобиля и понижению центра тяжести, что в свою очередь улучшает управляемость. Валентин утверждает, что аккумулятор абсолютно надежен и безопасен. Конструкция емкостей, трубопроводов и соединений допускает серьезную деформацию без потери герметичности. Все соединения имеют двойные кольцевые прокладки особой конструкции, исключающие произвольную утечку жидкости. Рабочее давление в аккумуляторе варьируется от 120 до 480 бар.
Потери энергии в аккумуляторе не превышают 2−5% и вызываются незначительным нагреванием азота при быстром сжатии. Для сравнения: потери энергии в современных литий-ионных аккумуляторах достигают 10% и более и заложены в самой технологии. Важно, что гидравлический аккумулятор способен быстро заряжаться и разряжаться. Быстрая разрядка требуется для резких ускорений или движения в тяжелых дорожных условиях.
Объем гидравлической жидкости для Ingocar — около 60 л. Вся она растительного происхождения, что немаловажно с точки зрения экологии. По словам Инго, ее не нужно менять в течение всего срока эксплуатации автомобиля. Если замена все же потребуется, она обойдется не дороже обычной смены моторного масла.
На крыше Ingocar может быть установлена солнечная батарея площадью чуть больше 1 м². Она питает компактную электрическую помпу, которая, так же как и дизельный двигатель, нагнетает жидкость в аккумулятор. Часть электричества во время движения потребляется дополнительным оборудованием автомобиля. Расчеты показывают, что солнечной энергии полученной в течение светового дня, достаточно для 25-километровой поездки без включения ДВС! Солнечная батарея — недешевое удовольствие, но она легко окупается за полтора-два года эксплуатации автомобиля. Впрочем, это опция, и от нее можно попросту отказаться. Предусмотрена также возможность зарядки аккумулятора от обычной бытовой электросети.
Подвеска Ingocar, разумеется, гидравлическая. Она полностью интегрирована в общую гидравлическую систему и может быть настроена под индивидуальные предпочтения водителя. Гидравлика задействована даже в системе пассивной безопасности авто: при экстремальном торможении или при срабатывании сенсорного датчика передний и задний бамперы выдвигаются вперед и назад на 40 см каждый. Степень упругости активных бамперов определяется электронной системой управления, учитывающей текущую динамику автомобиля, количество пассажиров и их расположение в автомобиле. Активный бампер работает как поршень и превращает энергию удара в энергию сжатия, закачивая гидравлическую жидкость
в аккумулятор. Так что за счет ДТП можно даже подзаправиться! Управление гибридным Ingocar ничем не отличается от управления традиционным автомобилем с автоматической коробкой передач.
Гонка за десятью миллионами
На самом деле автомобиля как такового Инго еще не построил. В металле существуют лишь дизельный мотор и мотор-колесо. Но концепция платформы Ingocar рассчитана полностью и успешно выдержала многочисленные экспертизы в ведущих американских научных лабораториях. Инго рассказывает, что начиная с 1986 года он неоднократно обращался в крупнейшие автомобильные компании, такие как Ford, BMW и Porsche, с предложением о внедрении своих изобретений. Но всегда сталкивался с вежливым отказом. Устав стучаться в закрытые двери, он решил действовать самостоятельно.
Одним из источников инвестиций в серийное производство Ingocar может стать победа в гонке Х-Prize, которая состоится в 2009—2010 годах. Призовой фонд в размере $10 млн предоставлен благотворительной организацией X PRIZE Foundation. К участию в предварительных соревнованиях допущена 31 команда из Америки, Германии, Великобритании и Швейцарии. Чтобы получить заветный чек, надо создать автомобиль, способный проехать 100 км на 2,35 л топлива, при этом выбрасывая в атмосферу не более 200 г парниковых газов на милю. Каждая команда обязана иметь реальный бизнес-план по выпуску как минимум 10 000 автомобилей.
Инго сообщил «Популярной механике», что обязательно примет участие в гонке X PRIZE. Прошлой осенью на Франкфуртском автосалоне он встречался с представителями одного крупного кузовного ателье, которые выразили заинтересованность в сотрудничестве. Ателье, название которого Инго суеверно не разглашает, готово произвести весь цикл работ по созданию кузова — от разработки внешнего и внутреннего дизайна Ingocar до постройки действующего прототипа. Создание одного экземпляра, по прикидкам Инго, обойдется примерно в $80 000 — сущие копейки по нынешним временам.
Гидравлический двигатель (гидродвигатель) - гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую.
Конструкция гидротурбины: 1 - сопло-пасадка, 2 - запорный орган-игла, 3 - резервуар с водой, 4 - рабочее колесо, 5 - струя воды
По принципу действия гидродвигатели подразделяют на:
- лопастные (гидротурбины, водяное колесо)
- объёмные (гидроцилиндр)
В лопастных гидравлических двигателях ведомое звено перемещается вследствие изменения момента количества движения потока жидкости. Обьёмные же гидродвигатели, действуют от гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей. На практике чаще используют объёмные гидродвигатели, так как при той же преобразуемой мощности они компактнее и меньше по массе.
