خلال الستينيات ، طورت شركة جنرال موتورز العديد من النماذج الأولية الهجينة. في نهاية الستينيات ، نتج عن ذلك GM Stir-Lec I و II. بفضل تطبيق محرك "ستيرلنغ" جزئيًا ، كانت فريدة من نوعها من حيث نوعها التقني. لم يصل Stir-Lecs إلى مرحلة الإنتاج. ومع ذلك ، لا تزال مبادئ ذلك الوقت تقدم منظورًا بالمعنى الحديث لقضايا اليوم والغد.
كأساس لسيارة Stir-Lec الهجينة ، استحوذت جنرال موتورز على Kadett-B Coupé (النوع 95 ، المصمم خصيصًا للسوق الأمريكية ، استنادًا إلى Coupé F). وعلى الرغم من وجود خيار لمحركات الاحتراق (الأصغر أيضًا) على أرفف Opel وحدها ، فقد اختار المهندسون استخدام محرك Stirling صغير الحجم ، أقل من 10 حصان ، مثبت في الخلف وصديق للبيئة.
محرك ستيرلينغ
ببساطة شديدة: محرك "ستيرلنغ" - وهو مفهوم موجود منذ عام 1816 - يعمل عن طريق توسيع وتقلص الغازات داخل دائرة مغلقة. يتم تسخينها من غرفة الاحتراق الخارجية ، وهي مناسبة لمصادر الحرارة المختلفة بسبب وضعها. يبرد المجدد الهواء الساخن أو الغاز ويعيد تسخين الهواء البارد. تضمن آلية الإزاحة نقل الهواء أو الغاز إلى مكان بارد وساخن. عندما يتمدد الهواء أو الغاز ، يتم إنشاء الضغط ، مما يؤدي إلى تحرك مكبس الطاقة ويقوم المحرك بعمله. أخيرًا ، بشكل عام ، هناك نوعان رئيسيان من محركات "ستيرلنغ". يتكون متغير ألفا من أسطوانتين (واحدة ساخنة وأخرى باردة) ، ويتكون متغير بيتا من أسطوانة واحدة مع مقصورة ساخنة وباردة.
مصادر حرارة خارجية متعددة ، هيدروجين دائرة مغلقة
عند تطوير Stir-Lec ، اختار مهندسو جنرال موتورز محرك ستيرلينغ بيتا ، والذي يتضمن مقصورة باردة ودافئة. تم تبريد الحجرة الباردة عبر قنوات تبريد المياه بالماء الذي تم تبريده عبر دورة تبريد تقليدية مع مشعاع (وربما مروحة). كانت غرفة الاحتراق الخارجي مسؤولة عن توليد الحرارة داخل القسم الدافئ. تم تسخين الكيروسين أو البنزين أو الديزل الخالي من الرصاص (اختياريًا). زودت مروحة الهواء الساخن الهواء الدافئ بغرفة الاحتراق الخارجية. حدث الاحتراق هناك بفضل نسبة الوقود / الهواء المتوازنة ، وبالتالي انتهى المطاف بهذه الحرارة في الجزء الساخن من الدائرة المغلقة.
دائرة مغلقة مناسبة للهيليوم
كان سائل العمل في الدائرة المغلقة في البداية عبارة عن الهيليوم ، والذي تم تخزينه في خزان أعلى المحور الخلفي. تسبب تمدد مائع العمل في الضغط. وقد مكن ذلك محرك GM Stir-Lec من شحن بطاريات الرصاص الحمضية الأربعة عشر عبر مولد التيار المتردد. وجدت هذه البطاريات 12 فولت مكانًا في مقدمة جسم كاديت.
تطبيقات أخرى في GM Stir-Lec
قام المهندسون أيضًا بتركيب محرك كهربائي صغير (محرك تحريضي ثلاثي الطور). هذا سحب الطاقة من البطاريات وتوفير محرك الأقراص. تم نقل هذا إلى العجلات الخلفية عبر ناقل حركة أوتوماتيكي (ترس 3: 1) وترس تفاضلي. بالإضافة إلى ذلك ، تم إعطاء العناصر الأخرى الضرورية - مثل محول DC / AC وأنظمة التحكم - مكانًا في النموذج الأولي. اختار الأمريكيون هذا التنظيم لسبب ما. كان محرك "ستيرلنغ" مناسبًا لمختلف مصادر الحرارة / الوقود بسبب غرفة الاحتراق الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، خفف المحرك البيئة ، لأنه ، جزئيًا بسبب دائرة الغاز / الهواء المغلقة ، كانت هناك حاجة إلى وقود خارجي أقل. نتيجة لذلك ، تم إطلاق عدد أقل من الانبعاثات.
بعض السلبيات
ومع ذلك ، كان بناء محرك ستيرلنغ جيد (الأجهزة الطرفية المطبقة) مكلفًا ، وأظهر الختم المهم للغاية للدائرة المغلقة نقاط ضعف. كما أن الاستحالة العملية لتطوير التسارع السريع والحفاظ على القوة المتواضعة بسبب منع ارتفاع درجة الحرارة تحدث أيضًا بشكل أقل لصالح هذا النوع من محركات ECE.
