Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1ο ΕΠΑΛ ΚΑΡΔΙΤΣΑΣ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ: 2013-2014 ΤΑΞΗ: ΒΟ2 ΤΟΜΕΑΣ: ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ :

«Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ»

ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ :ΣΙΜΙΤΑ ΜΑΡΙΑ ΠΕ17.02 ΜΗΧ/ΓΟΣ ΚΟΓΙΑ ΜΑΡΙΑ ΠΕ02 ΦΙΛ/ΓΟΣ ΟΜΑΔΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: 1Η ΟΜΑΔΑ : Δανιήλ Δημήτριος, Γαλάνης Βασίλειος, Εγγλέζος Άγγελος, Γράμψας Βασίλειος 2Η ΟΜΑΔΑ : Δήμος Αθανάσιος, Νούκας Λάμπρος, Γκρισάγιεβ Μπόρις, Μούστος Μάξιμος 3Η ΟΜΑΔΑ : Μπολτσής Αντώνιος, Μπιμπίκος Γεώργιος, Κόκκαλης Απόστολος, Μπιτζές Χρήστος, Μάγγος Γεώργιος

1

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Περιεχόμενα 1 Γενικά Σελ 4

1.1 Οι Πρώτες μηχανές Σελ 4 1.2 Θερμική Κινητήρια Μηχανή Σελ 4 1.3 Αυτοκίνητο Σελ 5

2 Τύποι αυτοκινήτων και ταξινόμηση αυτών. Σελ 5

2.1 Αυτοκίνητα μεταφοράς επιβατών Σελ 5 2.1.1 Επιβατηγά Σελ 5

2.1.1.1 Λιμουζίνες Σελ 6 2.1.1.2 Σεντάν Σελ 6 2.1.1.3 Κουπέ Σελ 6 2.1.1.4 Καμπριολέ Σελ 6 2.1.1.5 Κόμπι Σελ 7 2.1.2 Λεωφορεία Σελ 7

2.1.2.1 Αστικά Σελ 7 2.1.2.2 Υπεραστικά Σελ 7 2.1.2.3 Τουριστικά Σελ 8

2.2 Μεταφοράς υλικών και προϊόντων Σελ 8 2.2.1 Φορτηγά Σελ 8

2.2.1.1 Με τον κινητήρα μπροστά από την καμπίνα Σελ 8 2.2.1.1.1 Ελαφρά Σελ 8 2.2.1.1.2 Μεσαία Σελ 8 2.2.1.1.3 Βαρέα Σελ 9 2.2.1.2 Με ανατρεπόμενη καμπίνα Σελ 9

2.2.1.2.1 Ελαφρά Σελ 9 2.2.1.2.2 Μεσαία Σελ 9 2.2.1.2.3 Βαρέα Σελ 10

2.3 Εξειδικευμένοι σκοποί Σελ 10 2.3.1 Για τεχνικά έργα Σελ 10 2.3.2 Βυτιοφόρα Σελ 10 2.3.3 Νοσοκομειακά Σελ 11 2.3.4 Πυροσβεστικά Σελ 11 2.3.5 Γεωργικοί ελκυστήρες Σελ 11 2.3.6 Αμφίβια Σελ 12 2.3.7 Στρατιωτικά Σελ 12 2.3.8 Για αγώνες επιδόσεων Σελ 12

3 Κατηγορίες Κινητήριων Μηχανών Σελ 13

3.1 Μηχανές Εξωτερικής Καύσης Σελ 13 3.2 Μηχανές εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) Σελ 13 3.3 Ηλεκτρομηχανές Σελ 13

4 Κατάταξη Μηχανών Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) Σελ 14

4.1 Ανάλογα με τον τρόπο έναυσης του καυσίμου Σελ 14 4.1.1 Μηχανές σταθερής πίεσης (Πετρελαιομηχανές ή μηχανές

Diesel) Σελ 14

2

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

4.1.2 Μηχανές έκρηξης ή σταθερού όγκου ( Βενζινομηχανές ή μηχανές Otto)

Σελ 14

4.2 Ως προς τους χρόνους λειτουργίας Σελ 15 4.2.1 Δίχρονος κινητήρας Σελ15 4.2.2 Τετράχρονος κινητήρας Σελ 15 4.2.3 Συνεχούς Λειτουργίας (αεριοστρόβιλοι) Σελ 16 4.3 Κινητήρας ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής Σελ 16

4.3.1 Βραδύστροφες πετρελαιομηχανές (50-250 στρ/λεπτό) Σελ 16 4.3.2 Μέσου Αριθμού Στροφών (300-900 στρ/λεπτό) Σελ 17 4.3.3 Ταχύστροφες Πετρελαιομηχανές Σελ 17 4.3.4 Βενζινομηχανές 3500-7000 στρ/λεπτό Σελ 18 4.3.5 Βενζινομηχανές 7000 και άνω στρ/λεπτό Σελ 18 4.4 Ανάλογα με τον τρόπο και την ποσότητα του αέρα καύσης Σελ 18

4.4.1 4.4.1 Μηχανές χωρίς υπερπλήρωση (ατμοσφαιρικοί) Σελ 18 4.4.2 Μηχανές με υπερπλήρωση (τούρμπο) Σελ 19 4.5 Ανάλογα με τον αριθμό των κυλίνδρων Σελ 19

4.5.1 Μονοκύλινδρες Σελ 19 4.5.2 Πολυκύλινδρες Σελ 20 4.6 Ανάλογα με τον τρόπο ψύξης των μηχανών Σελ 20

4.6.1 Αερόψυκτες Σελ 20 4.6.2 Υδρόψυκτες Σελ 20 4.7 Ανάλογα με τον τρόπο εισαγωγής του καυσίμου Σελ 21

4.7.1 Βενζινοκινητήριες μηχανές με εξαερωτή (καρμπυρατέρ) Σελ 21 4.7.2 Βενζινοκινητήριες μηχανές με μηχανική έγχυση (injection) Σελ 22 4.7.3 Κινητήρες Diesel με αντλία μηχανικής έγχυσης πετρελαίου Σελ 23 4.8 Κατάταξη κινητήρων ως προς τη διάταξη των εμβόλων Σελ 24

4.8.1 Κατακόρυφη (σε σειρά) τοποθέτηση εμβόλων Σελ 24 4.8.2 Κινητήρας Boxer Σελ 26 4.8.3 Διάταξης V Σελ 28 4.8.4 Κινητήρας αντίθετων εμβόλων Σελ 30 4.8.5 Κινητήρας Wankel Σελ 30 4.8.6 Αστεροειδής κινητήρες Σελ 32

5 Ηλεκτρομηχανές- Ηλεκτροκινητήρες Σελ 33

5.1 Ηλεκτρογεννήτρια – Ηλεκτροκινητήρας Σελ 34 6 Αυτοκίνητα με Μηχανές εξωτερικής καύσης Σελ 35 7 Αυτοκίνητα με Μηχανές εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) Σελ 37 8 Οικολογικά αυτοκίνητα Σελ 56

8.1 Ηλεκτρικό Αυτοκίνητο Σελ 56 8.2 Υβριδικά Αυτοκίνητα. Σελ 65

8.2.1 Τι είναι υβριδικό αυτοκίνητο; Σελ 65 8.2.2 Χαρακτηριστικά Υβριδικών Αυτοκινήτων Σελ 66 8.2.3 Κατηγορίες Υβριδικών Αυτοκινήτων Σελ 67

8.2.3.1 ΜΙΚΡΟ ΥΒΡΙΔΙΚΗ Σελ 67 8.2.3.2 ΗΠΙΑ ΥΒΡΙΔΙΚΗ Σελ 67

3

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

8.2.3.3 ΠΛΗΡΩΣ ΥΒΡΙΔΙΚΟ Σελ 67 8.2.4 Τύποι υβριδικών συστημάτων Σελ 68

8.2.4.1 Παράλληλη διάταξη Σελ 68 8.2.4.2 Σειριακή διάταξη Σελ 68 8.2.4.3 Συνδυασμένη διάταξη Σελ 69

8.3 Υβριδικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου Σελ 73 8.4 Υβριδικά Υδραυλικά Οχήματα Σελ 77 8.5 Υβριδικά Πνευματικά Οχήματα Σελ 79

Βιβλιογραφία Σελ 82

4

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1. Γενικά

Όχημα γενικά ονομάζεται κάθε μεταφορικό μέσο που κινείται με τροχούς. Όταν το όχημα έχει τροχούς και κινείται με μηχανή που είναι μόνιμα τοποθετημένη σε αυτό ονομάζεται αυτοκίνητο όχημα ή απλά αυτοκίνητο. Η ιστορική εξέλιξη του αυτοκινήτου συμπίπτει με την αντίστοιχη εξέλιξη των θερμικών μηχανών. 1.1 Οι πρώτες μηχανές

Η ιστορία της εφεύρεσης και κατασκευής των ΜΕΚ έχει συνυφανθεί με την ιστορία και την εξέλιξη των αυτοκινούμενων οχημάτων, που ήταν και η κύρια αιτία της δημιουργίας τους. Η εξέλιξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης που τροφοδοτούνται με υγρά καύσιμα, έγινε ουσιαστικά σε τρία βήματα, αρχίζοντας με τον Jean-Josef Lenoir, περνώντας από τον Nicolaus Otto και καταλήγοντας καταρχήν στον Rudolf Diesel. 1.2 Θερμική κινητήρια Μηχανή

Θερμική μηχανή ονομάζεται οποιαδήποτε μηχανή που μετατρέπει θερμική ενέργεια, σε μηχανικό έργο, (όπως π.χ. ατμομηχανές, ατμοστρόβιλοι και μηχανές εσωτερικής καύσης), ή μεταφέρει θερμότητα από μια δεξαμενή σε άλλη μεγαλύτερης θερμοκρασίας, καταναλώνοντας μηχανικό έργο που παρέχεται από κινητήρα (όπως π.χ. ψυκτικές μηχανές, αντλίες θερμότητας κ.λπ.). 1.3 Αυτοκίνητο Αυτοκίνητο ονομάζεται κάθε τροχοφόρο επιβατικό όχημα με ενσωματωμένο κινητήρα. Σύμφωνα με τους συνηθέστερους ορισμούς, τα αυτοκίνητα σχεδιάζονται ώστε να κινούνται (ως επί το πλείστον) στους αυτοκινητόδρομους, να έχουν καθίσματα για ένα ως έξι άτομα, έχουν συνήθως τέσσερις τροχούς και κατασκευάζονται κυρίως για τη μεταφορά ανθρώπων, αλλά και μερικές φορές για την μεταφορά διαφόρων πραγμάτων. Ωστόσο, ο όρος αυτοκίνητο καλύπτει και άλλα οχήματα (φορτηγά, λεωφορεία κτλ). 2. Τύποι αυτοκινήτων και ταξινόμηση αυτών. Τα αυτοκίνητα διακρίνονται σε: 2.1 Αυτοκίνητα μεταφοράς επιβατών

2.1.1 Επιβατηγά

5

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.1.1.1 Λιμουζίνες

2.1.1.2 Σεντάν

2.1.1.3 Κουπέ

2.1.1.4 Καμπριολέ

6

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.1.1.5 Κόμπι

2.1.2 Λεωφορεία 2.1.2.1 Αστικά

2.1.2.2 Υπεραστικά

7

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.1.2.3 Τουριστικά

2.2 Μεταφοράς υλικών και προϊόντων 2.2.1 Φορτηγά

2.2.1.1 Με τον κινητήρα μπροστά από την καμπίνα

2.2.1.1.1 Ελαφρά

2.2.1.1.2 Μεσαία

8

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.2.1.1.3 Βαρέα

2.2.1.2 Με ανατρεπόμενη καμπίνα

2.2.1.2.1 Ελαφρά

2.2.1.2.2 Μεσαία

9

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.2.1.2.3 Βαρέα

2.3 Εξειδικευμένοι σκοποί

2.3.1 Για τεχνικά έργα

2.3.2 Βυτιοφόρα

10

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.3.3 Νοσοκομειακά

2.3.4 Πυροσβεστικά

2.3.5 Γεωργικοί ελκυστήρες

11

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2.3.6 Αμφίβια

2.3.7 Στρατιωτικά

2.3.8 Για αγώνες επιδόσεων

12

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

3.Κατηγορίες Κινητήριων Μηχανών

3.1. Μηχανές Εξωτερικής Καύσης

Μια μηχανή εξωτερικής καύσης είναι μια θερμική μηχανή στην οποία η καύση του καυσίμου δεν γίνεται μέσα στο χώρο παραγωγής έργου αλλά εκτός αυτού του χώρου. Το εργαζόμενο μέσο σε αυτή τη μηχανή δεν είναι τα καυσαέρια αλλά κάποιο ρευστό. Τύποι μηχανών εξωτερικής καύσης είναι η ατμομηχανή και ο ατμοστρόβιλος και η μηχανή θερμού αέρα (ή άλλου ρευστού), λέγεται και μηχανή Stirling.

3.2. Μηχανές εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ)

Μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η καύση του καυσίμου γίνεται στο εσωτερικό σώμα της ίδιας της μηχανής, εξ ου και η ονομασία της, Οι μηχανές αυτές έχει καθιερωθεί ευρύτερα ν΄ αναφέρονται με το κεφαλαιογράμματο αρκτικόλεξο ΜΕΚ. Ως ΜΕΚ θεωρούνται γενικά οι αεριομηχανές, οι βενζινομηχανές, οι πετρελαιομηχανές και οι αεριοστρόβιλοι. Γενικά στις ΜΕΚ, "εργαζόμενο μέσο", ή "εργαζόμενη ουσία" είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας.

3.3. Ηλεκτρομηχανές Μεταξύ 1832 και 1839, ο Robert Aderson της Σκωτίας εφηύρε την πρώτη ακατέργαστη ηλεκτρική μεταφορά. Ένα μικρής κλίμακας ηλεκτρικό αυτοκίνητο σχεδιάστηκε από τον καθηγητή Stratingh και τελειοποιήθηκε από το βοηθητικό Christopher το 1835. Τα πρακτικά και επιτυχέστερα ηλεκτρικά οδικά οχήματα εφευρέθηκαν και από τον αμερικανικό Thomas (Ντάβενπορτ) και Scotsmen Robert Davidson περίπου το 1842. Και οι δύο εφευρέτες ήταν οι πρώτοι που χρησιμοποιήσουν τα μη επαναφορτιζόμενα ηλεκτρικά κύτταρα. Οι Γάλλοι Gaston Plante εφηύραν μια καλύτερη μπαταρία αποθήκευσης του το 1881 βελτιώθηκε. Το 1899, ένας Βέλγος έφτιαξε το ηλεκτρικό αγωνιστικό αυτοκίνητο αποκαλούμενο «Lα Jamais Contente». Πολλές καινοτομίες ακολουθούμενες και το ενδιαφέρον για τα μηχανοκίνητα οχήματα αυξήθηκαν πολύ προς το τέλος των 1890 και των πρόωρων δεκαετιών του 20ου αιώνα.

13

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Ο Phaeton είχε μια σειρά 18 μιλίων, μια κορυφαία ταχύτητα 14 mph (22.53 km h) και κόστισε $2.000. Στα τέλη του 1916, με τα ξύλα εφηύραν ένα υβριδικό αυτοκίνητο που είχε και μια εσωτερική μηχανή και μια ηλεκτρική μηχανή. Από τη στροφή του αιώνα, η Αμερική ήταν ακμάζουσα στα αυτοκίνητα, τώρα που ήταν διαθέσιμα στον ατμό, ηλεκτρικό, ή οι εκδόσεις βενζίνης, γίνονταν δημοφιλέστερες .Τα έτη 1899 και 1900 ήταν το υψηλό σημείο των ηλεκτρικών αυτοκινήτων στην Αμερική. Τα ηλεκτρικά οχήματα είχαν πολλά πλεονεκτήματα πέρα από τους ανταγωνιστές τους στις αρχές των δεκαετιών του 20ου αιώνα. Δεν συνέδεσαν τη δόνηση, τη μυρωδιά, και το θόρυβο με τα αυτοκίνητα βενζίνης.

4. Κατάταξη Μηχανών Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ)

4.1 Ανάλογα με τον τρόπο έναυσης του καυσίμου

4.1.1 Μηχανές σταθερής πίεσης (Πετρελαιομηχανές ή μηχανές Diesel)

Στους κινητήρες Diesel έχουμε αυτανάφλεξη του καύσιμου μίγματος. Ο κινητήρας αναρροφά ατμοσφαιρικό αέρα τον οποίο συμπιέζει σε έντονο βαθμό. Λόγω της έντονης αυτής συμπίεσης ο ατμοσφαιρικός αέρας θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία. Έτσι λοιπόν, τη στιγμή που εμείς επιλέγουμε εισάγουμε το καύσιμο απευθείας στο θάλαμο καύσης και λόγω των συνθηκών υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν, αυτό αυταναφλέγεται.

4.1.2 Μηχανές έκρηξης ή σταθερού όγκου ( Βενζινομηχανές ή μηχανές Otto)

Στους κινητήρες Otto πραγματοποιείται η ανάφλεξη με τη βοήθεια εξωτερικού μέσου, συνήθως ηλεκτρικού σπινθήρα. Για να συμβεί αυτό θα πρέπει να εισέλθει στον κύλινδρο ομογενές μείγμα αέρα-καυσίμου και την κατάλληλη στιγμή με την εμφάνιση του σπινθήρα γίνεται η καύση του. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικού οργάνου που ονομάζεται εξαεριωτής, μέσα στο οποίο γίνεται η ανάμιξη του αέρα με το καύσιμο. Εναλλακτικά είναι δυνατό να γίνει έγχυση του καυσίμου σε προκαθορισμένη θέση στον αγωγό εισαγωγής ή ακόμα και άμεση έγχυση στο θάλαμο καύσης.

14

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

4.2 Ως προς τους χρόνους λειτουργίας

4.2.1 Δίχρονος κινητήρας Αναπτύχθηκε το 1878. Σ’ αυτόν οι χρόνοι εισαγωγής, συμπίεσης, ισχύος και εξαγωγής συντελούνται μόνο σε μία περιστροφή του στροφαλοφόρου. Στον δίχρονο κινητήρα το μίγμα οδηγείται στον κύλινδρο μέσα από περιμετρικές θυρίδες με τη βοήθεια περιστροφικού φυσητήρα. Τα καυσαέρια περνούν μέσα από μυκητοειδείς βαλβίδες που βρίσκονται πάνω στην κεφαλή του κυλίνδρου. Το 1891 παρουσιάστηκε μια απλουστευμένη παραλλαγή του δίχρονου κινητήρα, με προσυμπίεση στον στροφαλοθάλαμο για την προώθηση του νωπού μίγματος στον κύλινδρο.