Кроме того, гидравлические двигатели имеют свойство обратимости. Что позволят за его конструктивными особенностями так же выполнять работу насосов.
Принцип работы
Схема работы гидродвигателя в режиме мотора показана на рисунке 3. Предположим, что работающие камеры машины, расположенные справа от вертикальной оси, подается жидкость от насоса, а камеры, расположенные слева соединены баком. Под действием избыточного давления на пластинах возникают неуравновешенные силы, создающие вращающий момент на валу мотора, направленный против часовой стрелки. Камеры, соединенные с баком, при вращении ротора освобождаются от рабочей жидкости. Если кольца А установить в корпусе мотора соосно с ротором, то момент на валу мотора станет равным нулю и вращение вала прекратиться.
Ди/зель гидравли/ческий … Слитно. Раздельно. Через дефис.
Дизель-молот - … Википедия
Подъёмный кран - Грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы П. к. состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки … Большая советская энциклопедия
Тепловоз - Тепловоз … Википедия
Дизельэлектровоз - Тепловоз Привод дизельный двигатель Период с 1924 года Скорость до 271 км/ч Область применения общественный транспорт, грузовые перевозки, маневровая работа … Википедия
ГОСТ Р 55057-2012: Транспорт железнодорожный. Состав подвижной. Термины и определения - Терминология ГОСТ Р 55057 2012: Транспорт железнодорожный. Состав подвижной. Термины и определения оригинал документа: 22 аварийная крэш система: Устройство железнодорожного подвижного состава, предназначенное для предотвращения или снижения… …
ГОСТ 17520-72: Снаряды землесосные общего назначения. Термины и определения - Терминология ГОСТ 17520 72: Снаряды землесосные общего назначения. Термины и определения оригинал документа: 9. Автономный земснаряд Земснаряд, оборудованный самостоятельной энергетической установкой Определения термина из разных документов:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Меркава - Эта статья о танке «Меркава»; о религиозно мистическом понятии в Каббале см. Меркава (Каббала) … Википедия
Одноковшовый экскаватор - Эту страницу предлагается объединить с Экскаватор. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К объединению/25 февраля 2012. Обсуждение длится одну неделю (или дольше, если оно идёт медл … Википедия
Dodge Ram - Dodge Ram … Википедия
Книги
- , Руководство по ремонту Toyota Land Cruiser Prado с 2009 года выпуска, оборудованных дизельным двигателем 1KD-FTV (3,0 л Common Rail).Издание содержит руководство по эксплуатации, подробные… Категория: Автолюбителям Издатель: Легион-Автодата , Производитель: Легион-Автодата , Купить за 1630 грн (только Украина)
- Toyota Land Cruiser Prado 150 c 2009 года выпуска. Дизель 1KD-FTV (3,0). Ремонт, эксплуатация, техническое обслуживание , Руководство по ремонту Toyota Land Cruiser Prado с 2009 года выпуска, оборудованных дизельным двигателем 1KD-FTV (3,0 л Common Rail). Издание содержит руководство по эксплуатации,… Категория: Toyota Серия: Издатель:
дизель-гидравлический
- - двигатель внутреннего сгорания, работающий на тяжелом жидком топливе. В цилиндр Д. засасывается чистый воздух, сжимаемый поршнем до высокого давления в 30-35 атмосфер...
Сельскохозяйственный словарь-справочник
-
Судьба эпонимов. Словарь-справочник
- - Ди́зель Рудольф, немецкий инженер, изобретатель двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия...
Энциклопедия техники
- - ди́зель двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Двигатель назван по имени немецкого инженера Р. Дизеля, построившего в 1897 г. первый двигатель с воспламенением от сжатия...
Энциклопедия техники
- - 1) тип движка; 2) авто с ным двиглом; 3) блатное название автобуса...
Автомобильный словарь
- - Рудольф, немецкий инженер, изобретатель НОГО ДВИГАТЕЛЯ. Разработал, запатентовал и сконструировал этот двигатель на протяжении 1890-х гг. Впоследствии организовал завод по производству двигателей в Аугсбурге...
Научно-технический энциклопедический словарь
- - см. Двигатель внутреннего сгорания...
Морской словарь
- - I Ди́зель Рудольф, немецкий инженер, известен как создатель двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия...
Большая Советская энциклопедия
- - поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Работает на дизельном топливе, экономичен...
Современная энциклопедия
- - поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Работает на дизельном топливе, экономичен...
Большой энциклопедический словарь
- - Это название одного из видов двигателей внутреннего сгорания обязано своим появлением немецкому инженеру Рудольфу Дизелю, который в конце XIX в. и создал такой двигатель...
Этимологический словарь русского языка Крылова
- - ДИЗЕЛЬ, -я, м. 1. Дурак, придурок. Полный! Одни дизеля собрались! 2. Дисциплинарный батальон, дисбат, а также солдат, находящийся в дисбате. 2...
Словарь русского арго
- - ; мн. ди/зели и дизеля/, Р....
