Устөрөгчийн хөдөлгүүр. Энэ нь хэрхэн ажилладаг, сул талууд

Дотоод шаталтат хөдөлгүүр нь тусдаа цахилгаан хөдөлгүүр болж харагдсангүй. Сонгодог мотор нь дулааны хөдөлгүүрийг сайжруулж сайжруулсны үр дүнд бий болсон. Бидний автомашины бүрхүүл дор харж дассан нэгж хэрхэн аажмаар гарч ирснийг уншина уу. тусдаа өгүүллээр.

Гэсэн хэдий ч дотоод шаталтат хөдөлгүүрээр тоноглогдсон анхны автомашин гарч ирэхэд хүн төрөлхтөн морь шиг байнгын тэжээл шаарддаггүй өөрөө явагч машиныг хүлээн авсан. 1885 оноос хойш хөдөлгүүрт олон зүйл өөрчлөгдсөн боловч нэг сул тал өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Бензин (эсвэл бусад түлш) ба агаарын хольцыг шатаах явцад хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаг хортой бодисууд хэт их ялгардаг.

Хэрэв өөрөө явагч хэрэгсэл бий болохоос өмнө Европын орнуудын архитекторууд том хотууд морины аргалд живнэ гэж айдаг байсан бол өнөөдөр мегаполисын оршин суугчид бохир агаараар амьсгалж байна.

Тээврийн хэрэгслийн байгаль орчны стандартыг чангатгах нь тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэгчдийг илүү цэвэр цахилгаан хөдөлгүүр бий болгоход хүргэж байна. Тиймээс олон компаниуд Анжос Жедликийн 1828 онд гарч ирсэн цахилгаан зүтгүүрийн өөрөө явагч тэрэгний технологийг сонирхож байна. Өнөөдөр энэ технологи нь автомашины ертөнцөд бат бөх тогтсон тул та цахилгаан машин эсвэл эрлийзээр хэнийг ч гайхшруулахгүй.

Гэхдээ үнэхээр урам зориг өгдөг зүйл бол цорын ганц хувилбар нь ундны ус юм. Энэ бол устөрөгчийн хөдөлгүүр юм.

Устөрөгчийн хөдөлгүүр гэж юу вэ?

Энэ бол устөрөгчийг түлш болгон ашигладаг хөдөлгүүрийн төрөл юм. Энэхүү химийн элементийг ашигласнаар нүүрсустөрөгчийн нөөцийн хомсдол буурах болно. Ийм байгууламжийг сонирхох хоёрдахь шалтгаан нь хүрээлэн буй орчны бохирдлыг бууруулах явдал юм.

Тээвэрлэлтэд ямар төрлийн мотор ашиглахаас хамаарч түүний ажиллагаа нь сонгодог дотоод шаталтын хөдөлгүүрээс ялгаатай эсвэл ижил байх болно.

Товч түүх

Устөрөгчийн дотоод шаталтын хөдөлгүүрүүд нь ICE зарчмыг боловсруулж, сайжруулж байх үед гарч ирсэн. Францын инженер, зохион бүтээгч дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн өөрийн хувилбарыг зохион бүтээжээ. Түүний хөгжилд ашигласан түлш нь устөрөгч бөгөөд H-ийн электролизийн үр дүнд гарч ирдэг₂A. 1807 онд анхны устөрөгчийн машин гарч ирэв.

Исаак Де Риваз 1807 онд цэргийн зориулалттай трактор үйлдвэрлэх патентаа гаргажээ. эрчим хүчний нэгжүүдийн нэг болох тэрээр устөрөгчийг ашиглахыг санал болгов.

Эрчим хүчний нэгж нь поршень байсан бөгөөд гал асаах нь цилиндрт оч үүссэнтэй холбоотой байв. Үнэн хэрэгтээ, зохион бүтээгчийн анхны бүтээл нь гараар оч үүсгэх шаардлагатай байв. Хоёрхон жилийн дараа тэрээр ажлаа эцэслэн хийж, өөрөө явагч устөрөгчийн анхны машин мэндэлжээ.