Ο πλήρης κύκλος λειτουργίας στο δίχρονο κινητήρα πραγματοποιείται σε κάθε πλήρη περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (360 μοίρες) ή σε κάθε δύο διαδρομές του εμβόλου (δύο χρόνοι). O κύκλος φαινομενικά είναι στον τετράχρονο και στο δίχρονο κινητήρα βασικά ο ίδιος. ‘Όμως, η εξέλιξη των επιμέρους χρόνων τοπικά και χρονικά είναι διαφορετική. Ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας περιλαμβάνει τις «φάσεις» :

1. Αναρρόφηση 2. Συμπίεση 3. Εκτόνωση – παραγωγή έργου 4. Εξαγωγή

4.2.2 Τετράχρονος κινητήρας

Οι τετράχρονοι κινητήρες εσωτερικής καύσης με καύσιμο βενζίνη έχουν τέσσερις φάσεις λειτουργίας («χρόνους»):

1. Εισαγωγή. Το καύσιμο μείγμα εισέρχεται στο θάλαμο καύσης από την ανοιχτή βαλβίδα εισαγωγής

2. Συμπίεση. Το έμβολο κινείται προς το άνω νεκρό σημείο και συμπιέζει το καύσιμο μείγμα

3. Ανάφλεξη. Η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας, σε συνδυασμό με τον ηλεκτρικό σπινθήρα που δίνεται από το μπουζί (βενζινοκινητήρες), προκαλούν

15

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

την ανάφλεξη του καύσιμου μείγματος. Η έναυση δεν γίνεται στο άνω νεκρό σημείο αλλά λίγο πιο πριν (προπορεία ανάφλεξης, «αβάνς»)

4. Καύση / Εκτόνωση. Το μείγμα καίγεται και εκτονώνεται, πιέζοντας το έμβολο προς το κάτω νεκρό σημείο, παράγοντας ωφέλιμο έργο

5. Εξαγωγή. Το έμβολο, που λόγω της πίεσης των αερίων της καύσης έχει φτάσει στο κάτω νεκρό σημείο, λόγω της αδράνειας του συστήματος έμβολο-στροφαλοφόρος-σφόνδυλος, αρχίζει να κινείται προς τα άνω, σπρώχνοντας τα αέρια προς την ανοιχτή βαλβίδα εξαγωγής. Έτσι τα προϊόντα της καύσης εξέρχονται από το θάλαμο καύσης.

4.2.3 Συνεχούς Λειτουργίας (αεριοστρόβιλοι)

Ο αεριοστρόβιλος είναι μια θερμική μηχανή, η λειτουργία του οποίου βασίζεται στον κύκλο του Brayton. Σε αντίθεση με τους εμβολοφόρους κινητήρες, η ισχύς εδώ παράγεται με συνεχή ρυθμό. Η μετατροπή της χημικής ενέργειας του καυσίμου σε μηχανική πραγματοποιείται σε πρώτη φάση με τη βοήθεια του θαλάμου καύσης (όπου η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική) και στη συνέχεια με τη βοήθεια του στροβίλου, ο οποίος περιστρέφεται όταν προσπίπτουν πάνω στα πτερύγιά του τα θερμά καυσαέρια που παράγονται στο θάλαμο καύσης. Μέρος (και σε ορισμένες περιπτώσεις το σύνολο) της μηχανικής αυτής ενέργειας είναι απαραίτητη, σε όλους του τύπους των αεριοστροβίλων για την παραγωγή έργου, για την κίνηση του συμπιεστή και των παρελκομένων του κινητήρα. Για τους αεριοστρόβιλους, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση κίνησης σε έλικα (turboprop, turboshaft), το υπόλοιπο ποσοστό της μηχανικής ενέργειας χρησιμοποιείται για την περιστροφή του έλικα.

4.3 Κινητήρας ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής

4.3.1 Βραδύστροφες πετρελαιομηχανές (50-250 στρ/λεπτό)

Ο ισχυρότερος diesel κινητήρας στον κόσμο βρίσκεται στο μηχανοστάσιο ενός πλοίου. Πρόκειται για τον Wärtsilä 14RT-flex96C, ένα 14-κύλινδρο εν σειρά diesel κινητήρα που έχει μήκος μεγαλύτερο από 26 μέτρα και ζυγίζει περί τους 2.300 τόνους.

Ο Wärtsilä 14RT-flex96C μπορεί να επιταχύνει ένα Ultra-Large Container πλοίο στους 27 κόμβους (50 περίπου km/h).

16

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Ο κύλινδρος του έχει διάμετρο 960mm και διαδρομή 2,5 μέτρων, ενώ αποδίδει περίπου 107.000 ίππους στις 102 σ.α.λ.

4.3.2 Μέσου Αριθμού Στροφών (300-900 στρ/λεπτό)

Η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής των μεσόστροφων κινητήρων βρίσκεται μεταξύ 300 και 900 rpm. Είναι τετράχρονοι, υπερπληρωμένοι και κατασκευάζονται με διατάξεις κυλίνδρων εν σειρά ή V. Οι εν σειρά κινητήρες μπορεί να έχουν μέχρι 10 κυλίνδρους και οι V μπορούν να φτάσουν και τους 20 κυλίνδρους. Οι μεσόστροφοι κινητήρες εμφανίζουν μεγαλύτερη ευαισθησία σε καύσιμα χαμηλής ποιότητας απ’ ότι οι βραδύστροφοι, χωρίς όμως αυτό να σημαίνει ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν και αυτοί χαμηλής ποιότητας καύσιμο αποτελεσματικά.

4.3.3 Ταχύστροφες Πετρελαιομηχανές

• Κυβισμός: 1596 cc • Μεγ. ιπποδύναμη: 88kw (120 ps/4000rpm) • Μεγ. ροπή: 300 ΝM/2000rpm

4.3.4 Βενζινομηχανές 3500-7000 στρ/λεπτό

17

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

4.3.5 Βενζινομηχανές 7000 και άνω στρ/λεπτό

4.4 Ανάλογα με τον τρόπο και την ποσότητα του αέρα καύσης

4.4.1 Μηχανές χωρίς υπερπλήρωση (ατμοσφαιρικοί)

4.4.2 Μηχανές με υπερπλήρωση (τούρμπο)

18

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Η υπερπλήρωση κοινώς turbo (αγγλ.turbocharger) είναι η εισαγωγή συμπιεσμένου αέρα στους κυλίνδρους του κινητήρα και έχει σκοπό την αύξηση της ισχύος του. Για έναν κινητήρα με δεδομένα κυβισμό και υπόλοιπα χαρακτηριστικά, η υπερπλήρωση είναι ο μόνος τρόπος αύξησης ισχύος, εφόσον ούτε ο αριθμός στροφών ούτε η σχέση συμπίεσης μπορούν να αυξηθούν πάνω από κάποιο όριο.Εισάγοντας συμπιεσμένο αέρα στον κύλινδρο, επιτυγχάνουμε την είσοδο μεγαλύτερης μάζας αέρα στον συγκεκριμένο όγκο. Επομένως η καύση γίνεται πολύ πιο αποτελεσματικά, αυξάνοντας σημαντικά τη μέγιστη αποδιδόμενη ισχύ του κινητήρα και τη μέγιστη ροπή του. Τα συστήματα που χρησιμοποιούνται για την υπερπλήρωση είναι: Ο στροβιλοσυμπιεστής καυσαερίου (το γνωστό τούρμπο).Οι μηχανικοί συμπιεστές.

4.5 Ανάλογα με τον αριθμό των κυλίνδρων 4.5.1 Μονοκύλινδρες

4.5.2 Πολυκύλινδρες

19

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

4.6 Ανάλογα με τον τρόπο ψύξης των μηχανών 4.6.1 Αερόψυκτες Στούς αερόψυκτους κινητήρες ψυκτικό μέσω είναι ο αέρας. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται πολύ δυνατός ανεμιστήρας ο οποίος δημιουργεί το ρεύμα αέρα μεγάλης παροχής. Το σύστημα αυτο χρησιμοποιήθηκε σε πολύ παλιά μοντέλα, λόγω της απλής κατασκεύης του.

4.6.2 Υδρόψυκτες Τα συστήματα ψύξης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, σε αυτά που χρησιμοποιούν αέρα (αερόψυκτοι κινητήρες) και αυτα που χρησιμοποιούν νερό (υδρόψυκτοι κινητήρες). Οι σύγχρονοι κινητήρες ανήκουν στη δεύτερη κατηγορία και η λειτουργία τους βασίζεται στην κυκλοφορία ψυκτικού υγρού γύρω απο τα θερμαινόμενα εξαρτήματα, έτσι ώστε να αποροφάται γρηγορότερα η θερμότητά τους. Το ψυκτικό υγρό κυκλοφορεί μέσα απο διόδοτς στο εσωτερικό του κινητήρα, αποροφά θερμότητα και καταλήγει στο ψυγείο, όπου αποβάλει τη θερμότητα στο περιβάλλον. Τη συνεχή κυκλοφορία του νερού φροντίζει η αντλία νερού η οποία παίρνει κίνηση απο τον στροφαλοφόρο άξονα μέσω του ιμάντα. Το ψυκτικό υγρό που χρησιμοποιείται είναι το νερό στο οποίο έχουν τοποθετηθεί ειδικά πρόσθετα αντιπηκτικά έτσι ώστε να μειώνεται η θερμοκρασία πήξης του απο τους 0*C, πολύ χαμηλότερα και να μην υπάρχει περίπτωση το νερό να πήξη και να καταστρέψει τις σωληνώσεις. Πέρα απο τη λειτουργία της ψύξης του κινητήρα το κύκλωμα του νερού περνάει απο το καλοριφέρ της καμπίνας, έτσι ώστε να

20

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

ζεσταίνει το χώρο αυτό. Τέλος μετά την εκκίνηση η κυκλοφορία του νερού περιορίζεται στο εσωτερικό του κινητήρα και δεν περνάει απο το ψυγείο. Όταν φτάσει σε θερμοκρασία λειτουργίας , συνήθως γύρω στους 78 0*C, ανοίγει η βαλβίδα του θερμοστάτη έτσι ώστε να κυκλοφορήσει το νερό και στο ψυγείο. Άλλα εξαρτήματα του κυκώματος ψύξης είναι ο ανεμιστήρας του ψυγείου (βεντιλατέρ), ο οποίος φροντίζει για την γρηγορότερη απαγωγή θερμότητας απο το ψυγείο και το δοχείο διαστολής του κυκλώματος, όπου καταλήγει το πλεονάζον υγρό.

4.7 Ανάλογα με τον τρόπο εισαγωγής του καυσίμου 4.7.1 Βενζινοκινητήριες μηχανές με εξαερωτή (καρμπυρατέρ)

Ο εξαερωτήρας (carburetor, ή carburettor, ή carburetter ή carbie για μικρό χρονικό διάστημα κυρίως στην Αυστραλία), και στην Ελλάδα περισσότερο γνωστός με τη γαλλική ονομασία καρμπυρατέρ, είναι ένα σημαντικό παρελκόμενο εξάρτημα της μηχανής εσωτερικής καύσης με βενζίνη. Συγκεκριμένα πρόκειται για μηχανισμό (συσκευή) που επιτυγχάνει την αυτόματη ανάμειξη του αέρα και ατμών υδρογονανθράκων (βενζίνης), σε κατάλληλη αναλογία. Στη συνέχεια το μείγμα αυτό τροφοδοτείται στη μηχανή, προκειμένου να καεί και να παραχθεί η ισχύς, η οποία οδηγεί τη μηχανή σε μία ποικιλία από συνθήκες λειτουργίας, όπως για παράδειγμα ψυχρό ξεκίνημα το χειμώνα η και συνθήκες υψηλής επιταχύνσεως.

Με τη μεγάλη εξάπλωση της χρήσης των ηλεκτρονικών συστημάτων έγχυσης καυσίμου (ψεκασμού), το καρμπυρατέρ τείνει να εξαφανιστεί από τα σύγχρονα τροχοφόρα οχήματα, ιδιαίτερα από τα αυτοκίνητα καθώς και τις μοτοσυκλέτες μεσαίου και μεγάλου κυβισμού. Ο εξαερωτήρας λειτουργεί με την αρχή Βernoulli: όσο γρηγορότερα κινείται ο αέρας, τόσο πέφτει η πίεσή του. Ο σύνδεσμος ρυθμιστικής βαλβίδας (επιταχυντής) δεν ελέγχει άμεσα τη ροή του υγρού καυσίμου. Άντ’ αυτού, ωθεί τους μηχανισμούς των εξαερωτήρων που μετρούν τον απορροφώμενο στη μηχανή αέρα. Η ταχύτητα αυτής της ροής, και επομένως η πίεσή της, καθορίζει το ποσό καυσίμων που εγχύεται στο ρεύμα αέρος. Οι εξαερωτήρες είναι είτε με:

21

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

σταθερό venturi , στο οποίο η ταχύτητα αέρα venturi αλλάζει τη ροή καυσίμων. Αυτή η αρχιτεκτονική υιοθετείται στους περισσότερους εξαερωτήρες καθοδικής φοράς που βρίσκονται σε αμερικάνικα αυτοκίνητα και μερικά ιαπωνικά αυτοκίνητα. μεταβλητό venturi, στο οποίο το αεριωθούμενο άνοιγμα καυσίμων ποικίλλει.

4.7.2 Βενζινοκινητήριες μηχανές με μηχανική έγχυση (injection) Το σύστημα ηλεκτρονικού ψεκασμού καυσίμου (electronic fuel injection, EFI) οχήματος είναι το σύγχρονο (ηλεκτρονικά ελεγχόμενο) σύστημα έγχυσης καυσίμου (ψεκασμού), το οποίο έχει αντικαταταστήσει τα παραδοσιακά μηχανικά συστήματα τροφοδοσίας καυσίμου (καρμπυρατέρ) στα τετράτροχα οχήματα και σε πολλές μοτοσικλέτες.

Τα συστήματα ηλεκτρονικής έγχυσης διακρίνονται, ως προς τον τρόπο ενσωμάτωσής τους στο ηλεκτρικό σύστημα του αυτοκινήτου, σε:

• Απλά ηλεκτρονικά συστήματα ψεκασμού, στα οποία υπάρχει μια ξεχωριστή ηλεκτρονική μονάδα για τον έλεγχο του ψεκασμού και μια άλλη για την ανάφλεξη.

• Τα συνδυασμένα συστήματα ανάφλεξης ψεκασμού. Στα συστήματα αυτά υπάρχει μια ηλεκτρονική μονάδα που ελέγχει και την ανάφλεξη και τον ψεκασμό, πχ τα συστήματα Motronic της εταιρείας Bosch.

Ως προς τον τρόπο έγχυσης, οι δυο βασικές διατάξεις είναι:

1. O ψεκασμός ενός σημείου ή μονός ψεκασμός (throttle body injection, TBI). 2. Ο ψεκασμός πολλών σημείων ή πολλαπλός ψεκασμός (port fuel injection, PFI).

Στον μονό ψεκασμό υπάρχει ένα ηλεκτρομαγνητικό μπεκ ακριβώς πίσω από την πεταλούδα γκαζιού. Εκεί γίνεται η έγχυση του καυσίμου και στη συνέχεια το μίγμα διαμοιράζεται μέσω της πολλαπλής εισαγωγής στους κυλίνδρους. Η πίεση του καυσίμου είναι περίπου 1 bar. Η εξακρίβωση του φορτίου γίνεται μέσω: ταχύτητας ανοίγματος της πεταλούδας, της γωνίας της πεταλούδας, της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα, δηλαδή υπολογίζεται έμμεσα.

22

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Τα συστήματα ψεκασμού πολλών σημείων (PFI) χρησιμοποιούν ένα ψεκαστήρα ανά κύλινδρο. Οι ψεκαστήρες σε σύστημα ψεκασμού πολλών σημείων μπορεί να λειτουργήσουν με παλμούς σκανδαλισμού με αρκετούς διαφορετικούς τρόπους :

Με ταυτόχρονο (διπλό) ψεκασμό: Στο σύστημα αυτό, όλοι οι ψεκαστήρες ανοίγουν και κλείνουν ταυτόχρονα. Οι ψεκαστήρες λαμβάνουν παλμούς λειτουργίας όλοι μαζί. Ενεργοποιούνται όλα μαζί τα μπεκ του 4χρονου βενζινοκινητήρα και ψεκάζουν μια φορά σε κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα του κινητήρα ή δυο φορές σε ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας (720 μοίρες ), για αυτό και ονομάζεται και διπλός)

• Με ψεκασμό σε ομάδες ή εναλλασσόμενο (μονό ή διπλό) ψεκασμός ή ψεκασμό σε δύο γκρουπ: Στο σύστημα αυτό, αρκετοί, αλλά όχι όλοι, ψεκαστήρες λαμβάνουν παλμούς λειτουργίας και διακοπής λειτουργίας μαζί. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας V-6 λαμβάνει εναλλάξ παλμούς για κάθε πλευρά του V. Στον εναλλασσόμενο διπλό ψεκασμό τα μπεκ ενεργοποιούνται και ψεκάζουν σε γκρουπ (ψεκασμός δύο γκρουπ), μια φορά για κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα ή δυο φορές σε ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας (720 μοίρες).

• Με διαδοχικό (μονός – σε σειρά ) ψεκασμός ή ανεξάρτητος: Στο σύστημα αυτό κάθε ψεκαστήρας λαμβάνει παλμούς με την ίδια σειρά όπως και η ανάφλεξη στα μπουζί. Ο ψεκαστήρας ψεκάζει καύσιμο στον κινητήρα λίγο πριν ή μόλις ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής. Αυτό το είδος ψεκασμού γίνεται όλο και περισσότερο δημοφιλές επειδή βελτιώνει την απόδοση του κινητήρα. Επίσης το κάθε μπεκ ψεκάζει όλη την απαιτούμενη ποσότητα μια μόνο φορά σε κάθε κύκλο λειτουργίας και μάλιστα πριν ανοίξει η βαλβίδα εισαγωγής (δηλαδή στο χρόνο εξαγωγής). Η σειρά με την οποία πραγματοποιείται ο διαδοχικός ψεκασμός είναι ίδια με την σειρά ανάφλεξης του συγκεκριμένου κινητήρα (1 – 3 – 4 – 2). Από την ιδιότητα αυτή προκύπτει και η ονομασία σε σειρά ψεκασμός.