Орфографический словарь русского языка
- - ДИ́ЗЕЛЬ, -я, мн. -и, -ей и -я́, -е́й, муж. Поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе. | прил. дизельный, -ая, -ое. Дизельное топливо...
Толковый словарь Ожегова
- - ДИ́ЗЕЛЬ, дизеля, муж. . Двигатель внутреннего сгорания, работающий на нефти...
Толковый словарь Ушакова
- - ...
Орфографический словарь-справочник
"дизель-гидравлический" в книгах
55. Дизель и дискотека
Из книги Люфтваффельники автора Сидоров Алекс55. Дизель и дискотека Летний отпуск, между вторым и третьим курсом обучения, пролетел весело и стремительно, как один день. Пришло время возвращаться в альма-матер. Нельзя сказать, что кто-то из ребят горел особым желанием вернуться за высокий забор, в крепкие объятья
«Дизель».
Из книги Записки капрала автора Давыдов Олег Викторович«Дизель». В самом начале службы нам показали демонстрационный фильм. Впечатлило. Но больше всего нас испугал пришедший оттуда сержант. Он был жутко добрый и вел себя очень тихо. Притом, что раньше данный индивидуум прославился на всю «учебку» своими зверствами. Так что
Дизель
Из книги Судьба эпонимов. 300 историй происхождения слов. Словарь-справочник автора Блау Марк ГригорьевичДизель поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Работает на дизельном топливе, экономичен. Применяется в основном на судах, тепловозах, грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях. Назван по имени Р. Дизеля.Рудольф ДизельRudolf
Кто вы, ди-джей ДИЗЕЛЬ?
Из книги "Тектоника". Лучшее. 94-98 автора Горцев СергейКто вы, ди-джей ДИЗЕЛЬ? На рубеже 75-76 годов в Смоленске появилась первая "стационарная" дискотека "Орфей". Два-три года спустя заявили о себе дискоклубы "Спектр" (ДК трикотажников), "Юность" (ДК "Кристалла"), "Феникс" (ДК завода радиодеталей), в Гагарине - "Омега", в Десногорске -
Дизель на ВАЗе
Из книги Высокой мысли пламень (Часть третья) автора Управление главного конструктора АВТОВАЗ (коллектив авторов)Дизель на ВАЗе
Дизель и пожар
Из книги Десять мифов Второй мировой автора Исаев Алексей ВалерьевичДизель и пожар Еще одной легендой отечественной истории танкостроения является повесть о пожаробезопасном дизеле. Весьма характерный пассаж из книги Д.С. Ибрагимова, уже цитировавшегося выше: «– Дизель экономичнее, он расходует меньше топлива на единицу мощности.
Дизель и пожар
Из книги Против Виктора Суворова [сборник] автора Исаев Алексей ВалерьевичДизель и пожар Еще одной легендой отечественной истории танкостроения является повесть о пожаробезопасном дизеле. Весьма характерный пассаж из книги Д. С. Ибрагимова, уже цитировавшегося выше: «- Дизель экономичнее, он расходует меньше топлива на единицу мощности.
Рудольф Дизель
Из книги Загадочные исчезновения. Мистика, тайны, разгадки автора Дмитриева Наталия ЮрьевнаРудольф Дизель Имя этого знаменитого германского инженера-изобретателя говорит само за себя. В сознании каждого современного человека оно устойчиво ассоциируется с двигателем внутреннего сгорания, названым в его честь.Родился Рудольф Дизель 18 марта 1858 г. во Франции,
Русский дизель
Из книги Русский капитал. От Демидовых до Нобелей автора Чумаков ВалерийРусский дизель К концу XIX века существовало множество видов двигателей внутреннего сгорания, однако все они обладали низким КПД и были довольно опасны в обращении. В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель попытался создать новый тип двигателя, работавший по так
Дизель-мотор
Из книги Противоборство автора Ибрагимов Даниял СабировичДизель-мотор «В наше время большинство людей со словом „дизель“ связывают представление о двигателе внутреннего сгорания, работающем на тяжелом жидком топливе с воспламенением от сжатия. И многие нередко с удивлением узнают, что 80 – 90 лет назад это слово знали лишь
66. ДИЗЕЛЬ
Из книги 100 великих изобретений автора Рыжов Константин Владиславович66. ДИЗЕЛЬ Как известно, одним из основных показателей, по которому оценивается работа любого, в том числе теплового, двигателя, является его КПД. Чем больше энергии, выделившейся при сгорании топлива, превращается в полезную работу, чем меньше ее теряется при различных
Кто такой Дизель?
Из книги Мир вокруг нас автора Ситников Виталий ПавловичКто такой Дизель? В наше время слово «дизель» знают многие, даже далекие от техники люди. А специалисты с уверенностью говорят, что дизель – это двигатель внутреннего сгорания, работающий на тяжелом жидком топливе. Но, очевидно, немногим известно, что когда-то слово
Дизель
Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторовДизель Дизель – поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива происходит в результате процесса сжатия.В рабочем цикле четырехтактного дизеля различают: 1) процесс впуска, во время которого при открытом впускном клапане происходит