Сегодня, ровно 130 лет назад... Да-да, вы, наверное, уже приблизительно миллиард раз прочитали в новостных лентах про день рождения автомобиля. Именно 29 января старик Бенц запатентовал свою тарахтелку под названием "Автомобиль, работающий на бензине". Он был первый, спору нет. Но пока все пьют за Карла и за его великолепную жену Берту, мы нашли еще пять веских причин выпивать ежегодно за автомобильную промышленность.
Ток возбудителя
Думаете, электромобили - это что-то суперновое, современное и передовое? Черта с два: мысли прикрутить к тележке электромотор 175 лет. Ну что, кто там старше? Пока Бенц корпел над своей трехколесной колесницей мощностью 0,7 л.с., по России, к примеру, катался 4-сильный омнибус дворянина Ипполита Романова, который перевозил 17 пассажиров. А в Штатах в 1899 году электромобиль преодолел скоростной порог в 100 км/ч. Конечно, сложная система подзарядки все же не дала как следует развиться электрическому движению, и тема автомобилей на батарейках такого широкого распространения, как классический ДВС не получила.
Но во второй половине прошлого столетия интерес к подобному транспорту вернули экологи и энергетические кризисы. Более того, сегодня электромобили все активнее выходят на рынки разных стран, а кое-где они уже чуть ли не полностью вытеснили архаичные ДВС. Разумеется, не на все вопросы есть ответы, и некоторые проблемы пока не решены. В частности, больше всего общественность шумит вокруг утилизации отслуживших свое батарей. Да и рыночная стоимость электромобиля даже с учетом государственных субсидий сегодня высока. Тем не менее, все понимают: завоевание электромобилями мирового автопрома - вопрос времени.
Дизель, Рудольф Дизель
Ну, хорошо, не доверяете вы этому электричеству. Тогда как насчет дизельного мотора? Получите, распишитесь: 23 февраля 1892 года Рудольф Дизель запатентовал свой двигатель. Принципиальное отличие его агрегата было в том, что топливо в нем нагревалось быстрым сжатием, а не поджогом, как в бензиновом моторе. А теперь вопрос на засыпку: на каком топливе работали первые двигатели Дизеля? Не спешите с ответом, подумайте хорошенько. Так вот, агрегаты эти работали... на растительных маслах! И вообще, дизельным двигатель называется вовсе не потому, что работает на солярке, а из-за принципиального отличия от бензинового ДВС, которое стало основой для создания современных моторов такого типа. Еще один повод поднять тост за автомобиль!
Кстати, в Питере в 1898 году был построен агрегат, аналогичный мотору Дизеля. Более того, наша конструкция оказалась проще, надежнее и даже перспективнее немецкой. Но, во-первых, де-юре Дизель был первый, хоть и наши инженеры никак с ним не были связаны. А во-вторых, владельцы лицензий Дизеля возбудились, что появилась конкурентная конструкция. Благодаря их давлению все работы над отечественным дизелем были остановлены.
Дайте газу!
Биоэтанол, кукуруза, навоз и далее по тексту... Автопроизводители топчутся все на одном месте, пыхтят и соревнуются за звание самого умного, экологически чистого и природобезопасного. А решение... да вот же оно - мы его портим и ароматизируем, нюхаем, вдыхаем и выдыхаем 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Воздух! Пока еще не обанкротившийся концерн PSA создал систему Hybrid Air, работающую на сжатом воздухе.
Французы Америки не открыли. Они, конечно, заявляют, что первые на всем белом свете, но если немного копнуть историю, то выяснится, что это не так. Во-первых, за два года до французов японцы испытывали свой прототип Toyota Ku Rin, который смог проехать на одном заряде сжатого воздуха три с лишним километра. По тем временам рекорд. А годом позже индийская Tata Motors анонсировала свое предсерийное чудо по имени Tata Airpod (трехместный и трехколесный автомобиль, работающий также на сжатом воздухе).
Правда, на фоне предшественников разработка PSA оказалась наиболее адаптированной к рынку и конвейеру, ибо Hybrid Air предполагается устанавливать на текущие модели концерна. А что до устройства, то оно до безобразия простое: два баллона со сжатым воздухом, гидравлический компрессор, нагнетающий воздух, и гидравлический же мотор, передающий энергию сжатого воздуха в КП. Естественно, помимо "воздушной" установки под капотом предполагается устанавливать классический 3-цилиндровый ДВС, который будет играть роль основного.