4.7.3 Κινητήρες Diesel με αντλία μηχανικής έγχυσης πετρελαίου Από τις αρχές της δεκαετίας του ’90, οι κινητήρες με προθάλαμο ή με θάλαμο στροβιλισμού, αντικαταστάθηκαν με κινητήρες απ’ ευθείας έγχυσης στα επιβατικά αυτοκίνητα, ξεκινώντας από τους κινητήρες TDI του γκρούπ WW, των 90 και 110 PS των Golf και Passat, τους κινητήρες dti της Renault, και τους tddi της Ford, τους IVECO και FIAT TDI εξοπλισμένων με κινητήρες SOFIM. Έτσι απέκτησαν και οι κινητήρες diesel των επιβατικών αυτοκινήτων, τα πλεονεκτήματα των κινητήρων των φορτηγών και λεωφορείων – χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου, μεγαλύτερη αξιοπιστία, λιγότερες αστοχίες φλάντζας κεφαλής λόγω υπερθέρμανσης. Όμως πήραν και κάποια από τα μειονεκτήματα των μεγαλύτερων κινητήρων απ’ ευθείας έγχυσης, όπως τον αυξημένο θόρυβο λόγω της

23

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

αυξημένης πίεσης έγχυσης που απαιτείται, καθώς και τις δυσκολίες να πετύχουν τα αυστηρότερα όρια εκπομπών αιθάλης και NOx. Οι κινητήρες της κατηγορίας αυτής είναι εφοδιασμένοι με μία μηχανική περιστροφική αντλία έγχυσης υψηλής πίεσης, η οποία όμως έχει κάποια ηλεκτρονικά εξαρτήματα, και ορισμένες φορές και εγκέφαλο. Η αντλία πετρελαίου διανέμει το καύσιμο διαδοχικά σε κάθε κύλινδρο, ανοίγοντας τα μπέκ με την πίεση του καυσίμου, αλλά βέβαια η έγχυση γίνεται πλέον απ’ ευθείας μέσα στον κύλινδρο. Οι κινητήρες αυτοί συνήθως δεν χρειάζονται προθερμαντήρες και αρχικό χρόνο προθέρμανσης. Συχνά όμως είναι εφοδιασμένοι με ένα θερμοστάτη στην εξάτμιση του κινητήρα, ο οποίος ενεργοποιεί κάποιο σύστημα προθέρμανσης του αέρα εισαγωγής κατά την ψυχρή εκκίνηση. Η πίεση έγχυσης είναι πιο ανεβασμένη και φτάνει μεταξύ 180 και 250 bar. 4.8 Κατάταξη κινητήρων ως προς τη διάταξη των εμβόλων 4.8.1 Κατακόρυφη (σε σειρά) τοποθέτηση εμβόλων Οι Κύλινδροι των κινητήρων αυτής της κατηγορίας παρατάσσονται σε σειρά κατά μήκος του στροφάλου. Επίσης όπως έχει προαναφερθεί κάθε μισή περιστροφή του στροφάλου συμβαίνει και μια ανάφλεξη σε έναν από τους κυλίνδρους του κινητήρα. Άρα δυο από τα τέσσερα έμβολα του κινητήρα βρίσκονται στην ίδια θέση την ίδια στιγμή και κινούνται στην ίδια κατεύθυνση ενώ τα άλλα δυο δημιουργούν επίσης ένα ζευγάρι. Για να αποφύγουν την παλινδρομική κίνηση από άκρο σε άκρο του στροφάλου (όπως στον 3 κύλινδρο κινητήρα), οι σχεδιαστές τοποθέτησαν τα έμβολα σύμφωνα με τη διάταξη του διπλανού σχήματος . Η διάταξη αυτή είναι απόλυτα συμμετρική και για να επιτευχθεί, τα έμβολα 1 και 4 δημιούργησαν ένα ζεύγος και άλλο ένα ζεύγος τα 2 – 3. Με αυτόν τον τρόπο η κίνηση του εμβόλου 1 εξισορροπείται από τη συμμετρική κίνηση του εμβόλου 4. Όμοια και για τα έμβολα 2 και 3.

24

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

BMW 2 λίτρων Twin Turbo Diesel Ταυτότητα Χωρητικότητα (λίτρα) : 2 Αριθμός κυλίνδρων/ Διάταξη/ Γωνία : 4/ εν σειρά / _ Συμπίεση : 16 : 1 Αναπνοή : Διβάθμια υπερπλήρωση καυσαερίων Ισχύς (hp στην ισχυρότερη εκδοχή) : 204 Ροπή στρέψεως (Νm στη βέλτιστη εκδοχή) : 400 Ρύποι (γραμμάρια Co2/χλμ) : 135 Ρύποι (γραμμάρια Co2/ίππο και χλμ) : 0.68

Ο πιο ισχυρός δίλιτρος Diesel αυτή τη στιγμή είναι ο εν λόγω κινητήρας. Με μέγιστη ιπποδύναμη που θα ζήλευαν αντίστοιχοι OTTO και ανάπτυξη ροπής πέρα από σύγκριση με αυτούς αποτελεί την αιχμή του δόρατος αυτή τη στιγμή στους πετρελαιοκινητήρες 4.8.2 Κινητήρας Boxer

Κινητήρας boxer με άμεσο ψεκασμό

25

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το κορυφαίο αποτέλεσμα της συνεργασίας Toyota και Subaru

Η Toyota με τη Subaru ξεκίνησαν τη συνεργασία τους το 2005. Για πρώτη φορά συνεργάστηκαν δίπλα-δίπλα ως «Ομάδα 86» το 2006 για την ανάπτυξη από κοινού του νέου Toyota GT-86. Το δεδομένο είναι ένα: ο κινητήρας της GT-86 είναι ο μοναδικός 4κύλινδρος, τοποθετημένος εμπρόσθια, boxer κινητήρας με άμεσο ψεκασμό καυσίμου στον κόσμο. Η GT-86 είναι ένα σπορ αυτοκίνητο που «παντρεύει» τα καλύτερα στοιχεία των δύο εταιρειών. Ένα πισωκίνητο αυτοκίνητο, με σύστημα άμεσου ψεκασμού (Toyota), με κινητήρα boxer (Subaru). Αυτή η επιλογή έγινε με σκοπό να κρατηθεί χαμηλά το κέντρο βάρους του αυτοκινήτου και επειδή σκόπευαν να δημιουργήσουν το διαμέρισμα του κινητήρα ρηχό, ώστε να είναι χαμηλά η GT-86. TOYTOTA GT86 ΚΥΒΙΣΜΟΣ 1.998 κ.εκ. ΜΕΓ. ΙΣΧΥΣ 200 ίπποι/7.000 σ.α.λ. ΜΕΓ. ΡΟΠΗ 20,9 χλγμ./6.400 - 6.600 σ.α.λ. ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΚΙΝΗΣΗ Πίσω ΚΙΒΩΤΙΟ 6 σχέσεων (μηχανικό ή αυτόματο) ΑΝΑΡΤΗΣΗ ΕΜΠΡΟΣ Γόνατα ΜακΦέρσον, αντιστρεπτική ΠΙΣΩ Διπλά ψαλίδια, αντιστρεπτική ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΜΗK.xΠΛ.xΥΨ. 4.240x1.775x1.285 χλστ. ΜΕΤΑΞΟΝΙΟ 2.570 χλστ. ΒΑΡΟΣ 1.239 κιλά ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ* 0-100 χλμ./ώρα 7,6 δλ. ΤΕΛΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ 226 χλμ./ώρα ΜΕΣΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ 7,8 λίτρα/100 χλμ. ΕΚΠΟΜΠΕΣ CO2 181 γρ./χλμ.

26

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το 2λιτρο, ατμοσφαιρικό, 4κύλινδρο μοτέρ, με διάταξη κυλίνδρων boxer (2 + 2 σε αντικριστά ζεύγη) και διαμήκη τοποθέτηση πάνω από τον μπροστινό άξονα. Οι στροφές του μοτέρ φτάνουν μέχρι τις 7.400 το λεπτό, ενώ η Toyota το προίκισε με το D-4S. Η έγχυση του καυσίμου γίνεται με δύο ξεχωριστά μπεκ ανά κύλινδρο, ένα μέσα στο θάλαμο και ένα στην εισαγωγή, μαζί ή μόνο στον κύλινδρο (ανάλογα την ταχύτητα), με αποτέλεσμα την ομοιογένεια του μίγματος, την καλύτερη καύση, την πιο άμεση απόκριση στο γκάζι και τη δύναμη και τη ροπή του κινητήρα να απλώνονται σε ένα ευρύτερο φάσμα στροφών λειτουργίας.

Έτσι κρατήθηκε το βάρος του αυτοκινήτου στα 1.239 κιλά, με κατανάλωση 7,8λτ./100 χλμ. απόδοση 200 ίππων και ροπή 205 Nm. Αποτέλεσμα; Ένα οδηγοκεντρικό αυτοκίνητο, με την ελάχιστη ηλεκτρονική παρέμβαση.

4.8.3 Διάταξης V

27

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

O 4.4 λίτρων V8 biturbo κινητήρας της BMW που τοποθετήθηκε στις νέες X5M και X6M και που κατά πάσα πιθανότητα θα τοποθετηθεί και στις νέες M5 και Μ6, είναι ο πρώτος υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας που σχεδιάστηκε ποτέ από τους Γερμανούς. Με ιπποδύναμη 555 ίππων και με 68 κιλά ροπή σίγουρα δεν μπορεί κανείς να το χαρακτηρίσει αδύναμο.

Είναι θέμα αποθεμάτων ενέργειας του κινητήρα θα αντιτείνουν κάποιοι, ώστε αν κόψεις στη μέση την ισχύ του κινητήρα το αυτοκίνητο να εξακολουθεί να κινείται αξιοπρεπώς. Στην περίπτωση της Continental V8 ο νέος V8 κινητήρας της Bentley με τα διπλά τούρμπο αποδίδει μέγιστη ισχύ 500 ίππων στις 6.000 σ.α.λ. και με την εκπληκτική ροπή 660 Nm που κυριαρχεί σε όλες σχεδόν τις στροφές από τις 1.700 έως τις 5.000. Η ισχύς μεταδίδεται και στους τέσσερις τροχούς με ένα εξελιγμένο διαφορικό Torsen με κατανομή ισχύος 40 εμπρός 60 πίσω. Σε συνδυασμό με το νέο 8-τάχυτο αυτόματο

28

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

κιβώτιο ταχυτήτων με κοντές σχέσεις, το κουπέ GT έχει χρόνο επιτάχυνσης 4,8 δευτερόλεπτα στα 0-100 χλμ/ώρα και τελική ταχύτητα 303 χλμ/ώρα.

Bentley Continental GT και GTC Οι καιροί όμως άλλαξαν, και απ΄ότι φαίνεται και οι εταιρείες αλλά και το αγοραστικό κοινό ενδιαφέρονται για ένα χαμηλότερο οικολογικό αποτύπωμα, απ΄ότι στο παρελθόν. Ο νέος τετράλιτρος V8 κινητήρας λοιπόν διαθέτει μεταβλητό εκτόπισμα και υψηλά εξελιγμένο σύστημα ελέγχου διασφαλίζοντας μια άψογη και ανεπαίσθητη μετάβαση από την V8 λειτουργία στην V4 με ένα ελαφρύ πάτημα του γκαζιού, αποσυμλέκοντας τους τέσσερις κυλίνδρους από τη διαδικασία παραγωγής ισχύος και έτσι μετατρέπεται σε V4 δίλιτρο. Με τον ίδιο τρόπο επανέρχεται στηναρχική κατάσταση. Σ΄αυτή την κατάσταση οι βαλβίδες μένουν συνεχώς κλειστές αφού δεν δέχονται μίγμα και τα ανενεργά πιστόνια απλά συμπιέζονται και αποσυμπιέζονται αφού παρασύρονται από τους ενεργούς κυλίνδρους.

Mercedes S Class Concept Coupe 4.8.4 Κινητήρας αντίθετων εμβόλων

29

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Έχει δύο έμβολα που κινούνται αντίθετα μέσα στον ίδιο κύλινδρο και δύο ομάδες θυρίδων κατάλληλα διατεταγμένες, ώστε η μία από αυτές να καλύπτεται και να αποκαλύπτεται από το ένα έμβολο, ενώ η άλλη να ελέγχεται από το άλλο έμβολο. Ο σχεδιασμός των αντίθετων εμβόλων έχει δύο βασικά πλεονεκτήματα: οι μάζες που παλινδρομούν κινούνται σε αντίθετες διευθύνσεις ζυγοσταθμίζοντας έτσι τον κινητήρα. Επιπλέον δε χρειάζονται οι μυκητοειδείς βαλβίδες που είναι απαραίτητες σε κινητήρες με μονόδρομη σάρωση.

4.8.5 Κινητήρας Wankel Ο περιστροφικός κινητήρας (rotary ή wankel από το επίθετο του εφευρέτη, Felix Wankel) είναι ένας τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης, αναπτύχθηκε στην δεκαετία του 1950. Η βασική αρχή παραγωγής ισχύος είναι ίδια με του κλασικού τετράχρονου παλινδρομικού εμβολοφόρου, αφού χρησιμοποιεί την ισχύ από την καύση του μείγματος βενζίνης/αέρα για να παράγει έργο. Ομως σε αντίθεση με τον παλινδρομικό κινητήρα, ο περιστροφικός κινητήρας wankel δεν έχει πιστόνια, μπιέλες, βαλβίδες και εκκεντροφόρους αλλά ρότορες που περιστρέφονται μέσα στους στάτορες (θαλάμους) και περιστρεφόμενο έκκεντρο άξονα για τη μετάδοση της ισχύος. Οι κινητήρες Wankel που ένας τριγωνικός στροφέας που ενσωματώνει ένα κεντρικό εργαλείο δαχτυλιδιών οδηγείται γύρω από ένα σταθερό γρανάζι μέσα σε ένα στενόμακρο χώρο σχήματος αυγού. Ο ρότορας μεταφέρει κίνηση στον άξονα κίνησης μέσω μιας εκκεντρικής ρόδας (που διευκρινίζεται στο μπλε) που γύροι σε ένα ταίριασμα που αντέχει στο στροφέα. Ο άξονας κίνησης περιστρέφεται μιά φορά κατά τη διάρκεια κάθε κτυπήματος δύναμης αντί δύο φορές τόσο στον κύκλο Otto. Οι Wankel παράγουν υψηλότερη δύναμη με λιγότερα κινούμενα μέρη από τη μηχανή κύκλων Otto, εντούτοις οι τεχνικές δυσκολίες έχουν παρεμποδίσει προφανώς τη διαδεδομένη υιοθέτηση. Παρά τις γενναίες προσπάθειες από τη Mazda, η μηχανή τεσσάρων κτυπήματος παραμένει δημοφιλέστερη.

Ένας τυπικός κινητήρας wankel (π.χ. ο 13Β ή ο πιο σύγχρονος Renesis) έχει δύο «θαλάμους» ή στάτορες ή housings, δύο τριγωνικούς ρότορες (ένα σε κάθε στάτορα), τρία side housings (ένα μεσαίο και δύο πλαϊνά) και φυσικά... τον έκκεντρο άξονα (eccentric shaft) πάνω στον οποίο αναρτώνται και περιστρέφονται οι ρότορες. Τα παραπάνω σχηματίζουν το σύνολο του κινητήρα.

30

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

RX8 Ο θάλαμος ενός περιστροφικού κινητήρα wankel έχει επιτροχιοειδή μορφή, και η περιφέρειά του θυμίζει χοντρικά αυγό. Μέσα σε αυτόν περιστρέφεται με πλανητοειδή κίνηση ο ρότορας, ο οποίος κατά την περιστροφή του σχηματίζει τους αντίστοιχους θαλάμους και φάσεις του παλιδρομικού κινητήρα σε κάθε μία από τις τρεις πλευρές του. Με λίγα λόγια, οι «θάλαμοι» του περιστροφικού κινητήρα δεν είναι σταθεροί, αλλά κάθε πλευρά του τριγωνικού ρότορα σχηματίζει από έναν θάλαμο που περιστρέφεται μαζί με αυτόν. Για τον αεροστεγή σχηματισμό των θαλάμων, ο κινητήρας wankel διαθέτει τρία apex seals ανά ρότορα (τα «καρβουνάκια» ή «μαχαίρια» ή «λεπίδες» στις κορυφές του κάθε ρότορα που έρχονται σε επαφή με την εσωτερική επιφάνεια του θαλάμου), έξι side seals και έξι corner seals ανά ρότορα (τα «ελατήρια» που βρίσκονται σε κάθε πλευρά του ρότορα και εφάπτονται με τα side housings που αποτελούν τις «φέτες» από τις οποίες σχηματίζεται το σύνολο του κινητήρα). Οι φάσεις λειτουργίας του περιστροφικού κινητήρα είναι ίδιες με αυτές ενός παλινδρομικού:

Τα μόλις τρία κινούμενα μέρη του wankel (ρότορες και έκκεντρος άξονας), η λογική λειτουργίας του (η περιστροφική κίνηση παράγεται από περιστροφική κίνηση, σε αντίθεση με τον παλινδρομικό κινητήρα), και η συχνότητα παραγωγής έργου (μία φορά σε κάθε

31

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

περιστροφή του ρότορα, ο οποίος με την σειρά του περιστρέφεται τρεις φορές πιο αργά από τον άξονα), οδηγούν σε μερικά πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα:

κινητήρας wankel - Πολύ μικρότερο μέγεθος, πράγμα που σημαίνει μικρότερο χώρο κάτω από το καπώ, και πολύ καλύτερη τοποθέτηση του κινητήρα για την καλύτερη κατανομή βάρους. - Πολύ λιγότερες τριβές, μειωμένες απώλειες ισχύος, μικρότερο βάρος, και κυρίως μικρότερη αδράνεια των κινούμενων μερών του κινητήρα, η οποία εξασφαλίζει στον Wankel κορυφαία ευστροφία. - Εξάλειψη των κραδασμών στον περιστροφικό κινητήρα και έτσι δεν απαιτούνται αντικραδασμικοί άξονες. - Η απουσία βαλβίδων οδηγεί σε καλύτερη αναπνοή, άρα και καλύτερη απόδοση στις μεσαίες και υψηλές στροφές 4.8.6 Αστεροειδής κινητήρες Η μετατροπή της χημικής ενέργειας του καυσίμου σε μηχανική ενέργεια και στα δύο αυτά είδη των θερμικών μηχανών πραγματοποιείται μέσα στους κυλίνδρους της μηχανής, με την εκτόνωση των καυσαερίων που δημιουργούνται από την καύση του μείγματος αέρα-καυσίμου. Η πίεση των καυσαερίων ωθεί τα έμβολα του κινητήρα, η παλινδρομική κίνηση των οποίων μετατρέπεται σε περιστροφική μέσω των διωστήρων (μπιέλες – connecting rod) όπου και μεταδίδεται στον άξονα του κινητήρα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ένας από τους πιο διαδεδομένους τύπους εμβολοφόρων αεροπορικών κινητήρων (αστεροειδής).

