-
Silniki elektryczne w samochodach
Silniki elektryczne w zastosowaniu do pojazdów samochodowych nie są nowością. Mają one wiele zalet, których nie omieszkali wykorzystać konstruktorzy samochodów poszukujący napędu alternatywnego dla silników spalinowych. Podstawową ich zaletą jest charakterystyka momentu obrotowego, silnik wytwarza wysoki moment obrotowy dokładnie wtedy kiedy jest on najbardziej potrzebny to znaczy przy największym obciążeniu silnika. Silnik elektryczny może rozpocząć swoją pracę od obrotów zerowych, a co za tym idzie nie potrzebuje sprzęgła do ruszenia z miejsca, nie jest konieczna skrzynia biegów. Przykładem może być silnik zastosowany w BMW serii 3 z 1986 o mocy 22 kW, który maksymalny moment obrotowy rozwijał przy 2100 obr/min i do 6000obr/min utrzymywał go na stałym poziomie, zastosowano w nim przekładnię o dwóch przełożeniach, przy czym pierwsze było używane w zasadzie tylko do ruszenia z miejsca i osiągnięcia przez silnik 2100 obr/min.
Problemy z którymi należało by się rozprawić chcąc seryjnie produkować pojazdy o napędzie elektrycznym to miedzy innymi problem odpowiednich akumulatorów, zapewniających pojazdom wystarczający zasięg. Należy także pamiętać, że im więcej takich baterii będzie w pojeździe tym większa będzie jego masa oraz więcej zużytych akumulatorów do składowanie lub ewentualnego przerobu. Jednym z przedstawicieli najnowocześniejszej generacji akumulatorów są akumulatory nikiel/wodorek metalu. Są one całkowicie bezobsługowe, podlegają recyklingowi. Moc jednostkowa oraz gęstość energii oba te parametry charakteryzujące akumulator są dwukrotnie większe niż w odpowiedniku ołowiowym. Samochód Opel EV 1 wyposażony w 26 takich baterii jest w stanie przejechać 230 km, prędkość maksymalna takiego pojazdu to 130 km/h, przyspieszenie od 0 do 100 km/h 9,5 s.
Ogniwa paliwowe są ciągle dosyć drogie fot. Hyundai Chcąc ograniczyć masę baterii w pojazdach, zwiększyć zasięg pojazdu stosuje się alternatywne źródła energii dla silników elektrycznych takich jak ogniwa paliwowe. Rozwiązaniem z grona ekologicznych, łączące w sobie cechy silników napędzanych wodorem oraz tradycyjnych silników elektrycznych są silniki elektryczne, do których zasilania energia wytwarzana jest przez ogniwa paliwowe. Działanie takich ogniw oparte jest na zasadzie odwróconej elektrolizy. Ogniwo paliwowe składa się z układu dozowania wodoru, układu dozowania powietrza atmosferycznego (zawarty tlen pełni rolę utleniacza) oraz elektrod: anody i katody. Materiałem przewodzącym strumień jonów jest elektrolit, po którego obu stronach znajduje się katalizator mający za zadanie pobudzać reakcje elektrochemiczną. W czasie reakcji wytwarzania energii elektrycznej atomy wodoru oddają elektrony na anodzie i stają się jonami wodoru w elektrolicie. Uwolnione na anodzie elektrony płyna przez obwód zewnętrzny do katody i mogą być wykorzystane do zasilania silników elektrycznych. Na katodzie w wyniku połączenia elektronów i jonów wodoru z tlenem powstaje woda, która jest uwalniana w postaci pary wodnej pod wpływem ciepła wytwarzanego podczas reakcji. Pojedyncze ogniwo wytwarza napięcie 0,6 V. Występuje kilka typów ogniw ze względu na stosowane elektrolit, materiał na katalizator i elektrody. W pojazdach kosmicznych stosuje się ogniwa, w których elektrolitem jest wodorotlenek potasu. Ogniwo takie musi byc zasilane czystym tlenem, co stwarza niebezpieczeństwo silnego wybuchu. Inne ogniwa, w których elektrolit stanowią stopione węglany lub stałe tlenki mają tę zaletę, że dzięki wysokiej temperaturze pracy(600° C i 1000°C) jako paliwo można stosować tani gaz biologiczny, którym jest metan. Wadą, która uniemożliwia ich stosowanie na szeroka skalę jest materiał na elektrody, którym są specyficzne spieki ceramiczne oraz to, że elektrolit stanowi mieszanina egzotycznych tlenków metali (itru i cyrkonu). Natomiast w przypadku stosowania stopionych węglanów mają one tę cechę iż szybko się zużywają. Większą szansę na rozpowszechnienie mają ogniwa PEM(proton exchange membrane) czyli ogniwo z membraną wymiany protonowej. Mają one elektrolit w postaci stałej, a jako inicjujący reakcję chemiczną katalizator używa się płytek ceramicznych pokrytych platyną. Ten element konstrukcji ogniw paliwowych powoduje, że koszt uzyskania 1 kw mocy jest bardzo duży (ok.5000$). Prototypowe pojazdy np. Mercedes, Opel EV1 jako paliwo wykorzystują metanol.
