Більшість водіїв вважають, що двигун внутрішнього згоряння – єдиний спосіб привести автомобіль у рух. Нагрів та охолодження відбуваються всередині блоку циліндрів. Це працює. Це повсюдно. Але є альтернативний шлях. Двигун зовнішнього згоряння виносить процеси нагрівання та охолодження за межі основної силової структури. Це звучить як крок назад. Але це негаразд. Насправді, це досить ефективно.
Два різних типи двигунів рухали автомобілі: паровий двигун і двигун Стірлінга. Обидва пропонують певні переваги, які сучасна інженерія лише зараз починає повною мірою використати.
Забута швидкість парових двигунів
Парові двигуни з’явилися у важкій техніці. Поїзди. Сільськогосподарське обладнання. Вони довели свою надійність під величезними навантаженнями. Цього доказу було достатньо, щоби вивести їх на дороги.
Як тільки паровий двигун досягає повної робочої температури, тиск залишається стабільним. Жодних пошуків передачі. Жодної складної трансмісії не потрібно. Автомобіль легко рухається.
Візьмемо Stanley Rocket. У 1906 році він розвинув швидкість 127 миль на годину. Це 204,4 кілометри на годину. Цей швидкісний рекорд тримався десятиліттями. Парові автомобілі не зникли відразу. Вони конкурували з ранніми бензиновими автомобілями багато років. Чому? Тому що запуск раннього двигуна внутрішнього згоряння був небезпечним. Його треба було заводити ручною пусковою рукояткою. Вона могла відштовхнути та зламати вам руку. Електричні стартери ще винайшли. Парові двигуни просто вмикалися.
Проте зручність перемогла. Приблизно в той час, коли Ford випустив Model T, електричні компоненти зробили бензинові автомобілі зручнішими у використанні. Ціна вбила ринок парових автомобілів. Популярні парові автомобілі коштували приблизно вшестеро дорожче, ніж масово вироблений Ford. Вони зникали повільно. Тепер вони є дивиною. Джей Лено збирає їх. Раритетні екземпляри збереглися, бо вони надійні.
Але дослідники досі вивчають їх. Ефективність парового двигуна разом із сучасними технологіями передбачає потенційне повернення.
Двигун Стірлінга: тепло ззовні
Двигун Стірлінг був розроблений шотландським винахідником на початку 1800-х років. Він також рухав ранні автомобілі. Його популярність швидко зникла. Матеріали, доступні тоді, не витримували екстремальних температур, необхідні його роботи. Двигуни плавляться або виходили з ладу.
Двигун Стірлінга використовує поршні, як і паровий двигун. Але джерело тепла знаходиться зовні. Тепер ми маємо більш міцні матеріали. У нас є найкраща металургія. У Стірлінга з’явився новий потенціал.
Він може працювати на будь-якому типі палива. Ця гнучкість надихнула автовиробників із Детройту. Вони експериментували з двигуном Стірлінга у 1970-х роках. Вони побачили універсальність. Вони побачили теоретичну ефективність.
Нещодавно, у 2012 році, автомобіль із двигуном Стірлінга взяв участь у Shell Eco-marathon Europe. То справді був конкурс експериментальних транспортних засобів на альтернативних видах палива. Автомобіль не відповідав вимогам конкурсу. Він не міг брати участь у перегонах. Він не пройшов кваліфікації.
Але він досяг успіху в тому, щоб змусити людей знову замислитися про двигун Стірлінга. Матеріали стали кращими. Конструкції стали досконалішими. Інтерес повернувся.
Додаткова інформація
Ефективність парового двигуна разом із сучасними технологіями дає парової енергії великий потенціал повернення.
Повернення це не питання ностальгії. Це питання термодинаміки. Двигуни внутрішнього згоряння втрачають тепло. Двигуни зовнішнього згоряння можуть вловлювати більше цього тепла. Вони працюють за іншими принципами. Їм не потрібні складні газорозподільні механізати бензинового двигуна. Їм не потрібні швидкохідні зворотно-поступальні деталі, що викликають зношування.
Двигун Стірлінга тихий. Він працює плавно. Він не вибухає усередині циліндра. Він нагріває газ зовні. Газ розширюється. Він штовхає поршень. Це чисто. Це ефективно. Просто важко зробити його досить маленьким для автомобіля. Ранні спроби зазнали невдачі через обмеження матеріалів. Ми подолали ці обмеження.
Швидкісний рекорд Stanley Rocket 1906 нагадує нам, що альтернативні джерела енергії не нові. Вони просто були відсунуті на другий план. Вартість парових автомобілів стала фатальною на початку ХХ століття. Сьогодні виробничі витрати інші. Ланцюжки поставок інші. Бар’єри мають технічний, а не лише фінансовий характер.
Експерименти Детройта 1970-х показали намір. Участь у Shell Eco-marathon 2012 продемонструвала спробу. Результат був невдалим на папері, але успішним у плані обізнаності. Розмова відновилася.
Сучасні дослідники вважають, що шлях двигунів зовнішнього згоряння пропонує життєздатний маршрут майбутнього автомобілебудування. Необов’язково встановлення швидкісних рекордів. Але задля ефективності. Для гнучкості у виборі палива. Для іншого виду керування.
Двигун внутрішнього згоряння виграв гонку повік тому. Не означає, що він єдиний можливий варіант. Це просто означає, що він був найзручнішим варіантом на той час. Зручність змінюється. Ефективність зараз важливіша. Двигун зовнішнього згоряння досі тут. Чекаючи свого часу.