32

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

5. Ηλεκτρομηχανές- Ηλεκτροκινητήρες Ο Ηλεκτρικός κινητήρας ή ηλεκτροκινητήρας, (motor, κοινώς μοτέρ), είναι διάταξη που χρησιμοποιείται για την μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια, που τυγχάνει εξαιρετικής εκμετάλλευσης από τις βιομηχανίες. Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτρικού κινητήρα είναι η δύναμη Laplace. Όταν ένας αγωγός από τον οποίο διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα βρεθεί μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο ασκείται πάνω του δύναμη ίση με:

F = I * λ * B * ημφ Όπου:

• I = Ένταση Ρεύματος • λ = Μήκος Αγωγού • Β = Ένταση Μαγνητικού πεδίου • φ = η γωνία που σχηματίζει ο αγωγός με τη διεύθυνση των δυναμικών γραμμών

( Β )

33

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

5.1 Ηλεκτρογεννήτρια – Ηλεκτροκινητήρας

Σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα συνεχούς ρεύματος συνυπάρχουν τα φαινόμενα του κινητήρα και της γεννήτριας αφού ουσιαστικά είναι η ίδια μηχανή αλλά με διαφορετική ροή ενέργειας (Μηχανική ενέργεια -> Ηλεκτρική ενέργεια). Συγκεκριμένα η μόνη διαφορά είναι ότι οι ψήκτρες εις μεν την ηλεκτρογεννήτρια αποτελούν τους ρευματοδότες, ενώ στον ηλεκτροκινητήρα τους ρευματολήπτες.

Έτσι καθώς ένας κινητήρας αυξάνει τις στροφές λειτουργίας του, δημιουργείται στον αγωγό μία ηλεκτρεγερτική δύναμη η οποία αντιτίθεται στην ηλεκτρεγερτική δύναμη που τροφοδοτεί τον αγωγό. Δηλαδή ο κινητήρας λειτουργεί και σαν γεννήτρια που τροφοδοτεί αντίθετα τον αγωγό, μειώνοντας το ρεύμα που τον διαρρέει.

Οι ηλεκτροκινητήρες διακρίνονται σε "συνεχούς ρεύματος" (DC motors) και σε "εναλλασσόμενου ρεύματος" (AC motors). Οι ηλεκτρoκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος διακρίνονται επιμέρους στους "ασύγχρονους" ή "επαγωγικούς κινητήρες" και στους "σύγχρονους κινητήρες". Σύγχρονοι κινητήρες είναι οι κινητήρες στους οποίους η μέση ταχύτητα περιστροφής είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητας της εφαρμοζόμενης εναλλασσόμενης τάσης.

Η χρήση των ηλεκτροκινητήρων σήμερα είναι ευρύτατα διαδεδομένη από τα μαγνητόφωνα και τα ηλεκτροκίνητα μέσα μεταφοράς, τρόλεϊ, ηλεκτρικοί

34

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

σιδηρόδρομοι κ.λπ. μέχρι τα υποβρύχια. Οι δε χρησιμοποιούμενοι στις βιομηχανίες είναι εκατοντάδων ίππων. 6. Αυτοκίνητα με Μηχανές εξωτερικής καύσης

Την πρώτη σοβαρή προσπάθεια όμως την έκανε ο γάλλος Νικολά Ζοζέφ Κυνιώ, όταν το περίφημο τρίτροχο Φαρντιέ (Fardier = Φορτηγό άμαξα) του οποίου ο κινητήρας ήταν τροφοδοτούμενος από έναν ατμολέβητα εμπνευσμένο από τη χύτρα του Παπέν ( το όχημα του οποίου κινιόταν με τη βοήθεια του ατμού). Το όχημα αυτό έφτανε τα 9,5 χλμ. την ώρα μια πολύ ικανοποιητική ταχύτητα για εκείνη την εποχή αφού ο άνθρωπος πηγαίνει με μόνο 5 χλμ. Τα πειράματα ξεκίνησαν το 1770, αλλά το 1771 χρειάστηκε να σταματήσουν επειδή κάποιος άλλος επιστήμονας ανακάλυψε ένα ατμοκίνητο όχημα που άντεχε περισσότερο.

Το 1770, ο Γερμανο-Αυστριακός εφευρέτης Siegfried Marcus συναρμολόγησε ένα μηχανοκίνητο αμαξίδιο. Το όχημα του Marcus έχει ήδη ξεπεράσει το μηχανικό κινητήρα του Cougnot σε μηχανική ενέργεια

Nicolas Jοseph Cougnot – «Fardier»

35

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Πιο εξελιγμένες ατμομηχανές κατασκευάστηκαν το 1784 στη Βρετανία από τον William Murdoch, εργαζόμενο στην επιχείρηση του James Watt, και το 1794 στις Ηνωμένες Πολιτείες από τον John Fitch, ενώ το 1804 πραγματοποιήθηκε στη Βρετανία το πρώτο σιδηροδρομικό ταξίδι με ατμομηχανή του Richard Trevithick

Στην Αγγλία, τις ιδέες του Μurdοck ασπάστηκε ο συμπατριώτης του Richard Τreνithick (Ρίτσαρντ Τρέβιθικ), που κατασκεύασε ένα ατμοκίνητο όχημα το 1801, ενώ το 1803 ο ίδιος εμφανίστηκε επανειλημμένα στους δρόμους του Λονδίνου με το περίφημο “Lοndοn Steam Carriage” (“Ατμάμαξα του Λονδίνου”).

Το αυτοκίνητο είναι το De Dion Bouton Et Trepardoux Dos-A-Dos Steam Runabout του 1884 το οποίο μπορεί να πιάσει τελική ταχύτητα έως 61 χλμ/ώρα. Δημιούργημα τριών Γάλλων (De Dion, Bouton και Trepardoux), η "La Marquise" όπως χαρακτηριστικά ονομάστηκε, διέθετε δύο κινητήρες ατμού, πηδάλια στη θέση των σύγχρονων χειριστηρίων, τέσσερις θέσεις, μία δεξαμενή νερού χωρητικότητας 151 λίτρων που χρειαζόταν νερό κάθε 32 χλμ. και τρεις τροχούς. Στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου υπάρχουν τέσσερις θέσεις, όπου κάθονται οι επιβάτες ανά ζεύγος πλάτη με πλάτη, ενώ εμπρός έχει τοποθετηθεί το καζάνι ατμού, γύρω από το οποίο αποθηκεύονταν τα κάρβουνα για τη λειτουργία του.

36

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

7. Αυτοκίνητα με Μηχανές εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) 1862-1899. Το 1862 ο Etienne Lenoir έφτιαξε το πρώτο αυτοκίνητο με μηχανή εσωτερικής καύσης και ένα χρόνο αργότερα ο Lenoir πραγματοποίησε το 1ο ταξίδι με αυτοκίνητο στον κόσμο καλύπτοντας κυκλική διαδρομή 19,3 χλμ. με μέση ταχύτητα 6,4 χλμ/ώρα και ισχύ μόλις 0,5 ίππους (η ιπποδύναμη είναι η δύναμη που δίνει ένα άλογο για να σηκώσει ένα βάρος 75 κιλών σε ύψος 1 μέτρου).

Το 1885 ο Gottlieb Daimler και ο συνεργάτης του Wilhelm Maybach κατασκεύασαν στη Γερμανία ένα δίτροχο όχημα με ξύλινο σκελετό, με έναν τετράχρονο μονοκύλινδρο αερόψυκτο κινητήρα εσωτερικής καύσης αερίου ή βενζίνης, κυβισμού 0,264 l, ισχύος 0,5 PS στις 600 rpm, που αποτελούσε εξέλιξη προηγούμενου κινητήρα του Nikolaus Otto. Η εναλλαγή μεταξύ των δύο ταχυτήτων, με αντίστοιχες ταχύτητες οχήματος 6 km/h και 12 km/h, πραγματοποιείτο μέσω της αλλαγής ιμάντα, με το όχημα σε στάση.

Etienne Lenoir

37

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το τετράτροχο όχημα που ακολούθησε από τους Daimler και Maybach το 1886, με παρόμοιο κινητήρα, κυβισμού 0,462 l, ισχύος 1,5 PS στις 700 rpm και μέγιστη ταχύτητα 16 km/h, όπου όμως η εναλλαγή μεταξύ των δύο ταχυτήτων μπορούσε να γίνεται εν κινήσει, θεωρείται ως το πρώτο αυτοκίνητο στον κόσμο

Δίτροχο (1885) και τετράτροχο (1886) όχημα του Daimler Στις αρχές του 1885, Ο Γερμανός μηχανικός Κάρλ Μπέντς (Carl Benz) κατασκεύασε τον πρώτο πραγματικά αποδοτικό βενζινοκινητήρα εσωτερικής καύσης, τον οποίο τοποθέτησε σε ένα όχημα δικής του κατασκευής. Το όχημα αυτό ο Μπέντς, ήταν το πρώτο εύχρηστο αυτοκίνητο με βενζινοκίνητη μηχανή εσωτερικής καύσης και είχε τρείς τροχούς, όμοιους με εκείνους του ποδηλάτου. Το όχημα αυτό ήταν επίσης εφοδιασμένο με ένα οριζόντιο υδρόψυκτο μονοκύλινδρο κινητήρα, τοποθετημένο επάνω στον οπίσθιο άξονα. Ο κυλινδρισμός του κινητήρα ήταν 984cm3, και απέδιδε 0,9hp ή 0,7KW στις 400 στροφές / λεπτό και το συνολικό βάρος του οχήματος αυτού ήταν 313 κιλά και μέγιστη ταχύτητα 15 χιλιομέτρων την ώρα.

38

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το αυτοκίνητο, με κινητήρα του Νικολάους Όττο (Nikolaus Otto) εσωτερικής καύσης και καύσιμο τη βενζίνη, παρήχθη στη Γερμανία το 1885 από τον Καρλ Μπεντς (Karl Benz). Ο Μπεντς κατέθεσε τα σχέδια αυτού του αυτοκινήτου στο Μάνχαϊμ (Mannheim) της Γερμανίας.

Το 1891 ιδρύθηκε η εταιρία αυτοκινήτων De Diοn Βοutοn (Ντε Ντιον-Μπουτόν), που αργότερα έγινε ονομαστή. Την εποχή αυτή ιδρύθηκαν στη Γαλλία οι εταιρίες Ρeugeοt (Πεζώ), Renault (Ρενώ) και στην Ιταλία η Steffanini Μartina (Στεφανίνι Μαρτίνα) και η FΙΑΤ (1899) που είναι τα αρχικά των λέξεων “Fabbrica Ιtaliana Αutοmοbili Τοrinο”.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, μόλις το 1893 δυο αδερφοί οι Charles και Frank Duοrea (Τσαρλς και Φρανκ Ντάρια) κατασκεύασαν το πρώτο αυτοκίνητο που το βελτίωσαν το 1895. Το 1895 κατασκεύασε το πρώτο αυτοκίνητό του ο άνθρωπος που έφερε λίγο αργότερα την επανάσταση στις μεθόδους παραγωγής, ο Ηenry Fοrd. Έτσι με την αρχή του 20ου αιώνα τα αμερικανικά αυτοκίνητα φαίνονται μπρος στα ευρωπαϊκά σαν παιχνίδια. Παρ’ όλα αυτά όμως, παρουσίαζαν ένα πολύ μεγάλο πλεονέκτημα: ήταν φτιαγμένα για μαζική παραγωγή, πράγμα που ήταν αδύνατο να εφαρμοστεί στα ευρωπαϊκά αυτοκίνητα.

39

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το Panhard-Levassor Landaulet Type AL του1898.

“Πατέρες” όμως της κλασικής μέχρι και σήμερα διαρρύθμισης ενός κινητήρα τοποθετημένου εμπρός και δια μήκους του αμαξώματος ο οποίος, μέσω γραναζιών, δίνει κίνηση στους πίσω τροχούς, θεωρούνται οι René Panhard και Emile Levassor. Το αυτοκίνητο όμως το οποίο έβαλε τις βάσεις για το μέλλον της αυτοκίνησης ήταν η όμορφη ακόμη και σήμερα Mercedes 35 ίππων του 1901 που κατασκεύασε ο Maybach, έναν χρόνο μετά το θάνατο του Daimler.

Ονομάστηκε δε Mercedes επειδή ο αντιπρόσωπος των Daimler και Maybach στη Νίκαια, Emil Jellinek, έχοντας παραγγείλει 36 απ’ αυτά, ζήτησε να ονομαστούν από το ισπανικό χαϊδευτικό της κόρης του Mércèdes (Μερθέδες).

1900-1912. Το 1900 τα κύρια χαρακτηριστικά των αυτοκινήτων, θύμιζαν ακόμα τις άμαξες, από τις οποίες εξελίχτηκαν. Οι επιβάτες ήταν συνήθως απροστάτευτοι από τις καιρικές συνθήκες και η οδήγηση τη νύχτα ήταν εφιαλτική κάτω από το φως των

40

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

λαμπών του πετρελαίου. Τη χρονιά αυτή διοργανώθηκε για πρώτη φορά από την αυτοκινητιστική λέσχη της Αγγλίας ένας αγώνας-δοκιμασία μήκους 1.600 χλμ., όπου φάνηκε καθαρά η υπεροχή των άλλων ευρωπαϊκών αυτοκινήτων, απέναντι στα αγγλικά. Οι Panhard (Πανάρ) θριάμβευσαν με ένα όνομα που σύντομα θα γινόταν πασίγνωστο στον κόσμο του αυτοκινήτου, τον εντιμότατο Charles S. Rolls ( Τσάρλ Ρολς). Σ’ αυτόν τον αγώνα-δοκιμή εμφανίστηκε για πρώτη φορά και ένα αγγλικό αυτοκίνητο με τέσσερις τροχούς, το Lanchester (Λάντσεστερ). Το Λάντσεστερ, παρόλο που δεν ήταν κατασκευή μαζικής παραγωγής, εξασφάλιζε ανταλλαξιμότητα των διάφορων εξαρτημάτων του, πράγμα πρωτοφανές για ευρωπαϊκό αυτοκίνητο.

1907 Ford Model R Το 1907 κατασκευάστηκε η πρώτη Rοlls-Rοyce (Ρολς-Ρόις) Silνer Ghοst (ασημένιο φάντασμα). Η φίρμα Ρολς-Ρόις, που έχει γίνει συνώνυμο της ύψιστης ποιότητας στα αυτοκίνητα, κατασκεύασε το πρώτο της αυτοκίνητο, γι αυτόν ακριβώς το σκοπό: την ύψιστη ποιότητα, χωρίς οικονομικούς περιορισμούς.

Fοrd Model “Τ” Έτος κατασκευής:1909 Κυλινδρισμός: 2896 cm3 Ιπποδύναμη 20Hp ή 15KW στις 1600 στροφές ανά λεπτό βάρος:660 Kg

41

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Ένα χρόνο αργότερα, το 1908, παρουσιάστηκε στην άλλη μεριά του Ατλαντικού ένα εξίσου διάσημο αυτοκίνητο, διάσημο για τελείως διαφορετικούς λόγους. Ήταν το Fοrd Model “Τ” που κατασκευάστηκε με το σκοπό την παραγωγή ενός πραγματικά “αξιόπιστου” αυτοκινήτου, στη χαμηλότερη δυνατή τιμή. Το μοντέλο αυτό αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες καινοτομίες στον κόσμο. Μηχανικά, η καινοτομία ήταν ότι μπορούσε να επιδιορθωθεί πολύ εύκολα, από οποιονδήποτε κατείχε ελάχιστες μηχανολογικές γνώσεις. Συγχρόνως, χρησιμοποιήθηκε ένα ιδιαίτερο κράμα ατσαλιού, που το έκανε πολύ πιο ελαφρύ σε σχέση με τα ανταγωνιστικά μοντέλα, άρα πιο γρήγορο και πιο εύκολο στον χειρισμό. Την ίδια εποχή εμφανίστηκαν στην Ευρώπη οι ανταλλακτικοί τροχοί-ρεζέρβες, που έβαλαν τέρμα σ’ ένα μεγάλο πρόβλημα, το πρόβλημα της επιδιόρθωσης των ελαστικών στο δρόμο.

Η πιο ριζοσπαστική αλλαγή, ήταν η τοποθέτηση του τιμονιού αριστερά, κάτι που τελικά καθιερώθηκε παγκοσμίως, εκτός των χωρών που βρέθηκαν υπό βρετανική επιρροή και συνεχίζουν να έχουν το τιμόνι δεξιά.

1913:

• 1913 Grand Prix car: Το πρώτο Opel με τετραβάλβιδο κινητήρα • Kadett GSi 16V: Το πρώτο μοντέλο Opel μαζικής παραγωγής με τέσσερις

βαλβίδες ανά κύλινδρο • Calibra Turbo 4x4: Το πρώτο Opel με βενζινοκινητήρα turbo • ECOTEC DI 16V: Ο πρώτος turbo diesel άμεσου ψεκασμού με τετραβάλβιδη

τεχνολογία

42

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Οι νέοι υπερτροφοδοτούμενοι βενζινοκινητήρες και πετρελαιοκινητήρες 1.600 κυβ. εκ. που ξεκίνησαν την τρέχουσα ανανέωση της γκάμας κινητήρων Opel, και ο συμπαγής τρικύλινδρος 1.0 turbo που έκανε παγκόσμια πρεμιέρα στο Διεθνές Σαλόνι Αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης 2013 είναι οι τελευταίοι μιας πολυπληθούς οικογένειας κινητήρων Opel με τέσσερις βαλβίδες ανά κύλινδρο, η οποία εγκαινιάστηκε πριν από 100 χρόνια. Το 1913, η Opel εξέλιξε μία νέα γενιά αγωνιστικών οχημάτων για το Grand Prix de France, πρόδρομο των σημερινών αγώνων της F1.