عملية لطيفة ، مجموعة لطيفة بسرعات منخفضة.
لكن العملية كانت صامتة تقريبًا ، وكانت كفاءة هذه التقنية عالية. تم تحويل Stir-Lec إلى أكثر اقتصادية من سيارة مماثلة بمحرك احتراق داخلي. كان محرك Stir-Lec يعمل بسرعة ثابتة تبلغ 2.800 دورة في الدقيقة. توفر البطاريات الأربع عشرة ، جنبًا إلى جنب مع أقصى مصدر للوقود / مصدر الحرارة 18 لترًا ، نطاقًا يتراوح من 250 إلى 350 كيلومترًا بسرعة 50 كيلومترًا في الساعة. عندما تم قيادة Stir-Lec بأقصى سرعة (90 كيلومترًا في الساعة) ، انخفض المدى بشكل كبير إلى قيمة تتراوح من 50 إلى 60 كيلومترًا. كان المدى الذي يعتمد على القيادة الكهربائية بالكامل (لذلك على البطاريات فقط) حوالي 40 كيلومترًا. بالإضافة إلى ذلك ، كانت السيارة - جزئيًا بسبب وضع البطاريات - تحمل وزنًا يبلغ 1.550 كجم.
فخور ، ولكن ليس في سلسلة الإنتاج
كانت جنرال موتورز فخورة بجنرال موتورز Stir-Lec I. طور الاهتمام الأمريكي إعلانًا لأول سيارة Stir-Lec بعنوان "سيارة كهربائية تصنع الكهرباء الخاصة بها". لكن جنرال موتورز لم تنته بعد من تطوير Stir-Lec.
جنرال موتورز Stir-Lec II
كان هناك Stir-Lec II ، الذي اعتمد بشكل أكبر على الأجهزة الطرفية التي تعمل وفقًا لمبدأ التيار المباشر وإلكترونيات تشغيل أكثر إحكاما وبساطة. اختفى صندوق تروس التخفيض لصالح علبة تروس لتقليل الاحتكاك ، وتم استبدال المحرك الحثي ثلاثي الطور بمحرك كهربائي تيار مباشر. وامتلأت الدائرة المغلقة لمحرك "ستيرلنغ" بالهيدروجين بدلاً من الهيليوم. كان Stir-Lec II أثقل قليلاً وأسرع قليلاً. من حيث النطاق ، فقد تواكب Stir-Lec I. لم تدخل نماذج Stir-Lec الأولية في الإنتاج المتسلسل. كانت التكاليف المرتفعة للإنتاج وما يرتبط بها من أسباب ارتفاع أسعار الشراء المحتملة والطلب على المساحة العملية المرتبطة بالتكنولوجيا من الأسباب المهمة. في الحالة الأخيرة ، كانت التطبيقات أقل إحكاما بكثير مما هي عليه اليوم.
مفهوم الادخار
لكن فائدة GM Stir-Lec كانت متوقعة. في وقت مبكر ، صاغ المفهوم نظرة ثاقبة للاعتبارات البيئية ، والاستخدام المتعدد لمصادر الحرارة وتحقيق وفورات في الوقود. بعد عقود ، لا يزال بإمكان المهندسين استخدام هذه الرؤية في المتغيرات الحديثة كنقطة انطلاق لتقنية الانبعاثات المنخفضة والاقتصاد في استهلاك الوقود. إنه يشير إلى أنه كان هناك خطأ بسيط في التفكير الأساسي وراء نماذج GM Stir-Lec الأولية منذ أكثر من خمسين عامًا.
كل هذا في وقت لم يكن فيه المحرك الكهربائي اقتصاديًا كما هو الحال اليوم ، ولم تكن البطاريات جزءًا يسيرًا من بطاريات ليثيوم أيون اليوم.
ناهيك عن لوائح القيادة.
في ذلك الوقت ، استهلكت العديد من المركبات الكهربائية ، مثل تلك التي يستخدمها الخباز الذي قاد كلبه الفولاذي Spijkstaal في الشارع ، نفس القدر في السرعات المنخفضة كما هو الحال عند السرعات العالية.
لأنه عند السرعات المنخفضة ، تم استهلاك جزء من الطاقة ببساطة بواسطة نوع من الملف المتوهج الذي يحول الطاقة الزائدة إلى حرارة.
جوجل سيارة كهربائية HaWe ، لا يزالون يستخدمون نفس المبدأ
إذا كانت هذه التقنية قد حظيت بنفس القدر من الاهتمام على مدار 50 عامًا مثلها مثل إخوانها من البنزين والديزل رباعي الأشواط ، فمن المحتمل أننا جميعًا قدنا اليوم بهذه القطعة من التكنولوجيا الجميلة بدلاً من السيارات الإلكترونية المدفوعة سياسياً.
على أي حال ، تبدو أجمل بكثير من كعك بودنغ بريوس اليوم. والعناصر ذات الصلة 🤢 وبفضل 1550 كجم فقط ، بفضل بطاريات الرصاص الحمضية ، لم تكن أثقل بكثير.