-
Silniki na alkohol
Jednym z nich są: silniki zasilane alkoholem.
Ludzie przekonali się, że alkohol może służyć nie tylko jako „woda ognista”, lecz również jako substancja do spalania w silnikach. Już w 1885 Henry Ford przeprowadzał próby zastosowania w tym celu alkoholu.Stosowanie do napędu pojazdów spalinowych alkoholu było najczęściej przeprowadzane z użyciem metanolu i etanolu, przede wszystkim ze względu na stosunkowo niskie koszty ich wytwarzania i łatwość produkcji. Metanol jest alkoholem technicznym, którego pozyskanie odbywa się poprzez suchą destylację drewna lub odparowanie węgla. Etanol natomiast jest uzyskiwany z produktów roślinnych w procesie fermentacji cukru. Jedną z prób masowego wykorzystania etanolu do napędu samochodów, która miedzy innymi podyktowana była kryzysem gospodarczym, podjęto w Brazylii. Program zakładał uruchomienie plantacji trzciny cukrowej i pozyskiwania z jednego hektara uprawy ok. 5000 litrów paliwa. Niestety niewiele krajów może pozwolić sobie na tego typu produkcje paliw, gdyż nie dysponują odpowiednia powierzchnią, która jest niezbędna przy tego typu uprawach. Szerzej spotykanym rozwiązaniem było zastosowanie etanolu jako dodatku do benzyn, który zastępował czteroetylek ołowiu, ponieważ dodanie 10% alkoholu podnosi liczbę oktanowa benzyny o 8 – 12 jednostek. Alkohol metylowy znalazł zastosowanie w silnikach niektórych pojazdów wyczynowych, dzięki wysokiej liczbie oktanowej wynoszącej 110 jednostek. Przy silnikach zasilanych alkoholem występuje kilka problemów, które przyczyniają się do tego, że alkohol nie znajduje powszechnego zastosowania jako paliwo:
- Trudności z rozruchem zimnego silnika, powodowane niższym ciśnieniem niż w przypadku mieszanki benzynowo – powietrznej. Silniki zasilane alkoholem wymagają użycia benzyny przy rozruchu zimnego silnika, lub ogrzewania paliwa wtryskiwanego do komory spalania (na przykład we wtryskiwaczu).
- Lekkie metale mające kontakt z metanolem szybciej korodują. Można temu zapobiegać poprzez stosowanie niklowania, chromowania, fosforowania.
- Pogorszenie warunków smarowania poprzez wypłukiwanie oleju, któremu można zapobiegać stosując odpowiednie oleje syntetyczne.
- Tak jak w przypadku benzyn do atmosfery wydalane są szkodliwe produkty spalania (CO2).
-
BMW M5 F90 dane techniczne
BMW M5 – F90 dane techniczne
2018 rok przyniósł kolejną szokującą zmianę. W raz z nadejściem generacji F90, na rynku pojawiło się pierwsze M5 napędzane na cztery koła (jakby turbo było zbyt małym szokiem dla fanów marki). BMW podeszło jednak do tematu bardzo poważnie i nie zostawiło fanów jazdy bokiem z ręką w nocniku. Napakowany elektroniką układ daje do wyboru trzy tryby: 4WD, z preferencją tylnej osi, 4WD Plus, nieco bardziej agresywny i 2WD, gdzie napędzana jest tylna oś. Nikt zatem nie powinien narzekać, że odejście od tradycji to świętokradztwo.
Jednostka 4,4 V8 biturbo generuje aż 600 KM i 750 Nm. Auto przyspiesza do setki w 3,4 sekundy i tym samym, najnowsza ewolucja BMW M5 wkroczyła w rewir zarezerwowany dla supercarów.