Η Opel κατασκεύασε τρία τέτοια οχήματα, το καθένα με αυστηρό όριο βάρους μόλις 1000 kg. Το πραγματικό κόσμημα όμως βρισκόταν κάτω από το καπό με τη μορφή μιας καινοτόμου τετρακύλινδρης μονάδας. Πέρα από τον αλουμινένιο στροφαλοθάλαμο και ένα μονό εκκεντροφόρο στην κυλινδροκεφαλή, ο κινητήρας 4.5 L 110 hp είχε επίσης δύο βαλβίδες εισαγωγής και δύο εξαγωγής ανά κύλινδρο – ο πρώτος κινητήρας εσωτερικής καύσης της Opel με τέσσερις βαλβίδες ανά κύλινδρο.

1919:

1919 Briggs & Stratton Buckboard

43

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1925:

1925 Ford Fire Trucks

1934 Rolls-Royce Phantom II Continental Drophead Sedanca

Make:Rolls-Royce, Model:Phantom ,Year :1934, Engine: 7.6L 6-cylinder, HP : 40/50

1936 Η 328 ήταν ένα σπορ διθέσιο αυτοκίνητο, με τον κινητήρα εμπρός και την κίνηση πίσω. Διέθετε 4τάχυτο κιβώτιο ταχυτήτων, υδραυλικά φρένα σε όλους τους τροχούς, σασί σωληνωτό ορθογωνικής διατομής (πατέντα BMW) που ήταν άκαμπτο και διατηρούσε το βάρος χαμηλά (830Kg ή 780Kg σε κάποιες εκδόσεις). Αξιοπιστία, αεροδυναμική, απλότητα και χαμηλό βάρος ήταν τα ζητούμενα κατά το σχεδιασμό της. Μια εντελώς πρωτοποριακή επιλογή όταν μεσουρανούσαν βαριά αγωνιστικά με θηριώδεις κινητήρες.

44

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Ο κινητήρας ήταν ένα διαμάντι: Βελούδινος στη λειτουργία υδρόψυκτος 6κύλινδρος σε σειρά με 3 καρμπυρατέρ, 2λιτρος με βαλβίδες επικεφαλής σε σχηματισμό V και 80 ίππους (90 σε κάποιες εκδόσεις). Ο εκκεντροφόρος του έπαιρνε κίνηση από διπλή καδένα και η κυλινδροκεφαλή ήταν αλουμινίου, ενώ το μπλοκ από χυτοσίδηρο. Η αεροπορική τεχνολογία περνούσε πλέον με ωραίο τρόπο και στα αυτοκίνητα, και ο κινητήρας ξεπερνούσε εύκολα και απροβλημάτιστα τις 4500 στροφές το λεπτό. Η αγωνιστική του έκδοση είχε 136 άλογα και έφτανε τις 6000 στροφές το λεπτό!

1942

1942 Bussing-NAG 4500 A-1 4x4 Heavy Cargo Truck 1946

45

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1946 Dodge 1948

CITROEN 2CV (1948) ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Κινητήρας: Δικύλινδρος αερόψυκτος Κυβισμός: 375 κ.εκ. Διάμετρος x διαδρομή: 62mm x 62 mm Σχέση συμπίεσης: 6.20: 1 Καρμπιρατέρ: ένα της Solex Μέγιστη ισχύς: 9 ίπποι στις 3.800 σ.α.λ. Μέγιστη ροπή: 2,3 χλγμ. στις 1.800 σ.α.λ. Μετάδοση κίνησης: στους εμπρός τροχούς Κιβώτιο ταχυτήτων: χειροκίνητο 4 σχέσεων Ανώτατη ταχύτητα: 63 χλμ/ώρα Μήκος: 3.778 χλστ. Πλάτος: 1.478 χλστ. Ύψος: 1.600 χλστ. Μεταξόνιο: 2.370 χλστ. Βάρος: 682 κιλά

46

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1948 Case VAO Tractor 1952

1956

1956 Hendrickson Semi-Truck

47

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1963

1963 Fiat Ghia 1500 GT 1965

H Porsche παρουσίασε την πρώτη της «Targa» στη διεθνή έκθεση αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης το 1965, δύο χρόνια μετά την εμφάνιση εκεί της «κλειστής» αδελφής της. Oι «911 Targa» εφοδιάστηκαν με τον νέο ακόμη τότε επίπεδο 6κύλινδρο κινητήρα των δύο λίτρων, όμως πολλές από αυτές κυκλοφόρησαν ως «912» και με τον μικρότερο 4κύλινδρο 1.6 των 90 ίππων που κινούσε τις παλαιότερες «356». 1970

48

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Σε συνδυασμό με τα επιβατικά, οι αυξημένες πωλήσεις των δημοφιλών στη χώρα μας Ιαπωνικών ελαφρών φορτηγών (pick-up) εκτόξευαν εταιρίες όπως τη Datsun (φωτό) σε υψηλά νούμερα πωλήσεων στη δεκαετία του '70.

To Datsun 120Y της δεκαετίας του ΄70 1979

Ferarri 308 GTS • Engine: 3.0 liter DOHC (2 and 4 valve) mid-engined V-8 rated at 214-255 hp • Carburetor: Weber Carb (1979) and BOSCH K-Jetronic fuel injection (1981, 1984) 1986 - 1987 Η γέννηση της Δέλτα HF4WD, ένα σπορ μοντέλο με τη μόνιμη τετρακίνηση. Κινητήρας των 1995 cc με στροβιλοσυμπιεστή και σύστημα overboost, απόδοσης 165 hp. Το σύστημα μετάδοσης αποτελούταν απο ένα επικυκλυκό κεντρικό διαφορικό της Ferguson με και ένα περιορισμένης ολίσθησης, ιξώδους σύζευξης διαφορικό της Torsen στον πίσω άξονα.

49

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Έναρξη της HF Integrale, μια φυσική ανάπτυξη και εξέλιξη της 4WD. Στο νέο πρότυπο δόθηκε ένα επιθετικότερο πρόσωπο για να τονιστεί η σπορ προσωπικότητα. Διατήρησε τον κινητήρα των 1995cc με intercooler και overboost, τοποθετήθηκαν άξονες αντιβάρων, ενσωματώθηκε το ηλεκτρονικό σύστημα διαχείρισης ανάφλεξης και καυσίμου καθώς και αισθητήρας προανάφλεξης. Η παραγωγή δύναμης ανήλθε στα 185 ps και χρόνοι επιδόσεων: 0-100 Km/h σε 6,6 δευτερόλεπτα, τελική ταχύτητα 215 Km/h. VW Golf II GTI

fuel-injected 1.8 litre producing 110 hp. In 1986 Golf GTI 16V was introduced with the 1.8 litre engine put out 137 hp, 1990 Η προβολή του εργοστασίου της Σουμπαρού στους αγώνες του Παγκόσμιου Πρωταθλήματος Ράλλυ διεξάγεται τυπικά από τη θυγατρική εταιρία της S.T.I. (Subaru Tecnica International). Ιδρύθηκε τον Απρίλιο του 1988 και παρά τη σύντομη ιστορία της έχει κατορθώσει να εντυπωσιάσει εξασφαλίζοντας με το Λέγκασι το Παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας ξηράς της F.I.A., ενώ καταρρίφθηκαν και άλλα δεκατρία διεθνή ρεκόρ. Το Λέγκασι RS, ένα αυτοκίνητο το οποίο υπήρξε προϊόν αμέτρητων ωρών σχεδίασης και απαιτητικών δοκιμών, επελέγη και για την εκπροσώπηση της Σουμπαρού στο Π.Π.Ρ. Η παρθενική του εμφάνιση πραγματοποιήθηκε το 1990 στα Ράλλυ Σαφάρι, Ακρόπολις και1000 Λιμνών. Να θυμηθούμε όμως τα τεχνικά του χαρακτηριστικά. Ο κινητήρας είναι τετρακύλινδρος, επίπεδος (μπόξερ), συνολικού κυβισμού 1994 κ.εκ. Το σύστημα διανομής καυσίμου περιλαμβάνει 4Ε.Ε.Κ. και 16 βαλβίδες. Διαθέτει φυσικά, υπερσυμπιεστή της ΙΗΙ καθώς και εναλλάκτη αέρα/αέρα.

50

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Σε έκδοση παραγωγής ο κινητήρας αποδίδει 200 ίππους και 26,5 kg.m μέγιστης ροπής που εμφανίζεται στις 3600 σ.α.λ.

Σε έκδοση Γκρουπ Α ο εναλλάκτης αέρα/αέρα μετατράπηκε σε αέρα/νερού, επηρεάζοντας σημαντικά την αύξηση της ισχύος. Το απλό, απλούστατο ηλεκτρονικό σύστημα διαχείρισης του κινητήρα παραγωγής αντικαταστάθηκε στο αγωνιστικό «όπλο» από μια εξελιγμένη μονάδα της Σουμπαρού, την MPF1, η οποία χρησιμοποιεί ψεκασμό διαδοχικής έγχυσης καυσίμου και όχι συνεχούς. Τελικά, το αμάξωμα των 1100-1200 κιλών της αγωνιστικής έκδοσης, αναλαμβάνουν να κινήσουν οι… 300, περίπου, ίπποι που αποδίδει ο κινητήρας στις 6.500 σ.α.λ. Η ροπή του ξεπερνάει τα 40 Kgm στις 4.500 σ.α.λ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Κύλινδροι: 4 σε αντικρυστή διάταξη, ανά ζεύγη. Κυβισμός: 1994 κ.εκ. Βαλβίδες: 16 Εκκεντροφόροι: 4ΕΕΚ Τροφοδοσία: Ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού τύπου MPF1. Μεγ.ισχύς: 300 ίπποι/6500 σ.α.λ. Μεγ.ροπή: 40 kgm/4500 σ.α.λ. ΜΕΤΑΔΟΣΗ Κίνηση: Συνεχής και στους τέσσερις τροχούς, μέσω τριών διαφορικών. Κιβώτιο: Χειροκίνητο 6 σχέσεων. ΑΝΑΡΤΗΣΗ Εμπρός: Ανεξάρτητη με γόνατα τύπου Μακφέρσον, ψαλίδια βάσης και αντιστρεπτική ράβδο. Πίσω: Ανεξάρτητη με γόνατα τύπου Μακφέρσον, διπλούς εγκάρσιους συνδέσμους στήριξης και αντιστρεπτική ράβδο. ΦΡΕΝΑ Εμπρός: Αεριζόμενα δισκόφρενα 304 χιλ. Πίσω: Αεριζόμενα δισκόφρενα 304 χιλ.

51

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1992

Το νέο λεωφορείο μεταφοράς προσωπικού EcoDaily minibus Way 19+1 θέσεων, με οικολογικό κινητήρα που πληροί ήδη τις απαιτήσεις της οδηγίας EEV (Enhanced Environmental Vehicle). Είναι αξιόπιστο, ευέλικτο, σε συνδυασμό πάντα με τα υψηλού επιπέδου χαρακτηριστικά που εγγυώνται την άνετη μεταφορά των επιβατών, καθώς και την οικονομική κίνηση και συντήρηση του οχήματος. Την ελαφριά σειρά φορτηγών EcoDaily 3,5-7 tn, σασί και van, με περισσότερες από 7.000 εκδόσεις και 10 ιπποδυνάμεις, με κινητήρες από 116 έως 176 ίππους, ιδανική για όλες τις μεταφορικές ανάγκες μίας ξενοδοχειακής επιχείρησης (μεταφορά υλικών συντήρησης, κλινοσκεπασμάτων κ.λ.π)». 1996

engine 3S GTE Inline-4 aspiration Toyota CT26 Turbocharger fuel feed Electronic fuel injection displacement 1998 cc / 121.9 in³ bore 86 mm / 3.39 in stroke 86 mm / 3.39 in compression 8.5:1 power 220.0 kw / 295 bhp @ 5700 rpm specific output 147.65 bhp per litre torque 459 nm / 338.5 ft lbs @ 4000 rpm transmission 6-Speed Manual

52

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2000

Jeep Wrangler (TJ): 1997-2006 2005

Mitsubishi Colt 1.3 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Κυβισμός: 1.332 κ.εκ., Ισχύς: 95/5.600 ps/σ.α.λ., Ροπή: 125/4.250 Nm/σ.α.λ., 0-100 χλμ./ώρα: 11,7 δλ., Μεικτή κατανάλωση: 5,8 λτ./100 χλμ. 2010 Mini Cooper S Countryman ALL 4

53

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

2013

54

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Ιταλικό αυτοκίνητο και ομορφιά στην ίδια πρόταση είναι γραμματικός πλεονασμός. Εξυπακούεται ότι κάθε ιταλικό αυτοκίνητο είναι όμορφο, πόσο μάλλον όταν μιλάμε για Λαμποργκίνι. Αποκαλυπτήρια είχαμε πριν από λίγες μέρες στη Σαγκάη της νέας Λαμποργκίνι, της Aventador LP 720-4. Η σειρά είναι περιορισμένη καθώς θα κυκλοφορήσουνε μόνο 100 κομμάτια σε όλο τον κόσμο. Φυσικά και πρόκειται για ένα αμάξι-σφαίρα με επιτάχυνση 2,9” στα 100 μ. και τελική ταχύτητα 350 χλμ. 2014

Μercedes GLA - Η Crossover έκδοση της A-Class Η μικρομεσαία οικογένεια αυτοκίνητων της Mercedes αυξάνεται και πλέον, μετά τις A-Class, B-Class και τη CLA, η Γερμανική εταιρεία μας αποκαλύπτει τη νέα GLA. Πρόκειται για το πρώτο μικρομεσαίο Crossover στην ιστορία της φίρμας, το οποίο θα τοποθετηθεί στη γκάμα ακριβώς κάτω από την GLK. Στο κομμάτι της αεροδυναμικής τέλος έχει δοθεί ιδιαίτερη σημασία για τη GLA, με το συντελεστή οπισθέλκουσας να πέφτει στο 0,29, όντας από τους χαμηλότερους στην κατηγορία. Και με νέο Σύστημα τετρακίνησης Γνώριμη η γκάμα των κινητήρων της νέας GLA, με μηχανικά σύνολα που έρχονται από την A-Class. Βασικές επιλογές θα είναι ο 1,6 λίτρων βενζινοκινητήρας των 156 ίππων, ενώ στους diesel αναμένεται ο 1,5 dCi με τα 105 «άλογα». Η νέα Mercedes GLA σε όλες τις εκδόσεις τις θα έλθει προσθιοκίνητη, ενώ εκτός της αρχικής επιλογής με τον 1,6 turbo βενζινοκινητήρα, προαιρετικά θα υπάρχουν και τετρακίνητες εκδόσεις. Οι τελευταίες, θα φέρουν μια νέα έκδοση της αυτόματης τετρακίνησης 4MATIC της Mercedes, με συνεχώς μεταβαλλόμενο μοίρασμα της ροπής μεταξύ των δύο αξόνων του αυτοκινήτου.

55

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

8. Οικολογικά αυτοκίνητα

8.1 Ηλεκτρικό αυτοκίνητο

Δεν θα το πιστέψετε, αλλά το ηλεκτρικό αυτοκίνητο έχει εξίσου μακρά ιστορία. Από τον Ούγγρο Jedlik, που έφτιαξε ένα ηλεκτρικό όχημα υπό κλίμακα το 1828, μέχρι τον Βρετανό Anderson, τον Ολλανδό Stratingh και τον Αμερικανό Davenport που όλοι κατασκεύασαν, με διαφορετικούς βαθμούς επιτυχίας ο καθένας, πρωτόλεια ηλεκτρικά οχήματα μεταξύ 1832 και 1839 – ναι, τόσο παλιά.

Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα που έφτιαξαν, ξεχωριστά, ο Αμερικανός Thomas Davenport και ο Σκωτσέζος Robert Davidson, γύρω στο 1842, ήταν τα πρώτα που χρησιμοποιούσαν μπαταρίες – απλοϊκές και μη επαναφορτιζόμενες φυσικά.

Κάπως καλύτερες ήταν εκείνες του Γάλλου Gaston Planté, το 1865, και του συμπατριώτη του Camille Alphonse Faure, το 1881. Ήταν όμως προφανές πως για να γίνουν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα πρακτικά, χρειάζονταν πολύ αποτελεσματικότερες μεθόδους αποθήκευσης ενέργειας.

Ο Βρετανός εφευρέτης Thomas Parker, υπεύθυνος και για… λιγότερο σημαντικά επιτεύγματα όπως για παράδειγμα η ηλεκτροκίνηση του Μετρό του Λονδίνου (London Underground), ήταν αυτός που κατασκεύασε, το 1884, το πρώτο πραγματικά πρακτικό ηλεκτρικό αυτοκίνητο, χρησιμοποιώντας σχεδιασμένες από τον ίδιο επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, αρκετά υψηλής μάλιστα χωρητικότητας.

56

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

To 1899, ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο με το εξαιρετικό όνομα “La Jamais Contente” (“Η Αιωνίως Ανικανοποίητη” – με την καλή έννοια), με οδηγό τον Βέλγο Camille Jénatzy, γνωστό με το ψευδώνυμο “Le Diable Rouge” (“Ο Κόκκινος Διάβολος”) για τη ριψοκίνδυνη ζωή του, έσπασε το ρεκόρ ταχύτητας πετυχαίνοντας την απίστευτη για την εποχή ταχύτητα των 105.88 km/h.

Την ίδια εποχή, στο τέλος του 19ου αιώνα δηλαδή, μπήκαν και οι Αμερικανοί στο παιχνίδι, και συγκεκριμένα μ’ ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο για έξι μάλιστα επιβάτες που κατασκεύασε ο William Morrison, το 1890.

Λίγο αργότερα, το 1897, δημιουργήθηκε και η πρώτη εταιρεία με ηλεκτρικά ταξί για τη Ν. Υόρκη από την Electric Carriage and Wagon Company of Philadelphia. Μιλάμε ακόμη για τον 19ο αιώνα, μη ξεχνάτε… Μάλιστα, στο γύρισμα του ίδιου αιώνα, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα στην Αμερική ήταν περισσότερα και από τα βενζινοκίνητα και τα ατμοκίνητα και, ορισμένες φορές, και αποτελεσματικότερα. Για παράδειγμα, το 1904, το Queen Victoria Electric της Woods Motor Vehicle Company προσέφερε αυτονομία πάνω από 30 χιλιόμετρα και τελική ταχύτητα περίπου 30 km/h – διόλου άσχημα για την εποχή. Με την ευκαιρία, ο Clinton Edgar Woods θεωρείται και “πατέρας” του υβριδικού αυτοκινήτου. Το δικό του Dual Power Model 44 Coupe του 1915 διέθετε έναν 4κύλινδρο κινητήρα εσωτερικής καύσης συν ηλεκτροκινητήρα. Κάτω από τα 24 km/h το αυτοκίνητο χρησιμοποιούσε τον ηλεκτροκινητήρα, με τον βενζινοκινητήρα να ενεργοποιείται μετά, χαρίζοντας στο Model 44 τελική ταχύτητα πάνω από 55 km/h.