Гэсэн хэдий ч тэр үед хий нь бензин шиг авах, хадгалахад хялбар биш тул хөгжилд ач холбогдол өгдөггүй байв. Ленинград хотод устөрөгчийн хөдөлгүүрийг 1941 оны хоёрдугаар хагасаас блоклох үед бараг ашиглаж байжээ. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь зөвхөн устөрөгчийн нэгж биш гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой. Эдгээр нь ердийн GAZ дотоод шаталтын хөдөлгүүрүүд байсан бөгөөд зөвхөн тэдэнд түлш байхгүй байсан боловч бөмбөлгөөр тэжээгддэг байсан тул тэр үед маш их хий байсан.

80-аад оны эхний хагаст Европын орнууд төдийгүй Америк, Орос, Япон зэрэг олон орон энэ төрлийн суурилуулалтыг туршиж үзэх болжээ. Тиймээс 1982 онд Квант үйлдвэр ба РАФ автомашины аж ахуйн нэгжийн хамтарсан ажил хийснээр устөрөгч ба агаарын холимог дээр ажилладаг хосолсон мотор гарч ирэн 5 кВт / цаг батерейг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигласан болно.

Тэр цагаас хойш янз бүрийн улс орнууд өөрсдийн загвар шугамандаа "ногоон" тээврийн хэрэгслийг нэвтрүүлэх оролдлогыг хийж байсан боловч ихэнх тохиолдолд ийм машинууд анхны загвар ангилалд үлдсэн эсвэл маш хязгаарлагдмал хувилбартай байсан.

Энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?

Өнөө үед энэ ангиллын олон тооны хөдөлгүүрүүд байгаа тул тохиолдол бүрт устөрөгчийн үйлдвэр өөрийн зарчмаар ажиллана. Сонгодог дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг орлож чадах нэг өөрчлөлт хэрхэн ажилладагийг авч үзье.

Ийм хөдөлгүүрт түлшний эсийг ашиглах нь дамжиггүй. Эдгээр нь цахилгаан химийн урвалыг идэвхжүүлдэг генератор юм. Төхөөрөмжийн дотор устөрөгч исэлддэг бөгөөд урвалын үр дүн нь цахилгаан, усны уур, азотын ялгаралт юм. Ийм суурилуулалтанд нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгаруулдаггүй.

Үүнтэй ижил төстэй төхөөрөмж дээр суурилсан тээврийн хэрэгсэл нь ижил цахилгаан тээврийн хэрэгсэл бөгөөд зөвхөн түүний зай нь хамаагүй бага байдаг. Түлшний эс нь тээврийн хэрэгслийн бүх системийг ажиллуулах хангалттай эрчим хүчийг бий болгодог. Цорын ганц анхааруулга бол үйл явцын эхэн үеэс эрчим хүч үйлдвэрлэх хүртэл ойролцоогоор 2 минут болно. Гэхдээ суулгалтын хамгийн их гаралт нь систем халсаны дараа эхэлдэг бөгөөд энэ нь дөрөвний нэгээс 60 минут үргэлжилдэг.

Цахилгаан станц дэмий хоосон ажиллахгүй байхын тулд аялалд зориулж тээврийн хэрэгслийг урьдчилан бэлтгэх шаардлагагүй тул ердийн батерейг суурилуулсан болно. Жолоодлогын үед сэргээгдэх тул цэнэглэгддэг бөгөөд зөвхөн машин асаахад л шаардлагатай байдаг.

Ийм машин нь янз бүрийн эзэлхүүнтэй цилиндрээр тоноглогдсон бөгөөд устөрөгчийг шахдаг. Жолоодлогын горим, автомашины хэмжээ, цахилгаан угсралтын хүч зэргээс шалтгаалан нэг килограмм бензин 100 км зам туулахад хангалттай.

