Có vẻ như mỗi khi một mô hình hybrid mới được ra mắt hoặc một mô hình hiện tại được cập nhật, sẽ có một số chỉnh sửa hoặc cập nhật nhỏ chỉ cung cấp một sự thúc đẩy nhỏ nhất so với đối thủ cạnh tranh ... chỉ đủ cho mục đích tiếp thị, và những cải tiến như vậy được tôn vinh không có kết thúc. Nhưng không có lý do gì để khinh thường - khi nói đến tác động môi trường và bảo tồn năng lượng, mọi thứ đều thực sự hữu ích.
Nhưng vì những cột mốc quan trọng này đã được ca ngợi trong những năm qua, một kỹ sư người Đức và nhóm các nhà phát triển Thụy Sĩ của anh ấy đã phải vất vả ... kể từ trước khi chiếc xe hybrid bắt đầu phát triển từ đáng sợ sang thời thượng đến phổ biến. Và kết quả không giống như bất cứ điều gì mà bất cứ ai có thể dự đoán sẽ hoàn toàn có thể xảy ra. Vì vậy, không có gì khó tin khi sự đổi mới tốt nhất trong công nghệ hybrid trong nhiều năm, với nguồn gốc xuất phát từ rất lâu trước khi hệ dẫn động hybrid hiện tại được sử dụng rộng rãi, đã được tiết lộ đúng lúc, khi xe hybrid và xe điện (mặc dù đang bán chạy đã từng) đã đến hạn thanh toán một khoản phí mới.
Động cơ Hüttlin ra mắt công chúng tại Triển lãm Ô tô Geneva vào tháng 3 năm 2011, được đặt trên một gian trưng bày giữa các triển lãm công nghệ thân thiện với môi trường khác, và được báo cáo là đã thu hút một lượng lớn sự chú ý theo cách mà chỉ một động cơ nhôm hình cầu mới có thể làm được. Vì vậy, chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách khiến Tiến sĩ Hüttlin và Innomot AG, nhóm nghiên cứu đằng sau động cơ Hüttlin, khiến chúng ta hoài nghi và giả định rằng hình dạng thực sự là khả năng thực tế nhất cho mục đích của nó. Ngay cả khi thiết kế hình cầu sáng bóng có chút điên rồ, thì khoa học vẫn có vẻ vững chắc và các số liệu thống kê rất ấn tượng.
Động cơ hình cầu Hüttlin (hay "kugelmotor") có nhiều lợi ích của một chiếc xe điện mà không có những nhược điểm chung, chẳng hạn như những hạn chế của cơ sở hạ tầng sạc và những gì mà các nhà phê bình xe điện gọi là "sự lo lắng về phạm vi", nỗi sợ hãi lan tỏa rằng pin sẽ cạn kiệt trước khi có sạc và nếu không có xăng dự phòng, người lái sẽ bị mắc kẹt. Hơn nữa, các đặc tính hiệu quả hybrid điển hình - chẳng hạn như trọng lượng thấp hơn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm tác động đến môi trường - đã được cải thiện. Động cơ hình cầu Hüttlin cho thấy lời hứa rằng nó có thể cung cấp sự thúc đẩy cần thiết để đưa công nghệ hybrid lên một tầm cao mới và bằng cách khắc phục những hạn chế về phạm vi, có thể giúp xe điện được chấp nhận rộng rãi.
Động cơ hình cầu Hüttlin sẽ trông giống như một cách ngốc nghếch khi tự mình lăn lộn dưới mui xe, nhưng đừng lo lắng:nó được thiết kế để trở thành một phần của hệ thống, không phải là một nguồn điện độc lập.
"Bộ mở rộng phạm vi" về cơ bản là thứ để phân biệt xe hybrid với xe chạy điện thuần túy. Đó là nguồn năng lượng bổ sung cho phép hybrid vượt qua giới hạn khả năng sử dụng của một chiếc điện. Vì phạm vi thường được coi là một trong những mối quan tâm chính khiến ô tô điện không được chấp nhận rộng rãi, sự khác biệt này đóng một vai trò quan trọng trong cách nhìn nhận hai loại phương tiện này.
