Automobilis pasiekė dabartinį patikimai tobulą mokslinį-techninį lygį per daugelį šimtmečių triūso, bandymų ir mokslinių teorijų. S.Karno vidaus degimo variklių 1824 m. teorija nusakė svarbiausią teiginį, kad variklis gali veikti tik esant aukštos temperatūros degimo procesui ir žemos temperatūros šaltiniams (duslintuvui, radiatoriui), todėl naudingumo koeficientas niekada negali būti lygus vienetui.
Karno ciklas
Įvertinus variklio nuostolius dėl siurblių, ventiliatoriaus naudojimo, trinties transmisijoje, galutinis automobilio naudingumo koeficientas tėra apie 33 procentus. Taigi įpylus į baką 100 litrų benzino, tik 33 litrai suka ratus, kiti išsisklaido į aplinką kaip teršalai ir šilumos nuostoliai. Todėl per paskutinį XX a. dešimtmetį visų mokslininkų pastangos buvo sutelktos naudingumui padidinti ir išmetamų į atmosferą teršalų kiekiui sumažinti.
Nors dabartinis 33 proc. naudingumo koeficientas yra ne toks mažas palyginti su pirmą kartą 1860 m. išbandytu garo mašinos pavidalo vidaus degimo varikliu, kai vietoj garo įleidžiant ir uždegant gamtines dujas bandytojui prancūzui Ž.E.Lenuarui dėl nne vietoje pastatytos mišinio uždegimo žvakės viduryje cilindro, o ne gale, pavyko pasiekti tik 0,4 proc. naudingumo koeficientą.
Vyresnio amžiaus vairuotojai prisimena XX a. vidurio automobilį “Pobieda” su 2 litrų 50 AG varikliu, sunaudojančiu iki 15 litrų benzino 100 km, o 2000 m. aplink pasaulį keliavęs serijinis automobilis VW Lupo su 1,1 litro 61 AG varikliu sunaudodavo vidutiniškai 2,5 litro dyzelino 100 km, t.y. per pastaruosius 50 mmetų mokslo laimėjimai padėjo sumažinti kuro sunaudojimą daugiau kaip 5 kartus esant panašiai variklio galiai.
Nereikia pamiršti, kad atitinkamai sumažėja ir degimui reikalingas oro kiekis bei į atmosferą išmetamų teršalų. Didžiuliai mokslo laimėjimai elektronikos, medžiagotyros, prietaisų pramonės srityse tuoj pat buvo pritaikyti automobiliuose. Tai ir elektroninio įpurškimo ESM valdomos sistemos, ir elektromagnetiniai uždegimo sistemų davikliai, ir siurbliai, reguliatoriai, plastmasinės lingės, ir t.t.
Kad būtų gauti kuo mažesni rūko pavidalo dyzelino lašeliai, jie išpurškiami 200 MPa (2000 atmosferų) elektromagnetiniais siurbliais, atidarant kompiuteriu valdomu elektromagnetu kuro purkštuvą dviem etapais: iš pradžių per 0,001 sekundės be triukšmo uždegama 12,5 proc. dyzelino, paskui per kitas 0,007 sekundės į degančią aplinką suleidžiamas ir visiškai sudeginamas likusis kuro kiekis. Dyzelis veikia taupiai, be dūmų ir triukšmo.
Iš esmės nauji mokslo laimėjimai bus diegiami automobiliuose ir ypač jų jėgainėse XXI amžiuje. Mažėjančios naftos ir dujų atsargos (užteks 50 metų!) bei didėjantys ekologiniai reikalavimai ir kainos privers daugiausia dėmesio skirti elektromobiliams.
Kaip matyti iš lentelės, šiuo pereinamuoju laikotarpiu didžiausias mokslininkų dėmesys krypsta į vandenilį naudojančius vidaus degimo variklius ir tobulesnius kuro elementus, tiesiogiai chemiškai be degimo gaminančius elektros energiją 60 proc. naudingumu. Panaudojus moderniausius elektrinius akumuliatorius mieste galima bus visiškai likviduoti taršą, o tarpmiestiniams pasivažinėjimams naudoti hibridinius variklius.
Vandeniliu varomas automobilis
Lietuvos atsinaujinantys energijos šaltiniai
Šiuo metu Vilniuje svarstomi prieš kelis šimtus metų atrasto ir Kaune naudoto “Konkės” pavadinimu tramvajaus įrengimo projektai. Reikia vėl susidomėti naujausiais ššios srities mokslo laimėjimais - mechaniniais akumuliatoriais - iš plonų vielų ar folgos susuktais, avarijų atvejais nepavojingais smagračiais. Esant atstumui tarp stotelių 1-2 km kiekvieną kartą, kol keleiviai išlipa ir įlipa, smagratis papildomai įsukamas ir šitaip gali važiuoti neribotą atstumą.
