Стремление повысить экономичность автомобиля заставило конструкторов обратить внимание на адиабатный двигатель, который работает без потери тепла в окружающую среду.
В современном двигателе внутреннего сгорания в лучшем случае лишь 35—40% энергии переходит в полезную механическую работу. Остальное тепло теряется с выхлопными газами и поглощается системой охлаждения двигателя.
А нельзя ли сделать двигатель без системы охлаждения? Инженеры ответили утвердительно. Но в таком двигателе многие детали работали бы при очень высоких температурах. Какой же материал сможет их выдержать? Оказывается, только керамика. Поэтому адиабатный двигатель получил второе название — керамический.
Подобрали хорошие материалы, обеспечили прочность и термостойкость деталей, но тут возникла проблема смазки двигателя. Обычные сорта масел не подходили. Пришлось создавать новые термостойкие масла.
Адиабатный двигатель стал работать. Однако его экономичность была много меньше ожидаемой. Система охлаждения почти не поглощала тепла. Но с выхлопными газами его стало выходить значительно больше, чем у обычных двигателей. КПД адиабатного двигателя повысился, но вопреки ожиданиям не за счет улучшения процесса сгорания топлива, а главным образом вследствие устранения расхода энергии на привод вентилятора системы охлаждения.
Адиабатный двигатель создан, работает, но существующие его конструкции пока недолговечны.
Бесступенчатые коробки передач
Мысль ученых направлена и на создание такой трансмиссии, которая повышала бы экономичность автомобиля. Но для этого нужна принципиально другая коробка передач, бесступенчатая, чтобы двигатель мог всегда работать на экономичном режиме, независимо от дорожных условий.
Такие коробки передач существуют. Однако они имеют недостатки, которые не позволяют вести их производство. До последнего времени созданием бесступенчатых коробок передач занимались главным образом изобретатели-одиночки. Они предложили много любопытных идей... Но только одна модель машины, и то выпускаемая в очень малых количествах (голландский автомобиль
ДАФ), имела бесступенчатую передачу. Сейчас положение изменилось. За решение этой проблемы взялись крупные автомобильные концерны. И надо полагать, что в автомобилях будущего будут широко применяться бесступенчатые коробки передач, управляемые опять-таки мини-ЭВМ.
Причем в будущем уже недалеком. Фирма «Форд-Европа» вложила около 120 миллионов долларов в разработку и подготовку к производству бесступенчатой коробки передач для модели «Фиеста».
Испытания этого автомобиля показали, что бесступенчатая коробка передач, выполненная в блоке с передним ведущим мостом, позволяет экономить до 10% топлива при движении по магистралям. Кроме того, уменьшается шумность автомобиля, повышается интенсивность его разгона.
Не желая отставать от своего конкурента, концерн «Дженерал моторе» также планирует начать в конце 80-х годов массовый выпуск бесступенчатых коробок передач для легковых автомобилей.
В чем же достоинство бесступенчатой передачи? Дело в том, что максимальную мощность автомобильный двигатель развивает крайне редко — при разгоне, при преодолении очень крутых подъемов, при движении с высокой скоростью по шоссе. В большинстве же случаев для движения автомобиля используется не более чем 10—20% его максимальной мощности. Поэтому приходится, уменьшая количество рабочей смеси, поступающей в двигатель, соответственно снижать его мощность.
Бесступенчатая коробка передач позволяет работать двигателю постоянно при полной подаче рабочей смеси, т. е. на самом экономичном режиме, а мощность его может изменяться за счет снижения или увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Широкое применение бесступенчатых коробок передач в автомобиле, очевидно, потребует изменения конструкции двигателя внутреннего сгорания. Придется создавать двигатели с переменными фазами газораспределения. Такие двигатели смогут экономично работать в широком диапазоне частот вращения.
Комбинированная силовая установка
Есть еще один весьма важный способ экономии топлива, который особенно пригоден для автомобилей, эксплуатируемых в городских условиях. Это применение комбинированной силовой установки, т. е. такой системы, в которой двигатель внутреннего сгорания работает совместно с каким-либо аккумулятором энергии. Им может быть или электроаккумулятор или даже просто вращающийся маховик, способный впрок запасать кинетическую энергию. В этом случае может устанавливаться двигатель малой мощности, в 2—4 раза меньшей, чем это требуется для обычного автомобиля.
Естественно, двигатель такого автомобиля практически почти все время будет работать в режиме полной мощности. А это выгодно с двух точек зрения: будет всегда экономичной его работа, и уменьшится содержание вредных веществ в отработанных газах.
Если мощность сопротивления движению автомобиля будет меньше мощности двигателя, то избыток вырабатываемой энергии будет запасаться впрок аккумулятором. И наоборот, если потребуется для движения автомобиля мощность больше той, которой располагает двигатель, аккумулятор будет отдавать часть запасенной энергии.
В форме банана
При движении автомобиля значительная часть мощности его двигателя расходуется на преодоление силы сопротивления воздуха. Эта сила может быть уменьшена, если улучшать обтекаемость кузова. Подсчитано, что, уменьшив сопротивление воздуха на 20%, можно примерно на 10% снизить расход топлива. А конструкторам французских фирм удалось создать столь обтекаемые легковые машины, что они расходуют топлива даже на 20% меньше, чем обычные автомобили того же класса.
Какова же идеальная форма кузова? Долгое время считалось, что автомобиль должен быть каплеобразным. Но вот в печати промелькнуло сообщение, что самая лучшая форма кузова — это форма... банана.
Однако экспериментальные автомобили XXI века —«Пробе IV» компании «Форд» и «Аэро-2000» концерна «Дженерал моторе», обладающие очень хорошей обтекаемостью, имеют все-таки каплеобразную форму. У этих моделей коэффициент лобового сопротивления почти в 3 раза меньше, чем у современных автомобилей,
За счет чего это достигнуто? Прежде всего, кузова этих автомобилей имеют очень обтекаемую форму. Никаких выступающих частей. У автомобиля «Пробе IV» зеркала заднего вида сделаны обтекаемыми, а у автомобиля «Аэро-2000» даже нет зеркал заднего вида. Они заменены телекамерами с углом обзор 180°. Заподлицо с поверхностью кузова сделано все остекленш томобиля. Колеса как задние, так и передние закрыты обте-телями — жесткими на задних и эластичными,на передних коле-\ Весь низ автомобиля, включая выпускной трубопровод, рекрыт гладким поддоном. Передняя часть кузова не имеет ычной решетки радиатора, так как радиатор и конденсатор диционера установлены в задних угловых панелях кузова, дух, необходимый для их охлаждения, засасывается сбоку ова. Колеса снабжены гладкими накладными дисками. Даже унок протектора подобран с учетом аэродинамики. На автомобилях будущего кузов будет подниматься или екаться в зависимости от скорости движения. Это позволит ньшить лобовую площадь при больших скоростях. Действи-ьно, когда автомобиль мчится по автостраде, зачем ему боль-Й дорожный просвет?
Фары будут делаться выдвижными, а стеклоочистители спрячут капот.
гНу а как быть с обтекаемостью грузовых автомобилей? На не-рых из них устанавливаются обтекатели (специальные щит-Y которые существенно снижают сопротивление воздуха. Но обтекаемым скоростным автомобилям нужны и другие ы. Они были созданы. Это так называемые радиальные шины, ые позволяют не только увеличить скорость, но и снизить у% расход топлива по сравнению с использованием обычных, ' нальных, шин.
'овые шины имеют свои недостатки. Но, очевидно, они будут нены.
-автомобили будущего станут «обувать» только в радиаль-шины.