Tuy nhiên, việc tìm kiếm một bộ mở rộng phạm vi đáng tin cậy không hoàn toàn đơn giản như xem qua các quảng cáo ở mặt sau của các tạp chí dành cho nam giới. Trong những chiếc xe hybrid ban đầu, bộ mở rộng phạm vi chỉ đơn giản là một động cơ xăng hiệu quả giúp động cơ điện chịu tải và thiết kế trông giống như một động cơ thông thường:một máy phát điện cung cấp nước trái cây để bơm một trục, đến lượt nó, di chuyển phần còn lại của các bộ phận của động cơ, có chu trình đốt cháy nhiên liệu đang diễn ra. Nhiều xe hybrid trên đường ít nhiều vẫn hoạt động như vậy, mặc dù các nhà sản xuất khác nhau có thể nhấn mạnh, nói rằng "tính bình thường" hơn hiệu quả, với hệ thống truyền động của xe được thiết kế để ưu tiên một nguồn điện thay vì nguồn khác. (Mặc dù công nghệ hybrid đã có một chặng đường dài chỉ trong vài năm, nhưng các tùy chọn bố cục cơ bản vẫn không thay đổi nhiều.)
Tuy nhiên, giờ đây, các loại động cơ khác nhau đang được phát triển để giúp đẩy trò chơi đi cùng, và đang thử nghiệm giới hạn khả năng của xe hybrid. Một số bộ mở rộng phạm vi chạy ở một clip không đổi; những người khác chỉ đá khi động cơ điện cần một chút kích thích. Một số thiết kế vẫn khá đơn giản, lấy cảm hứng từ công nghệ ô tô truyền thống. Và những người khác, như chúng ta đã thấy ... tốt, họ ở ngoài kia.
Tiến sĩ Hüttlin và nhóm của ông đã đưa ra một thiết kế mới phù hợp với các nguyên tắc thiết kế động cơ đã được thiết lập và chấp nhận. Thay vì gói thiết kế của mình xung quanh các cơ khí điển hình (trục chung và thiết lập máy phát điện), anh ấy muốn một thiết kế đẹp và tiện dụng hơn, một động cơ chủ yếu khép kín tạo ra sức mạnh riêng để lăn bánh. Thiết kế của anh ấy phản ánh suy nghĩ rằng một bộ mở rộng phạm vi không nên lãng phí tài nguyên của hybrid; nó phải nhẹ, nhỏ gọn, tiết kiệm và càng rẻ càng tốt. Đây không phải là một ý tưởng mới, nhưng nó khiến anh ấy nhận ra rằng việc quay lại bàn vẽ có thể đáng để bỏ ra.
Hãy xem xét lại cách tiếp cận đó sau khi đọc trang tiếp theo ... và Công cụ hình cầu Hüttlin có vẻ ít kỳ lạ hơn và khá duyên dáng hơn một chút.
Hüttlin được thiết kế để bổ sung năng lượng điện cho một chiếc ô tô hybrid, nhưng vì mục đích đơn giản, hãy giả vờ một chút rằng đó là một động cơ độc lập. Trên thực tế, công suất mà nó tạo ra sẽ được định tuyến theo thiết kế chia sẻ công suất của hybrid cụ thể đó, nhưng với mục đích tìm hiểu cách động cơ tự tạo ra năng lượng, về cơ bản nguồn năng lượng đi về đâu là không liên quan. Thật khó để mô tả về nó.
Đây là những điều đơn giản:Nguyên mẫu Hüttlin đang chế tạo các vòng tạo ra khoảng 104 mã lực, nhưng không giống như động cơ xăng truyền thống, Tiến sĩ Hüttlin tuyên bố thiết kế này rất dễ thay đổi quy mô để phù hợp với hầu hết mọi nhu cầu về sức mạnh. Ô tô hiện đại được làm mát bằng chất lỏng, nhưng động cơ kugelmotor cũng có thể được điều chỉnh cho các thiết lập làm mát bằng không khí. Nó được chế tạo chỉ từ một phần nhỏ các bộ phận của động cơ truyền thống (khoảng 60 bộ phận trong Hüttlin, so với khoảng 250 bộ phận trong một động cơ bốn piston trung bình), giúp đạt được các mục tiêu về hiệu quả và kinh tế, vì có ít bộ phận hơn để sản xuất và lắp ráp. Điều đó có nghĩa là, một phần, Hüttlin đạt được hơn 30% hiệu suất (nói cách khác, ít hơn 70% công suất nó tạo ra bị lãng phí vì nhiệt, tiếng ồn và ma sát lãng phí), tất nhiên, có nghĩa là động cơ sẽ sử dụng ít nhiên liệu hơn và cũng sẽ tạo ra ít khí thải gây hại cho môi trường hơn. Để so sánh, các động cơ truyền thống chỉ đạt được khoảng 20% hiệu suất. Hãy nghĩ về điều đó vào lần tiếp theo khi bạn nạp năng lượng.
