Еще в 1950-х годах относительно простая технология обещала дать нам двигатели внутреннего сгорания с резко сниженным потреблением, но увеличенной мощностью. Эти двигатели получили название «адиабатические». Несколько попыток построить на практике дали очень обнадеживающие результаты. Тогда почему технология до сих пор не нужна? Является ли он жертвой нефтяного лобби или непреодолимых практических препятствий? Эта статья попытается дать ответ.

Прежде всего, чтобы понять, что такое адиабатический двигатель, нужно привыкнуть к одной мысли: нынешний двигатель в вашей машине вообще не стоит.

Конечно, это может быть V8 с мощностью в несколько сотен лошадиных сил и самым приятным звуком в мире. Но это не меняет того факта, что классический двигатель внутреннего сгорания крайне неэффективен.

Его единственная задача - преобразовать бензин (или дизельное топливо) в механическую энергию путем его сжигания. В процессе есть еще несколько промежуточных этапов и компонентов, но в целом на этом все заканчивается: топливо сгорает, а выделяемое им тепло приводит в движение колеса.

Проблема в том, что большая часть этого тепла теряется по пути. Самые популярные двигатели сегодня имеют тепловой КПД всего 20-30%. Это означает, что как минимум две трети энергии, за которую вы заплатили на АЗС, просто испаряется.

В этот момент на сцену выходит адиабатический двигатель. Еще в 1975 году военные США построили один с тепловым КПД 48%. Другие ранние экспериментаторы даже говорили о более чем 50%. Звучит как идеальное решение для спасения планеты и личного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Благодаря «революционному» двигателю Smokey Unique удается получить от этого скромного Pontiac Fiero 250 лошадей (вместо обычных 105).

«Адиабатический» процесс - это любой процесс, при котором тепло не входит и не покидает конкретную термодинамическую систему. Адиабатический двигатель - это двигатель, в котором тепло замкнуто и не теряется. Полная противоположность классическим автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, в которых не менее одной трети моторного отсека отведено для охлаждения и отвода избыточного тепла.

Огромным преимуществом является то, что тепло, хранящееся внутри системы, можно использовать для испарения бензина.

С экономической и практической точки зрения наиболее удобно хранить и продавать топливо в жидком виде. А вот сжиженный бензин трудно воспламенить (а солярку - тем более). Что действительно зажигает, так это его деньги.

В современных двигателях с прямым впрыском форсунки разбивают бензин на мельчайшие возможные капли, потому что это способствует испарению и, следовательно, воспламенению. Но еще лучший способ облегчить испарение - повысить температуру. Есть только одно препятствие: массовые двигатели внутреннего сгорания не могут работать при температуре выше 120 градусов по Цельсию.

Именно эта проблема остановила разработку адиабатических двигателей в 1950-х годах. Но в конце 1970-х годов, когда нефтяной кризис сосредоточил все умы на сокращении затрат, многие изобретатели вернулись к этой идее. Такие люди, как известный гонщик NASCAR Ральф Муди или мастер хот-родов Генри Смоки Юник, представляют рабочие варианты двигателя с теплоизоляцией. Unic может похвастаться тем, что из ничего и без четырехцилиндрового двигателя выдавал 250 лошадиных сил при среднем расходе около 4 литров на процент - настоящая сенсация для той эпохи. Серьезно модифицированный по той же технологии, Opel дает менее 1% стоимости.

Некоторые издания провозглашают это за будущее автомобиля. Но прототипы Unic и другие страдают от частых дефектов, потому что им трудно выдерживать тепловые нагрузки.

С другой стороны, эта идея нравится военным США. Здесь стоимость не имеет большого значения, но адиабатический двигатель обещает устранить проблемы с охлаждением, и, согласно статистике Пентагона, более 60% повреждений военной техники приходится на него.

Tacom, командование бронетанковых войск, поручило производителю двигателей Cummins модифицировать его 14-литровый шестицилиндровый двигатель NHC 250 для работы в качестве адиабатической системы. Поршни, головки, клапаны и другие детали изготовлены из металлокерамики, выдерживающей почти 1100 градусов Цельсия.

В 1981 году готовый двигатель установили на 5-тонный армейский грузовик и прошли испытания около 16000 км. Агрегат работает безупречно и дает стоимость на 38% ниже, чем у грузовика с обычным двигателем внутреннего сгорания. Его тепловой КПД составляет 48%.

Затем TACOM также разработал адиабатический V8 с турбонаддувом мощностью 750 лошадиных сил, предсказывая, что при полной замене керамических компонентов мощность может возрасти до 1500 лошадиных сил, а трение может быть уменьшено до такой степени, что агрегат вообще не будет нуждаться в смазочном масле.

Пятитонный армейский грузовик с адиабатическим двигателем дает средний расход топлива на 38% ниже, чем у обычной версии.

Тогда почему ничего не происходит? По мнению большинства аналитиков, объяснение простое: переход на адиабатические двигатели экономически нецелесообразен. Для автопроизводителей это будет означать огромные затраты на капитальный ремонт производственных линий. В начале 80-х уже никто не знает, сколько давления для более экономичных двигателей. Вместо того, чтобы прибегать к революциям, компаниям в этом секторе легче управлять им, как и раньше, чтобы получать прибыль и постепенно улучшать технологии, которые завоевывают все большую популярность на рынке. Что касается последнего, то это неоспоримый факт. Современные двигатели с прямым впрыском значительно эффективнее старых с карбюратором Smokey Unique. В настоящее время для четырехцилиндрового двигателя довольно часто бывает мощность 250 лошадиных сил и многое другое. А еще в 2014 году Toyota хвасталась двигателем с тепловым КПД 38%. Сообщество автомобильных инженеров (SAE) имеет более 50% работающих прототипов.

Теоретические преимущества адиабатического двигателя остаются неоспоримыми. Но окажемся ли мы когда-нибудь в ситуации, когда его массовое навязывание того стоит? На данный момент ответить на этот вопрос невозможно.