К сегодняшнему дню ДВС прошёл длинный путь развития. От изобретения, до совершенствования технологии его производства. По сути, сегодня конкуренция идёт за то, кто дешевле произведёт более качественный товар одной и той же конструкции.
Цилиндры, поршни, шатуны, коленчатые валы, системы смазки, зажигания, охлаждения, выхлопа и т. д. - это все достаточно сложные в производстве составляющие. Помимо этого к ДВС необходим "полный комплект" из КПП, шасси и прочих взаимосвязанных и сбалансированных друг другом систем. Все вместе это образует современный автомобиль.
Таким образом, одна и та же конструкция ДВС тянет за собой один и тот же набор составляющих и чем лучше выстроен процесс их изготовления и отладки, тем больше шансов у производителя завоевать сердца покупателя.
В свете сказанного, возникает вопрос: а может ли быть что-то иное кроме ставшего уже классическим ДВС?
Предлагаю Вашему вниманию следующее устройство:
Два цилиндра соединены между собой. В цилиндрах налита жидкость на поверхности которой плавают гильзообразные поршни.
Левый цилиндр подключен к резервуару со сжатым воздухом, а правый имеет два обратных клапана ( клапан пропускающий воздух в одном направлении), один из которых тоже соединен с тем же резервуаром со сжатым воздухом.
Под действием сжатого воздуха в левом цилиндре, поршни приходят в движение, а правый цилиндр работает как насос.
В левом цилиндре сжатый воздух расходуется, а в правом нагнетается. В идеальном мире энергия вышедшего сжатого воздуха равна энергии вошедшего, но в реальности из-за трения выходить будет больше чем заходить.
Если в верхней части левого цилиндра разместить канал подачи топлива и свечу зажигания и синхронизировать впрыск и зажигание с ходом поршня, то получим двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Но не обычный, а со следующими особенностями:
1) Результатом его работы не является приведение в движение чего-либо, а всего лишь преобразование тепловой энергии в энергию сжатого воздуха.
2) В нём нет сложных в изготовлении трущихся деталей.
3) Охлаждение и смазка производится самой же жидкостью.
4) В отличие от традиционных ДВС, ход поршня не ограничен и следовательно есть возможность достичь больших давлений в момент сгорания топлива. А это повышает КПД.
5) Частота колебаний не ограничивается конструкцией коленчатого вала.
Можно перечислить ещё ряд особенностей и сделать оценочные расчеты, но уже из текущего описания видно, что конструктивно устройство проще чем обычный ДВС.
Давайте предположим, что инженеры провели весь путь разработки и создали описанное устройство с хорошо подобранными параметрами: размер, мощность, материал и технология исполнения - все на высоте. Куда может подойти данное устройство?
Автомобилей на сжатом воздухе разработано не мало (см ниже) , если подобным агрегатом дополнить какой-либо из них ( или сконструировать свою модель) , то получается очень заманчивая перспектива:
1) Крутящий момент пневмодвиоателя не зависит от оборотов, следовательно не нужна КПП. На любой скорости машина может ускоряться так, как нужно водителю.
2) Автомобиль может выдавать мощность намного большую, чем генерирует ДВС. Это возможно за счёт расхода накопленного раннее сжатого воздуха.
3) ДВС не связан вращающимися частями с другими частями автомобиля, следовательно его можно, обслуживать максимально удобно. В плоть до того что замена двигателя будет не сложнее замены аккумулятора.
4) Кстати аккумулятор такому авто не нужен. Его роль будет выполнять тот же резервуар со сжатым воздухом.
5) Требования к качеству изготовления поршней и цилиндров значительно ниже чем у обычных ДВС, однако трение все равно ниже. А с учётом конструкции, КПД теплового двигателя выше, что в совокупности с КПД пневмодвигателя даст такой же итоговый КПД как у авто с обычным ДВС ( но возможно и выше, об этом напишу отдельно).
6) Всех частей в таком автомобиле меньше в разы ( а может и на порядок). При том, что изнашивающихся частей совсем не много, и их можно разместить так, что замена будет не сложнее замены водопроводного крана. Это во первых значительно удешевляет производство, во вторых упрощает обслуживание, а в третьих повышает надёжность.
7) Конструкция описанного ДВС позволяет работать как тепловая машина, т. е. то что в обычном авто ставят в виде кондиционера, в нашем авто можно получать почти даром: сжатый воздух при расширении охлаждается, чем можно воспользоваться для охлаждения салона.
Что получится в итоге :
Автомобиль по цене дешевле самого бюджетного автомобильчика с ручной КПП и скромным объёмом двигателя.
Но при этом он эквивалентен авто:
1. С автоматической КПП.
2. С большой мощьностью ( разгоняться может за считанные секунды).
3. Надёжный как кувалда ( сервисов по ремонту кувалд я не видел).
4. Долговечный (тоже как кувалда ).
5. Экономичный (деталей меньше, вес меньше, КПД выше).
6. Ремонтопригодный ( на коленке в поле при помощи той же кувалды - шутка)
7. С кондиционером.
8. Перспективный - теоретически авто может ездить только на сжатом воздухе если есть станции подзарядки, актуально для больших городов и зелёной повестки.
Иными словами, можно создать за меньшие деньги то, что стоит больших денег. На этом принципе и основывается экономика всего технического прогресса.
А вы как считаете, сможет ли описанная система составить конкуренцию авто с обычным ДВС?