57

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Αυτά για όλους όσοι θεωρείτε το Toyota Prius πρωτοποριακό.

Γεγονός είναι πάντως πως, στα πέτρινα χρόνια της αυτοκίνησης, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα πλεονεκτούσαν απέναντι των “κανονικών”. Δεν είχαν κραδασμούς, δεν μύριζαν καύσιμο και ήταν και πιο ήσυχα.

Το σημαντικότερο, δεν χρειάζονταν μανιβέλα για να πάρουν μπρος, ενώ δεν είχαν και ταχύτητες – μια πετυχημένη αλλαγή στα πρωτόγονα κιβώτια ταχυτήτων της εποχής ήταν επίτευγμα σπάνιο.

“Η δεκαετία 1910-20 έδειχνε πως τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα ήταν το μέλλον της αυτοκίνησης. Εξαιτίας όμως τριών σημαντικών γεγονότων πήραν την κατιούσα και θα περνούσαν πολλά χρόνια πριν βγουν ξανά στο προσκήνιο.”

Το πρώτο απ’ αυτά ήταν το χρόνο με τον χρόνο αυξανόμενο οδικό δίκτυο, ειδικά στις ΗΠΑ, το οποίο μοιραία δημιούργησε την ανάγκη για αυτοκίνητα με μεγαλύτερη αυτονομία.

Δεύτερο ήταν η ανακάλυψη πετρελαίου στο Τέξας η οποία επακόλουθα μείωσε σημαντικά την τιμή της βενζίνης.

Τρίτο (και μη γελάτε) ήταν η εφεύρεση, το 1912 από τον Charles Kettering, της… μίζας που κατάργησε την ανάγκη για μανιβέλα.

Και σαν να μην έφταναν αυτά, η έναρξη, την ίδια εποχή, μαζικής παραγωγής αυτοκινήτων από τον Henry Ford έκανε τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα προσιτά στον μέσο αγοραστή. Αντίθετα, το κόστος παραγωγής του ηλεκτρικού αυτοκινήτου συνέχισε να αυξάνεται.

“Χαρακτηριστικά, στις αρχές της σημαντικής για την αυτοκίνηση δεκαετίας 1910-20, ένα τυπικό ηλεκτρικό αυτοκίνητο κόστιζε, στην Αμερική, περίπου $1.750 όταν ένα αντίστοιχο βενζινοκίνητο πουλιόταν μόλις $650.”

Μοιραία λοιπόν, ενδεικτικά μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ’30, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο χάθηκε από το προσκήνιο.

Επανεμφανίστηκε τη δεκαετία του ’60, προκειμένου να συνεισφέρει αφενός στη μείωση των ρύπων και αφετέρου στην εξάρτηση από το πετρέλαιο. Τα χρόνια που ακολούθησαν έγιναν πολλές προσπάθειες για αποτελεσματικά, λειτουργικά αυτοκίνητα.

Η ηλεκτρική ενέργεια, οικολογική και φιλική στο περιβάλλον, συνυπήρχε με τον βενζινοκινητήρα από τις πρώτες στιγμές της αυτοκίνησης, τότε που έκανε τα πρώτα δειλά βήματά της.

Ας δούμε λοιπόν την πλούσια ιστορία του ηλεκτροκινητήρα, με τις καλύτερες και χειρότερες στιγμές της «πράσινης» τεχνολογίας…

58

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

• Columbia Mark LX Electric Runabout – 1903

Πριν γίνει το μέσο μεταφοράς του μέλλοντος, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο ήταν η άμαξα χωρίς άλογα του παρελθόντος! Στη στροφή λοιπόν του 20ού αιώνα, τα ηλεκτρικά οχήματα ήταν πράγματι δημοφιλέστερα από τα θορυβώδη και δύσοσμα βενζινοκίνητα ξαδέρφια τους. Ανάμεσα στα πλέον ευπώλητα ήταν και το Columbia Runabout, αποτέλεσμα της συνεργασίας των Pope Manufacturing και Electric Vehicle Company. Το Mark LX Electric Runabout έπιανε μάλιστα ταχύτητες 25 χλμ/ώρα, ενώ διέθετε αυτονομία 65 χλμ ανά φόρτιση…

• Detroit Electric – 1915

«Τα κορίτσια γουστάρουν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα»! Αυτό τουλάχιστον ισχυριζόταν το διαφημιστικό μήνυμα πίσω στο 1915, όταν τα βενζινοκίνητα άρχισαν να απομακρύνονται αποφασιστικά από τα ηλεκτρικά ξαδέρφια τους. Τα ηλεκτροκίνητα ήταν μάλιστα τα «γυναικεία» αυτοκίνητα της εποχής, καθώς οι γυναίκες τα προτιμούσαν για την ευκολία χειρισμού και την αξιοπιστία τους: δεν θα «έσκαγαν» ποτέ, όπως συνήθιζαν να κάνουν τα βενζινοκίνητα της εποχής! Η Clara Ford μάλιστα, γυναίκα του Henry, το Model T του οποίου έμελλε να αποδεκατίσει τα ηλεκτρικά της εποχής, οδηγούσε ένα Detroit Electric του 1914. Τα μοντέλα της Detroit διέθεταν αυτονομία 130 χλμ, ενώ η τελική τους ταχύτητα άγγιζε τα 32 χλμ/ώρα.

59

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

• το ελληνικό Enfield 8000 - 1973

Η παραγωγή του αυτοκινήτου άρχισε τον Δεκέμβριο του 1973 και σταμάτησε στις αρχές του 1976. Συνολικά παρήχθησαν 123 αυτοκίνητα, από τα οποία σήμερα σώζονται ελάχιστα.

• Vanguard-Sebring CitiCar – 1974

Όταν σκέφτεται κάποιος ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο και του έρχονται στον νου τα περίφημα οχηματάκια του γκολφ, το CitiCar επιβεβαιώνει τον κανόνα! Κατασκευασμένο μεσούσης της πετρελαϊκής κρίσης στα μέσα της δεκαετίας του ’70, το CitiCar έπιανε ταχύτητες… 50 χλμ/ώρα (το 1974!) και διέθετε αυτονομία 65 χλμ, όταν ο καιρός ήταν ζεστός. Η τιμή του οχήματος μάλιστα φιλοδοξούσε να το κάνει ανταγωνιστή του «Σκαραβαίου» της Volkswagen, ενώ μέχρι το 1975 η Vanguard-Sebring είχε καταφέρει κάπως να αναρριχηθεί στην 6η θέση της αμερικανικής αγοράς αυτοκινήτου. Οι ανησυχίες ωστόσο για την ανεπαρκή ασφάλεια που παρείχε στους επιβαίνοντές του θα το έβγαζαν τελικά εκτός αγοράς μέχρι τα τέλη της δεκαετίας…

• Solectria Sunrise – 1996

60

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Αν είναι ένα πράγμα που μας έδειξε το Prius ήταν το πώς έπρεπε να δείχνουν τα φουτουριστικά οχήματα, λες και προσγειώθηκαν από το μέλλον. Κανένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν ενσάρκωσε καλύτερα αυτόν τον κανόνα από το καταπληκτικό Solectria Sunrise! Δεν ήταν ωστόσο μόνο το φαντεζί design του που το έκανε επιτυχία, ήταν και η επιτάχυνσή του, που πήγαινε να μοιάσει στην αντίστοιχη των βενζινοκινητήρων. Τα ηλεκτρικό θαύμα κατέρριψε μάλιστα και το ρεκόρ αυτονομίας των ηλεκτρικών, φτάνοντας τα 600 χλμ με μία φόρτιση. Το πείραμα του πιτσιρικά μηχανικού Jack Worden είχε πετύχει…

• GM EV1 – 1997

Ο τραγικός ήρωας της ιστορίας των ηλεκτρικών αυτοκινήτων τα είχε κυριολεκτικά όλα: μηχανική υπεροχή, την καλύτερη τεχνολογία σε μπαταρία που είχε δει ποτέ ο κόσμος και το βαρύ όνομα της General Motors στο πλευρό του (ήταν τότε ο μεγαλύτερος κατασκευαστής αυτοκινήτων του κόσμου): το EV1 θεωρήθηκε από πολλούς ως το καλύτερο ηλεκτρικό όχημα που είχε παραχθεί ποτέ στα χρονικά του ηλεκτροκινητήρα. Το αμάξι ήταν ωστόσο ακριβό στην παραγωγή του, ενώ η μπαταρία του λειτουργούσε ικανοποιητικά μόνο σε θερμά κλίματα. Το τέλος του έμελλε να είναι όσο εμφατικό ήταν και το ξεκίνημά του…

61

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

• Toyota RAV4 EV – 2001

Αν υπήρχε μία εταιρία σε παγκόσμιο επίπεδο που μπορούσε να παράξει ένα λειτουργικό ηλεκτρικό όχημα, αυτή ήταν αναμφίβολα η Toyota, ο κατασκευαστής των καλύτερων υβριδικών της εποχής. Και πράγματι το RAV4 EV -η ηλεκτρική έκδοση του δημοφιλούς SUV- ήταν μια καλή απόπειρα. Με τελική 125 χλμ/ώρα και αυτονομία 200 χλμ, φάνταζε ιδανική επιλογή. Η δυσκολία ωστόσο στη φόρτισή του, καθώς διέθετε ειδική μονάδα 6.000 watt (γεγονός που κρατούσε το κόστος του σε χαμηλά επίπεδα), θα αποδεικνυόταν το τρωτό του σημείο, κάνοντας την Toyota να διακόψει άρον-άρον την παραγωγή του το 2003 και να ανακαλέσει όλα τα αυτοκίνητα που κυκλοφόρησαν…

• Commuter Cars Tango – 2005

Οι «ανορεξικές» διαστάσεις του Tango (μήκος 175 εκατοστά και πλάτος 73 εκ.) και η αναπάντεχα ακριβή τιμή του (πάνω από 100.000 δολάρια!) ήταν τα κύρια χαρακτηριστικά του. Κι ενώ φάνταζε το ιδανικό όχημα πόλης -ήταν λεπτότερο και από μηχανή ακόμα- και οι επιδόσεις του λογίζονταν λυσσαλέες (0-100 χλμ/ώρα σε μόλις 4

62

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

δευτερόλεπτα, τελική ταχύτητα 240 χλμ/ώρα), δεν είχε την εμπορική επιτυχία που θα περίμενε κανείς. Ούτε κι όταν επιστρατεύτηκε ο George Clooney για την προώθησή του, ο οποίος για δύο ολόκληρα χρόνια επέμενε να το κάνει δημοφιλές…

• Wrightspeed X1 – 2006

Ο βενζινοκινητήρας «έτρωγε» χαλαρά τον ηλεκτροκινητήρα εδώ και δεκαετίες, λόγω κυρίως της σημαντικά μεγαλύτερης δύναμης που απέδιδε. Ο Ian Wright βάλθηκε ωστόσο να το αλλάξει αυτό! Ο νεοζηλανδός μηχανικός σχεδίασε και κατασκεύασε το Wrightspeed, το ηλεκτροκίνητο μονοθέσιο που θα έβαζε κάτω όλες τις Ferrari του κόσμου. Το εκπληκτικό X1 διαθέτει αυτονομία 160 χλμ, μια απόσταση που μπορεί να καλύψει σε λιγότερο από 40 λεπτά. Καις λάστιχο δηλαδή χωρίς να «καις» τον πλανήτη Γη…

• Tesla Roadster – 2006

Οι προθέσεις του Michael Marks ήταν ξεκάθαρες: ήθελε να κατασκευάσει ένα ηλεκτροκίνητο που δεν θα θυσίαζε τις επιδόσεις για χάρη της οικονομίας. Ίδρυσε λοιπόν την Tesla και κατασκεύασε το roadster που δεν είχε καμία σχέση με τα άλλα! Όχι μόνο επιταχύνει από στάση στα 100 χλμ/ώρα σε μόλις 4 δευτερόλεπτα, αλλά με τα 400 χλμ αυτονομίας του μετατράπηκε αυτομάτως στο πλέον αποδοτικό sports car της αγοράς (για την ακρίβεια, 6 φορές πιο αποδοτικό από κάθε άλλο supercar του κόσμου).

63

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το ηλεκτρικό πείραμα πέτυχε και έκτοτε η ιστορία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων θα άλλαζε δραστικά.

2013……

BMW i8

Τα πρώτα δύο μοντέλα της Βαυαρικής εταιρίας είναι το i3 και το i8. Το i3, που αναμένεται να κυκλοφορήσει το 2013, είναι ένα αυτοκίνητο πόλης με τον ηλεκτροκινητήρα του να αποδίδει 165 ίππους, φτάνει τα 100 χιλιόμετρα σε 8 δευτερόλεπτα ενώ η εμβέλεια του αγγίζει τα 130 χιλιόμετρα. Το βάρος του BMW i3 έχει κρατηθεί στα 1190 κιλά, αρκετά χαμηλή τιμή αν αναλογιστούμε ότι στο εσωτερικό του μπορεί να φιλοξενήσει 4 άτομα.

Η μπαταρία του i3 κλέβει τις εντυπώσεις καθώς μπορεί να φορτίσει κατά 80% σε μόλις μία ώρα. Σίγουρα δεν πρόκειται να κάνει κάποιος ταξίδι Αθήνα – Θεσσαλονίκη αλλά για κοντινές αποδράσεις θα το χαρακτήριζα ιδανικό. Βέβαια, αν κάποιος θέλει να αυξήσει την εμβέλεια του αυτοκινήτου του, θα μπορεί να το εφοδιάσει με το σύστημα REx (Range Extender). Το REx αποτελείται από έναν κινητήρα που κύριος στόχος του είναι να φορτίζει τις μπαταρίες του i3 όσο αυτό βρίσκεται εν κινήσει.

BMW i3

Αυτοί που ενδιαφέρονται για το περιβάλλον αλλά και για τις επιδόσεις, θα κοιτάξουν προς το i8. Οι πιο φανατικοί της BMW, θα θυμάστε το Vision Efficient Dynamics Concept που είχε κάνει το ντεμπούτο το πριν από 2 περίπου χρόνια στην έκθεση της

64

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Φρανκφούρτης. Σε αντίθεση με το Tesla Roadster που δεν έχει κανέναν κινητήρα βενζίνης, το BMW i8 εφοδάζεται και με έναν τρίλιτρο κινητήρα που χαρίζει καταιγιστικές επιδόσεις στο αυτοκίνητο: 0-100 σε λιγότερο από 5 δευτερόλεπτα και τελική ταχύτητα 215 χιλιόμετρων την ώρα. Όπως και στο i3, η μπαταρία του i8 φορτίζει σε σύντομο χρονικό διάστημα. Μέσα σε 2 ώρες, η μπαταρία μπορεί να φορτίσει πλήρως από μία κοινή πρίζα. Η ακριβής ημερομηνία κυκλοφορίας του υβριδικού supercar δεν έχει γίνει γνωστή αλλά αναμένεται να κυκλοφορήσει μέσα στο 2014.

8.2 Υβριδικά Αυτοκίνητα.

8.2.1 Τι είναι υβριδικό αυτοκίνητο;

Υβριδικό λέγεται το αυτοκίνητο το οποίο συνδυάζει έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης και έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες. Έτσι, απαιτείται λιγότερο καύσιμο για την κίνησή του και εκλύονται λιγότεροι ρύποι στην ατμόσφαιρα. Οι μπαταρίες που διαθέτει χρειάζονται για την αποθήκευση της απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία προέρχεται είτε από την ανάκτηση της κινητικής ενέργειας κατά το φρενάρισμα, είτε από τη λειτουργία του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ήδη εξελίσονται υβριδικά των οποίων οι μπαταρίες θα μπορούν να φορτίζονται και από οικιακές πρίζες.

8.2.2 Χαρακτηριστικά Υβριδικών Αυτοκινήτων

65

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Τα κύρια μέρη του υβριδικού συστήματος του αυτοκινήτου είναι o ηλεκτροκινητήρας, ο κινητήρας εσωτερικής καύσεως, η γεννήτρια, η συστοιχία συσσωρευτών (μπαταρία) και ο μετασχηματιστής ρεύματος.

Ο ηλεκτροκινητήρας αναλαμβάνει εξ ολοκλήρου την κίνηση του αυτοκινήτου σε σταθερή, ομαλή πορεία και μη κεκλιμένο επίπεδο. Παρέχει επιπλέον ισχύ στο βενζινοκινητήρα μόνο στις υπόλοιπες περιπτώσεις όπως κατά την επιτάχυνση, στο κεκλιμένο επίπεδο (ανηφόρα). Είναι μόνιμα συνδεδεμένος με το πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων τύπου CVT όπου ρυθμίζεται η κατανομή ισχύος ανάμεσα στις δύο μονάδες (ηλεκτροκινητήρας - βενζινοκινητήρας) για τη μετάδοση της κίνησης στους τροχούς. Φυσικά o ηλεκτροκινητήρας επικοινωνεί με τη γεννήτρια και τις μπαταρίες όπου δέχεται ενέργεια. Η μεγάλη επανάσταση στο συγκεκριμένο μέρος του οχήματος είναι ότι κατά το φρενάρισμα μετατρέπεται σε γεννήτρια η οποία επαναφορτίζει τις μπαταρίες. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσεως (βενζινοκινητήρας) καταναλώνει αμόλυβδη βενζίνη, όπως και οι συμβατικοί κινητήρες. Το μπλοκ, όπως και η κυλινδροκεφαλή, είναι κατασκευασμένα από κράμα αλουμινίου, ενώ η εξαγωγή αποτελείται από ανοξείδωτο χάλυβα χαμηλής μάζας μειώνοντας το συνολικό βάρος κατασκευής. Αρχικά φαίνεται ότι η απόδοση του είναι μικρή αλλά είναι κατάλληλη για την αντιστάθμιση του φορτίου, προκειμένου να υπάρξει ομαλή συνεργασία με τον ηλεκτροκινητήρα. Το γκάζι είναι ηλεκτρονικό για ακριβέστερη "πληροφόρηση" προς το σύστημα ψεκασμού, ενώ την ποιότητα των καυσαερίων "επιβλέπει" ένας τριοδικός καταλυτικός μετατροπέας υψηλής πυκνότητας και ταχείας προθέρμανσης για μέγιστη απόδοση. Η γεννήτρια λειτουργεί μέσω του βενζινοκινητήρα και χρησιμεύει, επαναφορτίζει την συστοιχία των μπαταριών και ενισχύει τον ηλεκτροκινητήρα. Ως δευτερεύουσες λειτουργίες εκκινεί τον βενζινοκινητήρα (αφού δεν υπάρχει μίζα), και λειτουργεί όπως και μια απλή γεννήτρια στους συμβατικούς κινητήρες. Ο μετασχηματιστής αναλαμβάνει να μετατρέψει το συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα (DC) της μπαταρίας σε εναλλασσόμενο. Με αμφίδρομο όμως τρόπο μπορεί να μετατρέψει το εναλλασσόμενο σε συνεχές κατά τη διαδικασία επαναφόρτισης της μπαταρίας. Επίσης, μετατρέπει την υψηλή τάση σε συμβατική, 12V, για την τροφοδότηση των επιμέρους λειτουργιών του αυτοκινήτου (ηχοσύστημα, φώτα, κλιματισμός).