Устөрөгчийн хөдөлгүүрийн төрөл

Устөрөгчийн хөдөлгүүрийн хэд хэдэн өөрчлөлт байдаг боловч бүгд хоёр төрөлд хуваагдана.

• Түлшний эс бүхий нэгжийн төрөл;
• Устөрөгч дээр ажиллахад тохирсон дотоод шаталтын хөдөлгүүрийг өөрчилсөн.

Төрөл тус бүрийг тусад нь авч үзье: тэдгээрийн онцлог шинж чанарууд юу вэ.

Устөрөгчийн түлшний эсүүд дээр суурилсан цахилгаан станцууд

Түлшний эс нь батарейны зарчим дээр суурилдаг бөгөөд үүнд цахилгаан химийн процесс явагддаг. Устөрөгчийн аналогийн хоорондох ялгаа нь түүний өндөр үр ашиг (зарим тохиолдолд 45 хувиас дээш) байдаг.

Түлшний эс нь катод ба анод гэсэн хоёр элемент байрлуулсан нэг танхим юм. Хоёр электрод нь цагаан алтаар бүрсэн (эсвэл паллади) юм. Тэдний хооронд мембран байрладаг. Энэ нь хөндийгөө хоёр өрөөнд хуваадаг. Хүчилтөрөгчийг катодын хамт хөндийд, хоёр дахь нь устөрөгчөөр хангадаг.

Үүний үр дүнд химийн урвал явагдаж, түүний үр дүн нь хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн молекулуудын нэгдэл бөгөөд цахилгаан ялгардаг. Үйл явцын гаж нөлөө нь ялгардаг ус ба азот юм. Түлшний эсийн электродууд нь цахилгаан хөдөлгүүрийг оролцуулаад машины цахилгаан хэлхээнд холбогддог.

Устөрөгчийн дотоод шаталтын хөдөлгүүрүүд

Энэ тохиолдолд хөдөлгүүрийг устөрөгч гэж нэрлэдэг боловч ердийн ICE-тэй ижил бүтэцтэй байдаг. Ганц ялгаа нь бензин, пропан биш харин устөрөгч шатдаг. Хэрэв та цилиндрийг устөрөгчөөр дүүргэсэн бол нэг асуудал байна.Энэ хий нь ердийн нэгжийн үр ашгийг 60 орчим хувиар бууруулна.

Хөдөлгүүрийг шинэчлэхгүйгээр устөрөгч рүү шилжихтэй холбоотой цөөн хэдэн асуудлууд энд байна.

• HTS-ийг шахах үед хий нь шаталтын камер ба поршений хийсэн металлын химийн урвалд ордог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хөдөлгүүрийн тосонд тохиолддог. Үүнээс болоод шаталтын камерт өөр нэгдэл үүсдэг бөгөөд энэ нь сайн шатаах онцгой чадвараар ялгагддаггүй;
• Шаталтын камерын завсар нь төгс төгөлдөр байх ёстой. Хэрэв хаа нэг газар түлшний систем дор хаяж алдагдсан байвал халуун объекттой харьцахад хий амархан асдаг.

Honda Clarity -д зориулсан хөдөлгүүр

Эдгээр шалтгааны улмаас устөрөгчийг эргэлтэт хөдөлгүүрт түлш болгон ашиглах нь илүү практик байдаг (тэдгээрийн онцлог шинж чанар юу вэ, уншина уу) энд). Ийм нэгжүүдийн хэрэглээ ба яндангийн хоолой нь бие биенээсээ тусдаа байрладаг тул оролтын хий халдаггүй. Хямд, байгальд ээлтэй түлш ашиглах асуудлыг тойрч гарахын тулд хөдөлгүүрийг шинэчлэх явцад аль болох боломжтой байгаарай.

Түлшний эсийн ашиглалтын хугацаа хэр удаан байдаг вэ?

Өнөөдөр дэлхий даяар ийм машинууд маш ховор байдаг бөгөөд эдгээр цувралд хараахан ороогүй байгаа тул энэ эрчим хүчний эх үүсвэр ямар нөөцтэй болохыг хэлэхэд хэцүү байдаг. Гар урчууд энэ талаар одоогоор туршлагагүй байна.