Plečiantis pasaulinei automobilių pramonei (metinė gamyba siekia 40 milijonų), padidėjo rinkos konkurencija ir daugelio originalių mokslo laimėjimų nnebuvo galima įgyvendinti. Rimtos firmos dažniausiai išvengia šių brangių reklaminių triukų, naudojasi mokslo laimėjimais, todėl jų automobiliai net po kelerių metų eksploatacijos išlaiko savo vertę, o po 30-40 metų jų kaina padidėja dešimteriopai.
Mokslo laimėjimų įtaka transporto technologijų plėtrai nesustos niekada. Be transporto neįmanoma jokia civilizacija, jokios katastrofų, taip pat ir karų likvidavimo priemonės, neįmanoma nei aviacija, nei susisiekimas jūromis.
Pasaulyje kasmet didėja energijos poreikiai, tačiau kuro ir kiti energijos šaltiniai vis senka, todėl būtina racionaliai bei taupiai naudoti turimas atsargas, taip pat ieškoti galimybių naujiems energijos ištekliams panaudoti. Manoma, kad daugiausia naftos produktų pasaulyje bus sunaudojama 2005 metais. Paskui naftos produktų naudojimas ims staigiai mažėti, nes padidės alternatyviųjų degalų naudojimas.
Kadangi Lietuva beveik visiškai priklauso nuo naftos importo, taupant jos sąnaudas, tikslinga naftinės kilmės degalus pakeisti kitais, iš vietinių atsinaujinančių išteklių išgaunamais degalais. Buvo išnagrinėti spiritinių degalų (alkoholių) panaudojimo vidaus degimo varikliuose trūkumai ir pranašumai palyginti su degalais, pagamintais iš naftos. Etilo ir metilo spiritų tūrio vienetas energijos išskiria daugiau už kitų rūšių alternatyviuosius degalus. Kadangi spiritiniai degalai yra didelio oktaninio skaičiaus, tikslingiau juos naudoti kibirkštinio uždegimo varikliuose.
Naudojant spiritinius degalus galima padidinti oro ir degalų mišinio slėgį prieš uždegimą, oro ir degalų santykį bei liepsnos plitimo greitį. Dėl to gerėja variklių efektyvumas. Pagrindinis alkoholių trūkumas - didelė garavimo šiluma ir mažas sočiųjų garų slėgis, apsunkinantis variklio paleidimą. Naudojant alkoholius kaip variklio degalus, sumažėja kenksmingų medžiagų kiekis išmetamuose deginiuose. Kadangi alkoholiuose yra degimo procese dalyvaujančio deguonies, vyksta tobulesnė degimo reakcija ir susidaro mažiau negalutinio degimo deginių - anglies monoksido CO ir angliavandenilių CH.
Kadangi etanolio oktaninis skaičius yra ddidelis (108), t.y. 10-25 vienetais didesnis už benzino oktaninį skaičių, todėl mažo oktaninio skaičiaus benziną (pvz., A-76) maišant su etanoliu galima gauti didelio oktaninio skaičiaus degalus.
Variklio bandymai parodė, kad karbiuratorinis variklis be specialių konstrukcijos pakeitimų, varomas benzino ir spiritiniais mišiniais, veikia stabiliai, kai etanolio kiekis mišinyje ne didesnis kaip 14 procentų.
1. Įmaišius į benziną 14 proc. tūrio etanolio, variklio lyginamosios degalų sąnaudos be padidėja apie 6 proc., o įmaišius 25 proc..2. Variklio, varomo benzino ir etanolio mišiniais, vidutinis indikatorinis slėgis padidėja 4 proc., o efektyvusis naudingumo koeficientas padidėja 5 proc. palyginti su benzinu.3. Naudojant spiritinius priedus degaluose būtų galima išspręsti žemdirbių išaugintos produkcijos supirkimo problemą, atgaivinti merdinčias spirito gamyklas, kurios veikia maždaug tik 20 proc. pajėgumu, sukurti papildomų darbo vietų, sumažinti naftos importo poreikius bei aplinkos teršimą.
Variklius sukūrę mokslininkai yra apskaičiavę, koks galėtų būti maksimalus naudingumo koeficientas. Šiandien tos reikšmės dar tikrai nepasiektos. Pavyzdžiui, paimkime labai gerą dyzelinį variklį, kurio naudingumo koeficientas yra 0,45. Dalį naudingumo koeficiento, 10 proc., galima priskirti mechaniniams nuostoliams. Praktiškai tiek pat, kiek energijos panaudojama, tokia pati dalis pašalinama į aplinką per aušinimo ir išmetimo sistemas. Todėl, lyginant su teoriniu idealiu skaičiavimu, rezervo dar tikrai yra.
Pašnekovas teigia, kad, bent jau šiuo atžvilgiu, vidaus degimo varikliai tobulėja labai lėtai ir, palyginus su vis labiau populiarėjančiais elektros varikliais, jų naudingumo koeficientas nepalyginamai mažesnis.
tags: #kodel #naudingumo #koeficientas #negali #buti #didesnis