-
BMW M5 F10 dane techniczne
BMW M5 – F10 dane techniczne
W roku 2011, downsizing dopadł nawet segment sportowych sedanów. Po dyskusyjnej (pod względem urody i stopni skmputeryzowania) generacji E60, BMW postanowiło kolejny raz zaszokować fanów modelu M5. Wersja F10 była bowiem pierwszą super-limuzyną w historii marki, w której nie tylko zmniejszono pojemność silnika (do 4,4 litra) i obcięto dwa cylindry (V8), ale też dołożono dwie turbosprężarki. Tym samym, skończyła się era wolnossących M5. Czy to dobrze, czy to źle? Niech każdy oceni to we własnym zakresie, jednak faktem jest, że M5 jeszcze nigdy nie było tak piekielnie szybkie.
Dwie dwustrumieniowe turbiny pozwalały wykrzesać z ośmiocylindrowego silnika aż 560 KM i 680 Nm. W rezultacie, trudno było spotkać na drodze samochód szybszy od tej czterodrzwiowej limuzyny. Sprint na poziomie 4,4 sekundy do setki nie pozostawiał złudzeń, z czym mamy do czynienia. Za przeniesienie brutalnej mocy na koła odpowiadała siedmiobiegowa skrzynia dwusprzęgłowa i aktywny mechanizm różnicowy. Klienci, którzy kochali prędkość, mogli zupełnie „legalnie” zamówić w salonie wersję z elektronicznym ogranicznikiem przesuniętym do granicy 300 km/h.
-
BMW M5 E60 dane techniczne
BMW M5 – E60 dane techniczne
W 2005 roku, M5 wkroczyło w erę komputerów na kołach. Elektronicznej regulacji podlegało dosłownie wszystko, od sztywności amortyzatorów, przez pracę automatycznej, 7-biegowej skrzyni SMG III, aż po moc silnika.
Skoro jesteśmy przy jednostce napędowej, M5 E60 było napędzane 5-litrową widlastą dziesiątką, o fantastycznym brzmieniu. W normalnych warunkach, ten potwór generował 400 KM. Mało? Wybierając odpowiednią pozycję z menu, kierowca zyskiwał do dyspozycji dodatkową porcję 100 KM. Wciąż za mało? W najagresywniejszym trybie „M” silnik krzesał 507 KM i 520 Nm. Pozwalało to osiągnąć pierwszą setkę w czasie 4,7 sekundy i 320 km/h, oczywiście jeżeli kierowca zdecydował się na zdjęcie elektronicznego kagańca.
W 2007 roku, do sedana dołączyła wersja Touring, tylko nieznacznie wolniejsza od limuzyny.
-
BMW M5 E39 dane techniczne
BMW M5 – E39 dane techniczne
Zdaniem wielu, najlepszą generacją super-limuzyny był model z 1998 roku, bazujący na E39. Czy rzeczywiście było to najlepsze M5 w historii? Cóż, kwestia subiektywna. Faktem jest natomiast, że była to ostatnia „analogowa” generacja piekielnie szybkiego sedana, w której od myślenia był kierowca, nie komputer.
Tym razem, pod maskę trafiła jednostka V8, o pojemności 4,9 litra. Ten wilki agregat produkował oszałamiające, ja na tamte czasy, 400 KM i 500 Nm. 6-biegowa skrzynia manualna Getrag odznaczała się niebywałą precyzją. Tak uzbrojony sedan, bez najmniejszego problemu mógł celować w łby wysokiej klasy samochodów sportowych. Reprezentacyjna limuzyna „robiła” setkę w czasie 5,3 sekundy, a bez elektronicznego ogranicznika, spokojnie mogła dobić do 300 km/h, zupełnie przy okazji biorąc na pokład 5 osób i ich bagaż. Jedynym systemem, który wspomagał kierowcę, to DSC, dający się wyłączyć.
Pod względem designu, M5 tylko nieznacznie różniło się od reszty Piątek. Mechanicznie, była to jednak zupełnie inna liga. Nadwozie zostało wzmocnione, zawieszenie otrzymało zupełnie inne nastawy a układ hamulcowy charakteryzował się znacznie większą sprawnością. To nie była limuzyna dająca samochód sportowy. To był prawdziwy sportowiec, do którego ktoś dorzucił dodatkową parę drzwi, tylną kanapę i pojemny bagażnik.