Ганцхан хэлэх зүйл бол Тоёота компанийн төлөөлөгчдийн үзэж байгаагаар тэдний үйлдвэрлэсэн Мирай машины түлшний элемент нь 250 мянган км хүртэл тасралтгүй эрчим хүч үйлдвэрлэх чадвартай юм. Энэхүү чухал үйл явдлын дараа та төхөөрөмжийн үр нөлөөг хянах хэрэгтэй. Хэрэв түүний гүйцэтгэл мэдэгдэхүйц буурсан бол түлшний эсийг эрх бүхий үйлчилгээний төвд солино. Үнэн бол энэ процедурын хувьд компани зохих хэмжээний мөнгө авна гэж найдах ёстой.

Устөрөгчийн автомашиныг аль компаниуд аль хэдийн үйлдвэрлэж байгаа эсвэл хийх гэж байгаа вэ?

Олон компаниуд байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний нэгжийг бий болгох чиглэлээр ажилладаг. Энд дизайны товчоонд аль хэдийн ажиллах хувилбарууд гарч ирсэн цуврал цувралд гарахад бэлэн байгаа автомашины брэндүүд энд байна.

• Мерседес-Бенц бол GLC F-Cell кроссовер бөгөөд борлуулалтаа 2018 онд зарласан боловч одоогоор Германы цөөн хэдэн аж ахуйн нэгж, яам худалдаж авсан байна. Устөрөгчийн түлшний эсийн тракторын анхны загвар болох GenH2 саяхан нээлтээ хийв;
• Hyundai - Хоёр жилийн өмнө танилцуулсан Nexo прототип;
• BMW бол угсрах шугамаас гарсан устөрөгч устөрөгч 7 -ийн загвар юм. 100 ширхэг багц нь туршилтын шатанд үлдсэн боловч энэ нь аль хэдийн ямар нэгэн зүйл болжээ.

Америкт ч, Европт ч худалдаж авах боломжтой автомашины тоонд Toyota, Honda-ийн Mirai, Clarity загварууд тус тус багтжээ. Бусад компаниудын хувьд энэхүү хөгжүүлэлт нь зургийн хувилбарт эсвэл ажиллахгүй эх загвар хэвээр байна.

Тоёота Мирай

Хонда тод

Устөрөгчөөр ажилладаг машин хэдэн төгрөгийн үнэтэй вэ?

Устөрөгчийн машины өртөг зохистой байдаг. Үүний шалтгаан нь түлшний эсийн электрод (паллади эсвэл цагаан алт) -ийг бүрдүүлдэг үнэт метал юм. Түүнчлэн орчин үеийн автомашин нь тоо томшгүй олон аюулгүй байдлын системээр тоноглогдсон бөгөөд цахилгаан элементүүдийн ажиллагааг тогтворжуулдаг бөгөөд үүнд материаллаг нөөц шаардагддаг.

Хэдийгээр ийм машины засвар үйлчилгээ (түлшний эсийг солих хүртэл) нь сүүлийн үеийн энгийн машинаас хамаагүй илүү үнэтэй байдаг. Устөрөгчийн үйлдвэрлэлийг ивээн тэтгэдэг улс орнууд байдаг, гэхдээ үүнийг харгалзан үзээд нэг килограмм хий тутамд дунджаар 11, хагас доллар төлөх шаардлагатай болно. Энэ нь хөдөлгүүрийн төрлөөс хамааран нэг зуун километрийн зайд хангалттай байж болно.

Устөрөгчийн машин яагаад цахилгаан машинаас илүү байдаг вэ?

Хэрэв та түлшний эсүүдтэй устөрөгчийн үйлдвэр авбал ийм машин бидний зам дээр харж дассан цахилгаан машинтай адилхан байх болно. Цорын ганц ялгаа нь цахилгаан машиныг сүлжээнээс эсвэл шатахуун түгээх станцын терминалаас цэнэглэдэг явдал юм. Устөрөгчийн тээвэр нь өөрөө цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.

