Знаменитый автогигант BMW, имеющий безукоризненную репутацию мирового гранда автомобилестроения и законодателя мод в производстве двигателей, неожиданно для всех фанатов и почитателей немецкого автопрома, ознакомил широкую публику с одной из своих экспериментальных разработок в области гибридов ДВС.
Мировая элита автомобильных экспертов, давно привыкшая к тому, что мир гибридов целиком поглотили дизель-электрические и бензин - электрические варианты, с удивлением обнаружила, что в этот раз речь идет о нестандартном объединении в одном агрегате двух, казалось бы, несовместимых двигателей – бензинового и парового.
Как заявили разработчики концепции, толчком для начала работ послужили глубокие и обстоятельные исследования мировых ученых, дающие оценку запасов нефти и газа. По их мнению, в будущем цена углеводородов будет неумолимо расти, а значит, базой для будущих коммерческих автомобилей станет повышение эффективности или коэффициента полезного действия двигательной установки.
Серьезный анализ тепловых процессов, происходящих в современном бензиновом двигателе, показал, что огромное количество энергии (до 60 %) бесполезно выбрасывается в окружающую среду в виде высокотемпературных газов.
Разработка баварцев позволяла в максимально возможной степени использовать «дармовое» тепло выхлопных газов.
В дополнение к обычному серийному двигателю от Х-3 инженеры разработали и смонтировали паровую турбину, расположенную в моторном отсеке и отдающую свою мощность непосредственно в коробку передач двигателя. Теплообменник и котел паровой турбины были скомпонованы в одном агрегате, смонтированном на выхлопном коллекторе. Запас дистиллированной воды в 50 литров находился в двух специальных емкостях рядом с топливным баком и частично компенсировал изменившееся распределение масс автомобиля. Теплообменник для конденсации отработанного пара был смонтирован в специальной нише ниже радиатора. Таким образом, компоновка и внешний вид автомобиля практически не изменились.
Паровая турбина была выполнена в виде двух ассиметричных рабочих колес, рассчитанных на работу при разном (в три раза) количестве генерируемого пара. Давление пара в системе перед входом в турбину составляло 20 атмосфер при температуре почти в 180 градусов Цельсия.
Согласно результатам испытаний нового гибрида, его эффективность в среднем превысила показатели обычного бензинового ДВС на 16%. Оказалось, что эффективность работы в значительной степени зависит от режима работы двигателя. На высоких и низких оборотах новый гибрид показал себя относительно сносно, а вот в диапазоне средних оборотов для обеспечения экономичности двигателя потребовалось внедрение дополнительной электронной управляющей системы. Вращающий момент на низких оборотах теперь больше напоминал характеристики дизельного варианта.
В какой-то момент немецкие разработчики осознали, что они сделали из бензинового двигателя мотор с характеристиками дизельного агрегата, вот только значительно тяжелее и дороже. Казалось бы, идея признана неудачной. Но инженеры пошли дальше и предложили установить еще одну турбину, в этот раз работающую на углекислом газе под давлением в 90 атмосфер при температуре в 85 градусов Цельсия. Характеристики паровой и углекислотной турбин были пересчитаны для работы во всем диапазоне рабочих оборотов бензинового двигателя.
В результате моторный агрегат потяжелел еще на 30 кг, в конструкции автомобиля появился баллон со сжатым углекислым газом на 20 литров, добавилось с десяток метров трубопроводов и пара теплообменников для работы со сжатым газом. Но самое интересное то, что в итоге, на экспериментальном пробеге, был зафиксирован коэффициент полезного действия почти в 52 процента.
А теперь самое интересное – зачем и почему немецкие инженеры создали настолько сложный агрегат для получения высоких результатов, в то время, когда реально существуют гибриды с электрической системой накопления энергии?
Немцы понимают, что дизель-электрические или просто электрические системы не решат проблему. Автомобили на электрической тяге не смогут полноценно заряжаться энергией с момента, когда их число достигнет хотя бы половины существующего парка машин с обычными ДВС. Дальнейший рост численности электрокаров просто уничтожит электроэнергетику страны, или же ее стоимость будет компенсирована за счет других ресурсов.
Желание получить по-настоящему эффективный тепловой двигатель, использующий всю доступную энергию топлива, вынуждает работать в указанном направлении инженеров всего мира. На повестке дня интересные разработки гибридов из трех или даже четырех агрегатов, использующих тепловую, паровую и электрическую системы. Кто окажется победителем, пока судить рано.
24.09.2015
Отправить новый комментарий