8.2.3 Κατηγορίες Υβριδικών Αυτοκινήτων

66

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

8.2.3.1 ΜΙΚΡΟ ΥΒΡΙΔΙΚΗ

Αν και δεν είναι αυστηρά υβριδική (ο ηλεκτρισμός από τη μπαταρία δεν χρησιμοποιείται για την κίνηση του αυτοκινήτου), η τεχνολογία που είναι πιο γνωστή ως "Stop-Start" επιτρέπει μια μέτρια μείωση των εκπομπών CO2 και της κατανάλωσης καυσίμου. Όταν το αυτοκίνητο σταματά, ο κινητήρας πετρελαίου/ βενζίνης σβήνει (π.χ. στους φωτεινούς σηματοδότες) και ανάβει πάλι όταν ο οδηγός ενεργοποιεί το γκάζι. Ο κινητήρας ενεργοποιείται άμεσα από τον εναλλάκτη που κινείται από τη μπαταρία του αυτοκινήτου, η οποία με τη σειρά της φορτίζεται ελαφριά από την ενέργεια που ανακτάται κατά την πέδηση.

8.2.3.2 ΗΠΙΑ ΥΒΡΙΔΙΚΗ

Υπάρχουν δύο τύποι ήπιας υβριδικής τεχνολογίας - παράλληλη και σειριακή. Ένα όχημα παράλληλης ήπιας υβριδικής τεχνολογίας χρησιμοποιεί το ίδιο σύστημα "Stop-Start" με τα micro hybrid οχήματα, και επιπλέον ο ηλεκτροκινητήρας υποβοηθά τον κινητήρα κατά την επιτάχυνση. Συνήθως το αυτοκίνητο δεν κινείται μόνο με τον ηλεκτροκινητήρα. Λαμβάνει ισχύ από μια μπαταρία που φορτίζεται είτε με τη συλλογή ενέργειας που συνήθως χάνεται με την πέδηση ή με τη μικρή υπερ-απόδοση του κινητήρα σε ομαλή πορεία. Ένα σειριακό ήπιο υβριδικό όχημα κινείται από έναν ηλεκτροκινητήρα που φορτίζεται από βενζινοκινητήρα ή κατά την επιβράδυνση.

8.2.3.3 ΠΛΗΡΩΣ ΥΒΡΙΔΙΚΟ

67

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το πιο εξελιγμένο από όλα τα υβριδικά συστήματα - και αυτό που χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητά μας. Τα πλήρως υβριδικά αυτοκίνητα κινούνται μόνο με τον ηλεκτροκινητήρα, μόνο με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ή και με τους δύο. Υπό κανονικές συνθήκες, κατά την εκκίνηση και την οδήγηση σε χαμηλές ταχύτητες, το αυτοκίνητο τροφοδοτείται αθόρυβα από τον ηλεκτροκινητήρα μόνο, χωρίς να παράγει εκπομπές CO2 και χωρίς να καταναλώνει καύσιμα. Ο κινητήρας καύσεως αναλαμβάνει απρόσκοπτα σε υψηλότερες ταχύτητες και, όταν χρειαστεί, ο ηλεκτρικός κινητήρας παρέχει επιπλέον ισχύ (π.χ. κατά την επιτάχυνση). Ένα πλήρως υβριδικό σύστημα επιλέγει έξυπνα την πιο κατάλληλη πηγή ισχύος και συλλαμβάνει περισσότερη ενέργεια μέσω του συστήματος ανακύκλωσης της ισχύος πέδησης για τη φόρτιση της μπαταρίας, η οποία τροφοδοτεί τον ή τους ισχυρούς ηλεκτροκινητήρες του αυτοκινήτου.

8.2.4 Τύποι υβριδικών συστημάτων

Οι βασικοί τύποι υβριδικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται από τις αυτοκινητοβιομηχανίες είναι τρεις, ανάλογα με τη διάταξη των μηχανικών τους μερών: παράλληλη, σειριακή και συνδυασμένη.

8.2.4.1 Παράλληλη διάταξη

Στον συγκεκριμένο τύπο, ο κινητήρας είναι η κύρια πηγή ισχύος και ο ηλεκτροκινητήρας συνεισφέρει όποτε χρειάζεται. Ο κινητήρας λειτουργεί σε κάθε περίπτωση, με το ηλεκτρικό μοτέρ, το οποίο παρέχει τη μέγιστη ροπή του από τις 0 σ.α.λ., να τον υποβοηθεί στις εκκινήσεις και στις επιταχύνσεις, στις περιπτώσεις δηλαδή όπου χρειάζεται περισσότερη ενέργεια. Η παράλληλη διάταξη είναι η πιο απλή, και αυτό διότι προσαρμόζεται ένας ηλεκτροκινητήρας με τις μπαταρίες του σε ένα συμβατικής τεχνολογίας αυτοκίνητο.

8.2.4.2 Σεριακή διάταξη

Εδώ, η ενέργεια για την κίνηση του αυτοκινήτου προέρχεται αποκλειστικά από τον ηλεκτροκινητήρα, όπως ακριβώς και στα αμοιγώς ηλεκτρικά οχήματα. Ο συμβατικός κινητήρας απλώς δίνει κίνηση σε μια γενήτρια η οποία φορτίζει τις μπαταρίες του συστήματος. Το όλο σύστημα είναι ίδιο με αυτό ενός ηλεκτρικού οχήματος, η ύπαρξη όμως του συμβατικού κινητήρα το καθιστά υβριδικό.

68

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

8.2.4.3 Συνδυασμένη διάταξη

Ο ηλεκτροκινητήρας κινεί το όχημα από την εκκίνηση και στις πολύ χαμηλές ταχύτητες. Όσο η ταχύτητα αυξάνει, συμβατικός κινητήρας και ηλεκτρικό μοτέρ λειτουργούν συνδυαστικά παρέχοντας την απαιτουμενη ισχύ. Η διάταξη αυτή είναι και η πιο πολύπλοκη, περιλαμβάνοντας μια συσκευή διαχωρισμού ισχύος και γενήτρια. Ο κινητήρας, εκτός από το αυτοκίνητο κινεί και τη γενήτρια του ηλεκτροκινητήρα.

Το 1899, ο Φερδινάνδος Πόρσε, νεαρός μηχανικός τότε στη Jacob Lohner & Co., κατασκευάζει το πρώτο υβριδικό αυτοκίνητο.

Το 1900, ο Henri Pieper, κατασκευαστής αυτοκινήτων από το Βέλγιο παρουσιάζει ένα υβριδικό όχημα με ηλεκτροκινητήρα, μπαταρίες κι ένα μικρό βενζινοκινητήρα.

Το 1901, η Jacob Lohner & Co., παράγει το πρώτο Lohner Porsche, βασισμένο στο πρωτότυπο του Πόρσε.

Το 1907 κατασκευάζεται το γαλλικό υβριδικό AL, από την L'Energie Electro-Mécanique.

69

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το 1917 κατασκευάζεται το Wood's Dual Power Car, από την ομώνυμη εταιρεία στο Σικάγο.

Από τότε έπρεπε να περιμένουμε μέχρι το 1969 για το General Motors XP-883, με επόμενο το Microdot, σχεδιασμένο από τον William Towns.

Το 1986 παρουσιάζεται το Twike, σχεδιασμένο από μια ομάδα Ελβετών φοιτητών. Το όχημα κινείται με ηλεκτροκινητήρα ή με πετάλια σαν ποδήλατο, ενώ εξακολουθεί να παράγεται σε περιορισμένο αριθμό ακόμα και σήμερα.

Την ίδια χρονιά η Honda παρουσιάζει την υβριδική Gaselle κατασκευασμένη στο χέρι από τον Sarabjit Gandhi για την Expo 1986 του Βανκούβερ. Ο ίδιος ο Sarabjit οδήγησε το δημιούργημά του από τη Νέα Υόρκη στο Βανκούβερ – μια απόσταση 8050 χλμ- σε 16 μέρες.

Από το 1986 μέχρι το 1997, που εμφανίζεται στην ιαπωνική αγορά το Toyota Prius (με επόμενο το Honda Insight, το 1999), κατασκευάσθηκαν κάποια υβριδικά λεωφορεία και φορτηγά από την Hino, τη Nissan, την Isuzu και την Toyota.

2010..........

70

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

υβριδικό Audi Q5

Διαθέσιμη είναι πλέον και στη χώρα μας η υβριδική έκδοση του Q5. Το SUV Της Audi διαθέτει έναν δίλιτρο TFSI κινητήρα με απόδοση 211 PS που συνεργάζεται σε παράλληλη διάταξη με έναν ηλεκτροκινητήρα ισχύος 45 PS. Η συνδυασμένη απόδοση του υβριδικού Q5 φτάνει τους 245 PS και τα 48,0 kgmροπής ενώ από πλευράς επιδόσεων τα 0-100 km/h επιτυγχάνονται σε 7,1 sec με την τελική ταχύτητα να αγγίζει τα 222 km/h. Όσο για την μέση τυποποιημένη κατανάλωση δεν ξεπερνά τα 7 λίτρα ανά 100 km με τις εκπομπές CO2 να περιορίζονται έως τα 160 g/km. H μετάδοση της κίνησης περνά από το κιβώτιο Tiptronic με τις 8 σχέσεις και στους τέσσερις τροχούς. Οι μπαταρίες με τις οποίες εξοπλίζεται το Q5 Hybrid είναι τύπου λιθίου-ιόντων και μπορεί να κινηθεί αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια για περίπου 3 km (με μέση ωριαία 60 km/h).

Peugeot 3008 Hybrid4: Το πρώτο υβριδικό μαζικής παραγωγής με κινητήρα ντίζελ

Το όνομα αυτού, 3008 Hybrid4. Το γαλλικό crossover φιλοξενεί κάτω από το εμπρός καπό του έναν αποδοτικό και οικονομικό σε κατανάλωση 2λιτρο τουρμποντίζελ κινητήρα, με απόδοση 163 ίππων, ο οποίος μεταφέρει την παραπάνω ισχύ μέσω ενός αυτοματοποιημένου 6τάχυτου κιβωτίου στους εμπρός τροχούς. Την ίδια στιγμή, ένας συμπαγής σε μέγεθος

71

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

ηλεκτροκινητήρας, με μέγιστη απόδοση 37 ίππων, μεταφέρει κάτι παραπάνω από 200 Nm ροπής στους πίσω τροχούς. Έτσι, το νέο 3008 Hybrid4 είναι ένα οικονομικό και ταχύ τετρακίνητο, ανάλογα με το επιλεχθέν πρόγραμμα λειτουργίας των κινητήριων συνόλων, crossover μοντέλο της μεσαίας κλάσης, με συνδυασμένη ισχύ 200 ίππων και ροπή της τάξης των 500 Nm (200 Nm από τον ηλεκτροκινητήρα + 300 Nm από τον 2λιτρο κινητήρα). Ο οδηγός έχει στη διάθεση του τέσσερα διαφορετικά προγράμματα λειτουργίας του όλου «πακέτου» που ενεργοποιούνται μέσω του σχετικού διακόπτη. Στη θέση «Auto», η κεντρική μονάδα ελέγχου επιλέγει αυτοβούλως τον τρόπο και το χρόνο λειτουργίας ανάμεσα στις δύο κινητήριες μονάδες, με βασικό γνώμονα την οικονομία καυσίμου, στη «ZEV» ενεργός είναι μόνο ο ηλεκτροκινητήρας, εξασφαλίζοντας μια αυτονομία κίνησης της τάξης των 4,5 χλμ., στη «4WD» η παροχή ισχύος προέρχεται και από τις δύο μονάδες, ενώ στη «Sport» οι τελευταίες αποδίδουν κάθε ικμάδα των δυνατοτήτων τους, με κριτήριο της επιδόσεις. Αξίζει να προσθέσουμε εδώ πως η παραχθείσα ενέργεια (αλλά και εκείνη που ανακτάται μέσω της πέδησης) αποθηκεύεται στους συσσωρευτές νικελίου μετάλλου του υδριδίου, που βρίσκονται κάτω από το δάπεδο του χώρου φόρτωσης προσθέτοντας -όπως είναι αναμενόμενο- σε βάρος 120 επιπλέον κιλά. Σύμφωνα με τη γαλλική εταιρεία, το νέο 3008 Hybrid4 επιτυγχάνει μέση κατανάλωση καυσίμου της τάξης των μόλις 3,8 λίτρων για κάθε 100 χλμ., με τις εκπομπές ρύπων να περιορίζονται στα μόλις 99 gr./χλμ. Όσο για τις επιδόσεις, σημειώστε πως το τυπικό «0-100» ολοκληρώνεται μέσα σε 8,8 δλ. και η τελική ταχύτητα ανέρχεται στα 209 χλμ./ώρα.

VW, υβριδικό Golf GTE με 200 άλογα(;)

72

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Μία plug-in υβριδική έκδοση του Golf τέλη του χρόνου θα πλαισιώσει τις υπάρχουσες εκδόσεις GTI και GTD…

Την σειρά των κορυφαίων εκδόσεων αναμένεται να ενισχύσει η VW εισάγοντας τα λογότυπα GTE (το E από το Electric) πλαισιώνοντας τα βενζινοκίνητα Golf GTI και Golf GTD. Το ταχύτερο υβριδικό Golf δοκιμάζεται ήδη στους δρόμους της Γερμανίας και θα το δούμε στους δρόμους τέλη του έτους.

Προς το παρόν δεν υπάρχει κάτι επίσημο αλλά σύμφωνα με πληροφορίες μας το Golf GTE θα συνδυάζει κινητήρα 1.4 TSI με 150 ίππους με ηλεκτροκινητήρα 80 kW (109 PS). Χάρη στις μπαταρίες 8,8 kWh η θεωρητική αυτονομία θα φτάνει τα 70 km ενώ χάρη στην παράλληλη διάταξη (με μηχανισμό αποσύμπλεξης του TSI, όπως στο Audi Q5 Hybrid) θα επιτρέπεται καθαρά ηλεκτροκίνηση με ταχύτητα πάνω από 100 km/h.

Ωστόσο, η plug in διάταξη του Golf GTE θα παραπέμπει περισσότερο σε εκείνη του Audi A3 e-tron που θα πωλείται επίσης τέλη 2014. Οι επιδόσεις θα είναι κάτι παραπάνω από ικανοποιητικές μιας και η συνδυασμένη ισχύς των 204 PS/350 Nm θα εξασφαλίζει 0-100 σε 7,6 sec και τελική πάνω από 210 km/h ενώ η κίνηση θα περνά στους εμπρός τροχούς μέσω κιβωτίου διπλού συμπλέκτη 6 σχέσεων.

Ακόμη πιο εντυπωσιακά ακούγονται τα νούμερα της μέσης τυποποιημένης κατανάλωσης στα 1,25 km/h καθώς και η εκπομπή CO2 στα 35 g/km! Όπως γίνεται αντιληπτό οι απίστευτες τιμές οφείλονται κυρίως στην δυνατότητα ηλεκτροκίνησης του Golf GTE για μεγάλη απόσταση καθώς αυτές -μαζί με την εκπομπή ρύπων- υπολογίζονται με τον απαρχαιωμένο πλέον κύκλο NEDC.

8.3 Υβριδικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου Καθώς τα HEV κερδίζουν έδαφος, η τεχνολογία των κυψελών καυσίμου (fuel cells) στα οχήματα αρχίζει να αποκτά ενδιαφέρον. Οι κυψέλες καυσίμου με υδρογόνο χρησιμοποιούνται εδώ και καιρό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε διαστημικές εφαρμογές και ως βοηθητικές μονάδες παραγωγής ενέργειας σε

73

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

περίπτωση αιχμής. Οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω χημικής αντίδρασης μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου χωρίς να παράγουν βλαβερές εκπομπές. Ουσιαστικά, οι κυψέλες καυσίμου είναι ηλεκτροχημικές συσκευές που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια μιας 45 αντίδρασης απευθείας σε ηλεκτρική. Η βασική φυσική δομή μιας κυψέλης καυσίμου (Σχήμα 3.5) αποτελείται από μια λεπτή μεμβράνη ηλεκτρολύτη που έρχεται σε επαφή με μια πορώδη άνοδο από τη μια πλευρά και μια πορώδη κάθοδο από την άλλη. Μια σχηματική αναπαράσταση κυψέλης καυσίμου, με τα αντιδρώντα και τα παράγωγα καθώς και η πορεία των ιόντων διαμέσου της κυψέλης, φαίνεται παρακάτω.

Σχηματική αναπαράσταση λειτουργίας μιας κυψέλης καυσίμου Σε μια συνήθη κυψέλη καυσίμου τα καύσιμα αέριας μορφής (π.χ. υδρογόνο) τροφοδοτούνται συνεχώς προς την άνοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και ένα οξειδωτικό (π.χ. οξυγόνο) τροφοδοτείται προς την κάθοδο (θετικό ηλεκτρόδιο). Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στα ηλεκτρόδια για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Μια κυψέλη καυσίμου, αν και έχει στοιχεία και χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά μιας μπαταρίας, διαφέρει με αυτήν αρκετά. Η μπαταρία είναι μονάδα αποθήκευσης ενέργειας. Η μέγιστη διαθέσιμη ενέργεια καθορίζεται από την ποσότητα της χημικής ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Η μπαταρία θα σταματήσει να παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν η χημική της ενέργεια καταναλωθεί, δηλαδή όταν αυτή αποφορτιστεί.