Ийм машины зардлын хувьд тэд илүү үнэтэй байдаг. Жишээлбэл, Tesla-ийн үндсэн загварууд 45 мянган доллараас үнэтэй байх болно. Японоос устөрөгчийн аналогийг 57 мянган кубаар худалдаж авах боломжтой. Харин Баваричууд автомашинаа "ногоон" түлшээр 50 мянган долларын үнэтэй зардаг.

Практик байдлыг харгалзан машиныг зогсоол дээр хагас цаг хүлээхээс (бүх төрлийн батерейнд зөвшөөрөгдөхгүй хурдан цэнэглэх замаар) бензинээр дүүргэх нь ойролцоогоор таван минут болно. Энэ бол устөрөгчийн ургамлын нэмэх юм.

Өөр нэг нэмэлт зүйл бол түлшний эсүүдэд засвар үйлчилгээ шаарддаггүй бөгөөд тэдний ажиллах хугацаа нэлээд том байдаг. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд цэнэг цэнэглэх олон циклтэй тул тэдгээрийн асар том зай нь таван жилийн дараа солигдох шаардлагатай болно. Хүйтэн температурт цахилгаан тээврийн хэрэгслийн зайг зуныхаас хамаагүй хурдан цэнэггүй болгодог. Гэхдээ устөрөгчийн исэлдэлтийн урвалын элемент үүнээс болж зовдоггүй бөгөөд тогтвортой цахилгаан үүсгэдэг.

Устөрөгчийн автомашины хэтийн төлөв юу вэ, хэзээ зам дээр гарах вэ?

Европ, АНУ-д устөрөгчийн машиныг аль хэдийн олж болно. Гэсэн хэдий ч тэд сониуч ангилалд багтсан хэвээр байна. Өнөөдөр хэтийн төлөв цөөхөн байна.

Энэ төрлийн тээврийн хэрэгсэл бүх улс орны замыг удахгүй дүүргэхгүй байх гол шалтгаан нь үйлдвэрлэлийн хүчин чадал дутмаг байгаатай холбоотой юм. Нэгдүгээрт, устөрөгчийн үйлдвэрлэлийг бий болгох шаардлагатай байна. Түүгээр ч зогсохгүй байгаль орчинд ээлтэй байхаас гадна ихэнх автомашины жолооч нарт түлш болохуйц түвшинд хүргэх шаардлагатай байна. Энэ хий үйлдвэрлэхээс гадна түүний тээвэрлэлтийг зохион байгуулах шаардлагатай (хэдийгээр та метан тээвэрлэдэг хурдны замыг аюулгүй ашиглах боломжтой), мөн олон шатахуун түгээх станцыг зохих терминалаар тоноглох хэрэгтэй.

Хоёрдугаарт, автомашин үйлдвэрлэгч бүр үйлдвэрлэлийн шугамыг нухацтай шинэчлэх шаардлагатай бөгөөд үүнд ихээхэн хөрөнгө оруулалт шаардагдана. Дэлхий нийтийн тахал дэгдсэнээс болж тогтворгүй эдийн засагт ийм эрсдлийг цөөн хүн амсах болно.

Хэрэв та цахилгаан тээврийн хөгжлийн хурдыг авч үзвэл олон нийтэд сурталчлах үйл явц маш хурдан явагдсан. Гэсэн хэдий ч цахилгаан автомашины алдартай болсон шалтгаан нь шатахуун хэмнэх чадвар юм. Энэ нь ихэвчлэн байгаль орчныг хамгаалахын тулд бус харин худалдаж авах эхний шалтгаан болдог. Устөрөгчийн хувьд мөнгөө хэмнэх боломжгүй болно (ядаж одоо), учир нь түүнийг үйлдвэрлэхэд илүү их энерги зарцуулдаг.