В отличие от индийского чуда, баллоны которого нужно заправлять каждые 200 км, Hybrid Air сама пополняет воздушные запасы. Гидравлический насос периодически нагнетает рабочее давление в основном баллоне. Теоретически запас хода зависит от аппетитов бензинового движка и емкости топливного бака. Если скорость движения не превышает 70 км/ч, то энергия от сжатого воздуха используется в течении 60-80% времени. То бишь большую часть пути. Еще один новый тип двигателя, еще один патент, еще один повод выпить.
А на выходе - пар
Проблемы с экологией заставляют автомобильные компании постоянно выискивать альтернативные виды топлива и новые способы их переработки. И если французы предложили чертовски простую, но эффективную систему, то другие предпочитают куда более сложные схемы. Взять BMW, Honda, Hyundai и всех прочих, кто инвестирует в выпуск водородомобилей. И тут стоит сразу оговориться. Есть три типа двигателей, использующих водород: одни работают как обычный ДВС, другие - газотурбинные и, собственно, агрегаты, использующие химическую реакцию водорода.
Первый движок внутреннего сгорания, работающий на водороде, появился в 1806 году - тут ничего особенного. Водород в нем использовался именно для сгорания. Сегодня периодически появляются мелкосерийные автомобили с подобными установками, но до крупнцх объемов выпуска они не доходят из-за того, что эксплуатация подобного транспорта обходится в сто раз дороже обычной бензиновой установки.
В газотурбинных агрегатах газ сжимается и нагревается, затем выделяемая энергия преобразуется в механическую. В качестве топлива может использоваться практически любое горючее, которое можно диспергировать: от собственно газов (в том числе водород) до твердых носителей.
Но самые интересные среди водородных силовых установок те, что используют топливные элементы. Объясним их работу на примере Hyundai ix35 Fuel Cell. Суть процесса такова: стек топливных элементов, наполненных водородом, конвертирует химическую энергию газа в электричество, которое аккумулируется в литиево-полимерной батарее емкостью 24 кВт/ч, а она в свою очередь питает электромотор. Единственным продуктом переработки является водяной пар. Не самый вредный выхлоп, согласитесь.
С одной стороны, Hyundai ix35 Fuel Cell обладает признаками классического электромобиля: бесшумная работа, нулевой выброс в атмосферу и "овощной" разгон. Но с другой, система Hyundai более совершенна: заправка занимает считанные минуты (заправил баллон газом, и вперед), дальность "боя" - 588 км без дозаправки и нет прямой зависимости от погодных условий. Если все транспортные средства перейдут на такую схему, изобретение Карла Бенца окажется не у дел.
Ротор закрой!
Вот уж воистину самый древний из всех тепловых двигателей именно роторный, чей прародитель появился аж в первом веке нашей эры! Уже в 19 веке активно использовались куда более похожие на современные роторные паровые двигатели с открытыми в атмосферу камерами расширения, правда, те не отличались эффективностью. Но с началом активного использования ДВС начались попытки по созданию и более современного роторного ДВС.
В результате погожим деньком 1957 года парочка немцев - Феликс Ванкель и Вальтер Фройде - показала общественности полностью работоспособный роторный двигатель внутреннего сгорания. Всего каких-то семь лет доработки, и этот движок уже стоял на спорткаре NSU Spider, который стал первым серийником с роторным мотором. Причем агрегатом заинтересовалось множество крупных автопроизводителей, в том числе и советский автозавод в Тольятти, который мелкими партиями выпускал автомобили с подобным двигателем. Однако, как ни крути, но единственной компанией, которая упрямо выпускала автомобили с роторно-поршневым движком, была Mazda.
Казалось бы, с одной стороны, такой тип двигателей куда проще обычных поршневых. Главный его подвижный элемент - ротор, который вращается в корпусе. У этого мотора нет сложных и громоздких кривошипно-шатунных механизмов, которые преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленвала, а значит, и меньше потери. Но из-за конструктивных особенностей у роторных моторов крайне низкий ресурс, хотя и большая отдача с меньшего объема. Сейчас та же Mazda грозит показать новый роторный мотор с большим ресурсом, но как окажется на деле - пока непонятно.
Так что отмечать День рождения первого автомобиля можно до тех пор, пока хватает новых поводов. Конечно, Карл Бенц запатентовал не только сам двигатель внутреннего сгорания, но и принципиальную схему современной машины со многими ее узлами. Но ведь лишний повод выпить должен быть всегда, верно?