Η δομή μιας κυψέλης καυσίμου Στα υβριδικά οχήματα κυψελών καυσίμου (FCVs), (Σχήμα 3.7), το

74

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

υδρογόνο αποθηκεύεται σε δεξαμενές καυσίμου που βρίσκονται επί του οχήματος και η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την κυψέλη καυσίμου τροφοδοτεί μια μπαταρία που ενεργοποιεί τον ηλεκτροκινητήρα που δίνει κίνηση στους τροχούς. Όσο λοιπόν είναι γεμάτη η δεξαμενή με το υδρογόνο, η αντίδραση οξυγόνου υδρογόνου θα εξακολουθεί να υφίσταται στην κυψέλη, οπότε και η μπαταρία θα φορτίζεται και το όχημα θα κινείται. Τα FCVs μπορεί να είναι δυο φορές πιο αποδοτικά από τα αντίστοιχα συμβατικού τύπου. Μπορούν επίσης να εξοπλιστούν με άλλες σύγχρονες τεχνολογίες για αύξηση της απόδοσης, όπως συστήματα ανάκτησης ισχύος κατά το φρενάρισμα που ‘αιχμαλωτίζουν’ την ενέργεια που χάνεται στο φρενάρισμα και την

αποθηκεύουν σε μια μεγάλων διαστάσεων μπαταρία.

Το Toyota Fine-X που παρουσιάστηκε στην 39η έκθεση στο Τόκυο είναι παράδειγμα αυτού του είδους της επαναστατικής, υψηλά αποδοτικής δημιουργίας. Χρησιμοποιώντας μια συμβατική κυψέλη καυσίμου κάτω από το δάπεδο του αυτοκινήτου και τέσσερις ηλεκτροκινητήρες στους τροχούς, το Fine-X προσφέρει άνεση στην εσωτερική καμπίνα.

Toyota Fine-X

75

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Λεωφορείο με κυψέλες καυσίμου Το τετρακίνητο FCX Concept αποτελεί την τελευταία (και πλέον εξελιγμένη) έκδοση της μακράς σειράς των πειραματικών “κυψελωτών” FCX και αποτελεί φορέα για όλες εκείνες τις καινοτόμες τεχνολογίες που ανακοινώθηκαν από τη Honda τους τελευταίους μήνες. Για παράδειγμα, στην κυψέλη του έχει ενσωματωθεί η τεχνολογία εκείνη που παρέχει δυνατότητα λειτουργίας σε υπομηδενικές θερμοκρασίες περιβάλλοντος (και συγκεκριμένα έως τους -20 οC ) ενώ αξίζει να σημειωθεί ότι παρά το γεγονός ότι οι εξωτερικές της διαστάσεις είναι αρκετά μικρές, είναι ταυτόχρονα και η ισχυρότερη της ιστορίας των FCX, αποδίδοντας 100kW. Για να καταφέρει η Honda να λειτουργεί την κυψέλη στους -20 οC άλλαξε τη συνήθη - μέχρι τότε – οριζόντια ροή υδρογόνου και αέρα, στο εσωτερικό της κυψέλης, αντικαθιστώντας τη με μια κατακόρυφη. Τα δυο συνεργαζόμενα αέρια κινούνται, έτσι, με κατεύθυνση από την κορυφή της κυψέλης προς τον πυθμένα της – το αποτέλεσμα είναι να απομακρύνεται, λόγω της βαρύτητας, το παραγόμενο νερό από τα στοιχεία της κυψέλης και να καταλήγει στον πυθμένα, απ’ όπου και απορρέει προς το εξωτερικό. Αντίθετα, στις συμβατικές κυψέλες οριζόντιας ροής, η παραμονή του νερού στις επιφάνειες των στοιχείων οδηγεί σε παγοποίηση, άρα και αδρανοποίηση της κυψέλης. Με αυτά τα 100kW, η κυψέλη υδρογόνου τροφοδοτεί τρεις κινητήρες: έναν κεντρικό των 80 kW για τους πρόσθιους τροχούς (στους οποίους και μεταδίδει την κίνηση του μέσω συστήματος υποπολλαπλασιασμού και αρθρωτών ημιαξονίων) και δυο μικρούς των 25 kW - “τύπου in-hub/εσωτερικού ρότορα”- τοποθετημένους (“έκκεντρα”) στο εσωτερικό των πίσω τροχών.

76

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Οι μικροί “in-hub” ηλεκτροκινητήρες των πίσω τροχών, ισχύος 25kW ο καθένας.

Το τετρακίνητο FCX Concept της Honda Στο παρακάτω Σχήμα 3.13 παρουσιάζεται το πλαίσιο και τα ηλεκτρομηχανικά μέρη του FCX Concept. Οι δυο μικροσκοπικές δεξαμενές χωρούν τη διπλάσια (τουλάχιστον) ποσότητα υδρογόνου – για δεδομένη πίεση -, χάρη στο υλικό απορρόφησης το οποίο διαθέτουν στο εσωτερικό τους. Η κεντρική “ραχοκοκαλιά” δεν είναι άλλη από τη μικροσκοπική (αλλά πανίσχυρη) κυψέλη καυσίμου.

Το πλαίσιο και τα ηλεκτρομηχανικά μέρη του FCX Concept 8.4 Υβριδικά Υδραυλικά Οχήματα Ένα υδραυλικό υβριδικό όχημα χρησιμοποιεί υδραυλικά και μηχανικά στοιχεία αντί για ηλεκτρικά. Μια αντλία μεταβλητής μετατόπισης αντικαθιστά τον κινητήρα/γεννήτρια και ένας υδραυλικός συσσωρευτής (που αποθηκεύει ενέργεια στη μορφή υψηλά συμπιεσμένου αερίου αζώτου) αντικαθιστά τις μπαταρίες. Ο υδραυλικός συσσωρευτής, ο οποίος είναι υποχρεωτικά

77

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

δεξαμενή πίεσης, είναι ενδεχομένως φτηνότερος και μεγαλύτερης διάρκειας από τις μπαταρίες. Η υδραυλική υβριδική τεχνολογία αναπτύχθηκε από την εταιρεία Volvo Flygmotor και χρησιμοποιήθηκε πειραματικά σε λεωφορεία από τις αρχές του 1980 και παραμένει ακόμα μια ενεργή περιοχή ερευνητικά. Η αρχική σύλληψη είχε να κάνει με έναν τεράστιο σφόνδυλο για αποθήκευση συνδεδεμένο σε ένα υδροστατικό κιβώτιο αλλά αργότερα μετατράπηκε σε απλούστερο σύστημα κάνοντας χρήση ενός υδραυλικού συσσωρευτή συνδεδεμένου σε μια υδραυλική αντλία. Αυτό το σύστημα αναπτύχθηκε επίσης από την εταιρία Eaton αλλά και από άλλες σε βαρέος τύπου οχήματα όπως λεωφορεία, φορτηγά και στρατιωτικά οχήματα. Ένα παράδειγμα είναι το Ford F-350 Mighty Tonka το οποίο έκανε την εμφάνιση του το 2002. Το σύστημα αυτό στο συγκεκριμένο φορτηγό του δίνει τη δυνατότητα επιτάχυνσης σε ταχύτητες αυτοκινητόδρομου.

Ford F-350 Mighty Tonka Ένα από τα ισχύοντα υδραυλικά συστήματα σε υβριδικά οχήματα είναι το λεγόμενο Υδραυλικό Βοηθητικό Σύστημα Προώθησης (Hydraulic Launch Assist) της εταιρίας Eaton. Το υδραυλικό αυτό σύστημα χρησιμοποιεί σύστημα ανάκτησης ισχύος κατά το φρενάρισμα. Σε αντίθεση με τα άλλα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τα οποία χρησιμοποιούν σύστημα ανάκτησης ισχύος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας την οποία την αποθηκεύουν σε μια μπαταρία για χρήση από τον ηλεκτροκινητήρα, το υδραυλικό υβριδικό σύστημα ανακτά την ενέργεια στη μορφή πεπιεσμένου υδραυλικού ρευστού. Το HLA σύστημα κάνει χρήση ενός αναστρέψιμου κινητήρα/αντλίας που είναι συνδεδεμένος στον άξονα μετάδοσης κίνησης μέσω ενός συμπλέκτη και δυο συσσωρευτών. Όταν ο οδηγός πατάει το φρένο, η αντλία/κινητήρας ωθεί το υδραυλικό ρευστό από έναν χαμηλής πίεσης συσσωρευτή σε έναν υψηλής πίεσης συσσωρευτή, αυξάνοντας την πίεση του αερίου αζώτου στα 5000 psi. Κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης, το HLA σύστημα αλλάζει από τη λειτουργία της αντλίας στη λειτουργία του κινητήρα. Το αέριο άζωτο ωθεί το υδραυλικό ρευστό πίσω στον συσσωρευτή χαμηλής πίεσης και ο κινητήρας εφαρμόζει ροπή στον άξονα μετάδοσης κίνησης διαμέσου του συμπλέκτη. Το υδραυλικό υβριδικό όχημα χρησιμοποιεί την υδραυλική ενέργεια για την επιτάχυνση προώθησης, κάτι το οποίο οδηγεί σε σημαντική μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και σε βελτιωμένη επιτάχυνση χάρη στη μεγάλη ισχύ των υδραυλικών συστημάτων.

78

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Το Υδραυλικό Βοηθητικό Σύστημα Προώθησης σε υδραυλικό υβριδικό όχημα 8.5 Υβριδικά Πνευματικά Οχήματα Αέρας σε συμπιεσμένη μορφή μπορεί να αποτελέσει μέσον για την προώθηση ενός υβριδικού οχήματος με συμπιεστή βενζίνης (gasoline compressor) για να παρέχει την ισχύ. Η M.D.I.(Moteur Developpement International) στη Γαλλία παράγει τέτοια οχήματα αέρος

Το Minicat της M.D.I Το σύστημα είναι παρόμοιο ενός υβριδικού-ηλεκτρικού οχήματος από την άποψη ότι η ενέργεια που προκύπτει από το φρενάρισμα δεσμεύεται και αποθηκεύεται για την ενίσχυση του κινητήρα κατά τη διάρκεια της 54 επιτάχυνσης. Μια άλλη εταιρία από την Κορέα, η Energine, κατασκεύασε επίσης όχημα που κινείται με συμπιεσμένο αέρα. Ο κινητήρας, που προωθεί το συγκεκριμένο πνευματικό υβριδικό όχημα λειτουργεί δίπλα σε έναν ηλεκτροκινητήρα. Το σύστημα εξαλείφει την ανάγκη για καύσιμα, κάνοντας το όχημα μη ρυπογόνο, και ελέγχεται από υπολογιστή που βρίσκεται μέσα στο όχημα και διαχειρίζεται την ακριβή λειτουργία του κινητήρα συμπιεσμένου αέρα και του ηλεκτροκινητήρα. Ο συμπιεσμένος αέρας οδηγεί τα έμβολα που δίνουν την τελική κίνηση στους τροχούς. Ο αέρας συμπιέζεται χρησιμοποιώντας έναν μικρό κινητήρα που τροφοδοτείται από μια 48-volt μπαταρία, η οποία τροφοδοτεί και τον συμπιεστή αέρα και τον ηλεκτροκινητήρα. Όταν ο αέρας συμπιεστεί, αποθηκεύεται σε

79

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

μια δεξαμενή που βρίσκεται επί του οχήματος. Ο συμπιεσμένος αέρας χρησιμοποιείται όταν το όχημα απαιτεί αρκετή ισχύ, όπως κατά τη διάρκεια της εκκίνησης και της επιτάχυνσης. Ο ηλεκτροκινητήρας μπαίνει σε λειτουργία όταν το όχημα έχει αποκτήσει σταθερή ταχύτητα. Το σύστημα είναι εύκολο στην κατασκευή του και μπορεί να προσαρμοστεί σε οποιοδήποτε συμβατικό σύστημα κινητήρα. Είναι ένα σύστημα με δυο ξεχωριστούς κινητήρες που λειτουργούν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, και οι δυο όμως τη στιγμή που είναι πιο αποδοτικοί.

Lexus LS 600h / LS 600h L Η Lexus εισήγαγε το μοντέλο LS 600h L (UVF46), το πρώτο με κινητήρα V8 πλήρως υβριδικό όχημα, στο New York Auto Show, το 2006. Το LS 600h L είναι εξοπλισμένο με το σύστημα Lexus Hybrid Drive, που είναι ουσιαστικά το σύστημα Synergy που έχει αναπτύξει η Toyota και για το οποίο έχει γίνει λόγος. Το σύστημα αυτό της Lexus χαρακτηρίζεται από τον 5.0 L 2UR-FSXE V8 κινητήρα που συνεργάζεται με τον υψηλής ισχύος ηλεκτροκινητήρα και τη συστοιχία των NiMH μπαταριών. Η συνολική ισχύς του συστήματος φτάνει τα 438 hp (327 kW), ισχύς συγκρίσιμη με αυτήν των V12 sedan, όπως της BMW 760Li (η οποία επίσης παράγει 438 hp). Ο ηλεκτροκινητήρας είναι τριφασικός, μόνιμου μαγνήτη, AC σύγχρονος στα 650 V και μεταφέρει παραπάνω από 160 kW (215 hp).

Το υβριδικό Lexus LS 600h

80

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

Τώρα, φανταστείτε πως το Solaris Urbino 18 Hybrid είναι ένα Prius που μπορεί να φιλοξενήσει στο εσωτερικό του άνετα 51 καθήμενους ή 161 όρθιους και καθήμενους συνολικά επιβάτες σε ξεχειλωμένες διαστάσεις. Η αρχή λειτουργίας του είναι ακριβώς ίδια. Κινητήρια δύναμή του είναι ένας Εuro 5 Diesel 6.7 λίτρων απόδοσης 250 ίππων (η Solaris δεν μας έχει δώσει ακριβής συνδυασμένη ισχύς των 2 κινητήρων) και 1008Νm ροπής στις 1200-1600 rpm με την κωδική ονομασία Cummins ISB6.7 250H. Ο κινητήρας έχει προσαρμοστεί για χρήση στο υβριδικό σύστημα και διαφέρει από τον ”απλό” diesel λόγω του ειδικού λογισμικού και την απουσία της μίζας το οποίο ”παίρνει” μπροστά από τις μπαταρίες του ηλεκτροκινητήρα. Βιβλιογραφία

81

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

1. Κινητήριες Μηχανές Ι Γ.Φ. Δανιήλ 2. Κινητήριες Μηχανές ΙΙ Γ.Φ. Δανιήλ 3. Μηχανές εσωτερικής Καύσης Ι Αγερίδης Γεώργιος, Καραμπίλας Πέτρος, Ρώσσης Κυριάκος 4. Μηχανές εσωτερικής Καύσης ΙΙ Καραπάνος Χαράλαμπος, Κοτσιλιέρης Ανάργυρος, Κουντουράς Λίνος 6. Αυτοκίνητα και Μηχανήματα Τεχνικών Εργων

Κουζέλης Θεόδωρος, Παναγιωτίδης Παναγιώτης 7. Αυτοκίνητο: Σύγχρονη Τεχνολογία και Εφαρμογές

Δρόσος Ιωάννης, Χατζηδάκης Εμμανουήλ 8. Μηχανολογία Αυτοκινήτου Καραμουσαντάς Δημήτρης, Καραγιαννίδης Αβραάμ 9. Ελληνικό Ινστιτούτο Ηλεκτροκίνητων Αυτοκινήτων – ΕΛ.ΙΝ.Η.Ο 2009 10. Ηλεκτρικά Αυτοκίνητα, Γιώργος Εμμανουηλίδης 2011 11. Ημερίδα Πετρελαιοκίνησης, Μήτσης Γιώργος 1ο ΕΠΑΛ Αθήνας 2013 12. Πτυχιακή εργασία: «Χρήση κινητήρων DIESEL για τη παραγωγή ενέργειας στην

Ελλάδα», Γαλανοπούλου Αγγελική, Ηράκλειο 2011 13. Μηχανές Εσωτερικής Καύσης, Πεχλιβάνογλου Γιώργος 14. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΝΕΑΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ

ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ ΣΤΗΝ ΠΙΕΣΗ ΚΑΥΣΗΣ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ, ΚΟΥΚΟΡΑΒΑΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ-ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, ΑΘΗΝΑ 2013 15. Ανασκόπηση τεχνολογιών υβριδικών οχημάτων με ηλεκτροκινητήρα και

εμβολοφόρο Μ.Ε.Κ., ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Σ. ΒΑΜΒΑΡΑΠΗΣ, Αθήνα 2007 16. Διπλωματική Εργασία, Ζερβάκος Αθανάσιος 17. Μηχανές εσωτερικής Καύσης, τετράχρονη Λειτουργία, 1ο ΕΠΑΛ Αμαλιάδας,

2012-2013 18. Τα Υβριδικά Αυτοκίνητα στην εξελικτική πορεία της νέας τεχνολογίας των

οχημάτων, HELECO, Σαφάκας Αθανάσιος, Νέγκας Διονύσιος 19. Υβριδικά συστήματα αυτοκινήτων: οδήγηση ηλεκτρικών κινητήρων, Κάττος

Ανδρέας, Χανιά 2010 20. Καύση υδρογόνου σε εμβολοφόρες ΜΕΚ 21. Ανάπτυξη μεθοδολογίας προσομοίωσης λειτουργίας και διαχείρισης ενέργειας

υβριδικών ηλεκτροκίνητων οχημάτων, Παπαζαχαρόπουλος Κώστας, Αθήνα 2012 22. http://www.rx8antiforum.gr/t763-topic 23. http://tzimopoulos-engineering.blogspot.gr/2013/04/video-wangel.html 24. Η ιστορία του αυτοκινήτου, χθές – σήμερα – αύριο, 1ο ΕΠΑΛ Ελασσόνας,2013 25. http://www.otherside.gr/2012/11/istoria-ilektrikou-autokinitou/ 26. http://www.econews.gr/2011/12/27/ilektriko-autokinito-istoria/ 27. http://in-fo-stires.blogspot.gr/2014/03/blog-post_8067.html 28. http://wwwmatia.blogspot.gr/2012/02/1908.html 29. http://toautokinhto.blogspot.gr/ 30. http://toautokinhto.blogspot.gr/ 31. http://www.autoblog.gr/2012/09/21/audi-future-lab-mobility/ 32. http://www.4troxoi.gr/default.php?pname=Article&cat_id=8&art_id=6610 33. http://www.galsnguys.gr/2013/03/ 34. http://us1.webpublications.com.au/static/images/articles/i544/54406_00mg.jpg 35. http://users.sch.gr/imarinakis/complex_car.htm

82

Η Ιστορία του Αυτοκινήτου και των Μηχανών

36. http://www.rallycar.gr/2012/10/12/ yvridiko-aytokinito-kyria-meri/ 37. http://carshybrid.gr/-main-parts-of-the-hybrid-system- 38. http://www.pemptousia.gr/2012/07/ 39. http://www.lexus.gr/hybrid/#/GoodBetterBest

83