Устөрөгчийн хөдөлгүүрийн давуу ба гол сул талууд

Тиймээс товч тоймлъё. Устөрөгчийн түлшний хөдөлгүүрийн давуу талууд нь дараахь хүчин зүйлсийг агуулдаг.

• Байгаль орчинд ээлтэй ялгаруулалт;
• Эрчим хүчний нэгжийн чимээгүй ажиллагаа (цахилгаан зүтгүүр);
• Түлшний эсийг ашиглахдаа байнга засвар үйлчилгээ хийх шаардлагагүй;
• Түргэн шатахуунаар цэнэглэх;
• Цахилгаан тээврийн хэрэгсэлтэй харьцуулахад хөдөлгүүрийн систем ба эрчим хүчний эх үүсвэр нь хүйтэнд ч тогтвортой ажилладаг.

Хэдийгээр хөгжлийг шинэлэг зүйл гэж нэрлэж болохгүй ч гэсэн энгийн жолооч нарт үүнийг анхааралтай ажиглахад хүргэдэг хэд хэдэн сул талууд байсаар байна. Эдгээрийн заримыг энд оруулав.

• Устөрөгч гал авалцахын тулд энэ нь хийн төлөвт байх ёстой. Энэ нь тодорхой бэрхшээлийг бий болгодог. Жишээлбэл, хөнгөн хий шахахын тулд тусгай үнэтэй компрессор шаардагдана. Түлш шатамхай тул шатахууныг зохих ёсоор хадгалах, тээвэрлэхэд асуудал гардаг;
• Машин дээр суурилуулах цилиндрийг үе үе шалгаж байх шаардлагатай. Үүний тулд автомашины жолооч мэргэжлийн төв дээр очиж үзэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь нэмэлт зардал юм.
• Устөрөгчийн машинд асар том зайг ашигладаггүй боловч угсралт нь жинтэй хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь тээврийн хэрэгслийн динамик шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг;
• Устөрөгч - өчүүхэн ч гэсэн оч асдаг тул ийм машинтай холбоотой осол ноцтой дэлбэрэлт дагалдана. Зарим жолооч нар өөрсдийн болон бусад хөдөлгөөнд оролцогчдын амь насыг хамгаалах асуудалд хариуцлагагүй ханддаг тул ийм тээврийн хэрэгслийг хараахан зам дээр гаргах боломжгүй юм.

Хүн төрөлхтний цэвэр орчинд байх сонирхлыг харгалзан үзээд "ногоон" тээврийг эцэслэх асуудалд нээлт хийх болно гэж үзэж байна. Гэхдээ ийм зүйл болоход цаг хугацаа л харуулах болно.

Энэ хооронд Toyota Mirai-ийн видео тоймыг үзээрэй:

Устөрөгчийн ирээдүй? Toyota Mirai - БҮТЭН ТОЙМ, Үзүүлэлтүүд | LiveFEED®

Асуултууд ба хариултууд:

Устөрөгчийн хөдөлгүүр яагаад аюултай вэ? Устөрөгчийн хольцыг шатаах үед хөдөлгүүр нь бензин шатаах үеийнхээс илүү халдаг. Үүний үр дүнд поршен, хавхлага шатах, нэгжийн хэт ачаалал үүсэх магадлал өндөр байна.

Устөрөгчийн машиныг хэрхэн цэнэглэх вэ? Ийм машин нь хийн төлөвт устөрөгчөөр тэжээгддэг (шингэрүүлсэн эсвэл шахсан хий). Түлшийг хадгалахын тулд 350-700 атмосфер хүртэл шахаж, температур нь -259 градус хүрч чаддаг.

Устөрөгчийн дотоод шаталтат хөдөлгүүр хэрхэн ажилладаг вэ? Машин нь нэг төрлийн батерейгаар тоноглогдсон. Хүчилтөрөгч ба устөрөгч нь тусгай хавтангаар дамждаг. Үүний үр дүнд усны уур, цахилгаан ялгарах химийн урвал явагдана.