Đây là lúc nó trở nên phức tạp hơn:Chuyển động của động cơ, được gọi là "chuyển động học ba chiều", có tính năng đốt xăng và thiết kế bốn pít-tông, nhưng sau đó, nó giống như đang ở trên một hành tinh khác. Hình ảnh của động cơ là một đầu cào - một quả bóng bạc với các ống dẫn ra ngoài. Giống như Spaceship Earth ở Epcot ... làm thế nào mà quả cầu đó lại bao bọc thứ mà mọi người tuyên bố là bên trong? Nằm trong quả cầu nhôm nhẹ là nhiều kugel chạy theo đường ray bên trong hai piston trên cùng một ổ trục, nằm bên trong rôto, quay trong lớp vỏ nhôm bên ngoài. Khi rôto quay, các pít-tông bơm ngược nhau và các kugel lướt dọc theo đường của chúng ... chuyển động của nó làm cho rôto quay. Hiểu chưa? (Thực tế là các bộ phận cơ bản có chung tên và vai trò với các bộ phận động cơ hàng ngày thực sự không giúp ích gì cả.)
Và trên đường đi, một số cuộn dây và nam châm giúp tạo ra nguồn điện và chuyển nguồn điện bên ngoài quả cầu sang một bộ pin hoạt động như các gói giữ tạm thời để di chuyển năng lượng dọc theo hệ thống truyền động khi cần thiết. Công suất được gửi đến một động cơ khác trực tiếp truyền động các bánh xe (thay vì truyền công suất trực tiếp xuống hệ thống truyền động truyền thống), Innomot AG cho biết là hiệu quả hơn.
Tiến sĩ Hüttlin đã nói rằng động cơ kugelmotor đã mất vài thập kỷ để tìm ra và phát triển, nhưng hy vọng nó sẽ xuất hiện trên các phương tiện sản xuất trong khoảng 2 đến 5 năm nữa. Bằng sáng chế đã được nộp vào tháng 12 năm 2010 (làm tròn hơn 150 danh mục đầu tư của Tiến sĩ Hüttlin) và Innomot AG có kế hoạch cấp phép cho công nghệ này, vì vậy Hüttlin có thể sớm được đặt trong khoang động cơ của một loạt các xe hybrid.
Nhiệm vụ này ban đầu khiến tôi sợ hãi:nỗi sợ hãi khi gõ "bộ mở rộng phạm vi", kết hợp với bất kỳ từ nào có âm sắc, vào Google. Khi nghiên cứu sâu hơn, tôi phát hiện ra rằng nhà phát minh của Hüttlin được cho là đã đề cập đến sự sáng tạo của mình như một "kugelmotor". "Kugel", nghe có vẻ quen thuộc với những người hâm mộ ẩm thực Do Thái, nhưng thực ra trong tiếng Đức có nghĩa là "quả bóng". Không yên tâm chút nào. Nhưng tôi vẫn có một tia hy vọng cho động cơ hình cầu. Tôi có xu hướng yêu thích kỹ thuật của Đức hơn tất cả mọi lý do (chẳng hạn như tình yêu kỳ lạ của tôi đối với một loại bộ siêu tăng áp kiểu máy nén cụ thể, được biết đến nhiều nhất với sự hiện diện của nó vào cuối những năm 80 và giữa những năm 90 VW thực tế được đảm bảo sẽ thất bại một cách ngoạn mục chính xác 60.000 dặm).
Điều đó nói rằng, vẫn cần một chút thời gian để hiểu làm thế nào quả bóng này lăn. Mọi mô tả mà tôi đọc có vẻ khác nhau một cách đáng kể, ranh giới trái ngược nhau. Và không có hướng dẫn sử dụng cửa hàng nào có thể giúp tôi vượt qua. Vì vậy, xem xét kinh nghiệm của tôi với sự phát triển mô tô của Đức, có vẻ như một vài thập kỷ đã tạo ra một thế giới khác biệt. (Và trên lưu ý đó, mạch đập của tôi nhanh hơn khi tôi phát hiện ra rằng Hüttlin có tiềm năng làm mát bằng không khí. Dự án Karmann Ghia trong tương lai tưởng tượng của tôi vừa mang một chiều hướng hoàn toàn mới.)
Cách hoạt động của động cơ kích nổ quay
Cách hoạt động của động cơ làm mát bằng không khí
Cách hoạt động của mô-đun điều khiển động cơ
Cách hoạt động của Tín dụng thuế kết hợp