Двс работает на нефти каменном угле торфе и дровах бензине: Школьная физика от Шептикина А.С.

14 Двигатель внутреннего сгорания.

Физика 8 класс

14. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Вариант 1

I (1) Горючая смесь, поступающая и цилиндр двигателя авто­мобиля, состоит из …

  1. различных видов жидкого топлива.

  2. распыленного керосина с воздухом.

  3. воздуха и паров бензина.

  4. масла и бензина.

Рассмотрите разрез двигателя внутреннего сгорания, изобра­женного на рисунке и дополните следующие предложения.

II (3) При первом такте поршень движется …, 1. вверх… закрыт…открыт клапан А …, а клапан Б … 2. вверх… закрыт… закрыт

III (3) При втором такте поршень движется …,

клапан А …, а клапан Б … 3. вниз… открыт… закрыт

IV (3) При третьем такте поршень движется …, 4. вниз… закрыт… открыт

клапан А …, а клапан Б …

V (3) При четвертом такте поршень движется …, 5. вниз… закрыт… закрыт
клапан А …, а клапан Б …

Что происходит с горючей смесью и газом, образовавшимися от сгорания этой смеси, при …

VI (2) первом такте? 1. Горючая смесь сжимается.

2. Газ, образовавшийся при сгорании го-

VII (2) втором такте? рючей смеси, удаляется из цилиндра.

3. Сгорание горючей смеси и расширение

VIII (2) третьем такте? газов, получившихся при сгорании.

  1. Горючая смесь всасывается в цилиндр.

IX (2) четвертом такте?

Физика 8 класс

14. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Вариант 2

На рисунке 1 изображен разрез двигателя внутреннего сго­рания. Каким номером обозначен …

I (1) поршень? 1. Один.

II (1) цилиндр? 2. Два.

III (1) шатун? 3. Три.

IV (1) коленчатый вал? 4. Четыре.
V (1) маховое колесо? 5. Пять.

Рис 1

На рисунке 2 показаны различные положения

частей че­тырехтактного двигателя

внутреннего сгорания. Какое из них …

VI (4) рабочий ход? 1. Рисунок 1.

  1. (4) выпуск? 2. Рисунок 2.

  2. (4) впуск? 3. Рисунок 3.
    IX (4) сжатие? 4. Рисунок 4.

Рис 2

Физика 8 класс

14. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Вариант З

Какое устройство в бензиновом двигателе внутреннего сгора­ния выполняет …

I (1) зажигание горючей смеси? 1. Карбюратор.

2. Свеча.

II (1) приготовление горючей смеси? 3. Маховое колесо.

4. Кулачки, насаженные на

III (1) выход двигателя из мертвых точек? распределительный вал.

IV (1) открывание клапанов?

На рисунке изображены различные положения частей четырехтактного двигателя внутреннего сгорания во время рабо­ты. Определите по расположению взаимодействующих частей, какое из них . ..

V (4) третий такт? 1. Рисунок 1.

VI (4) четвертый такт? 2. Рисунок 2.

  1. (4) первый такт? 3. Рисунок 3.

  2. (4) второй такт? 4. Рисунок 4.

IX (1) Каков приблизительно КПД двигателей внутреннего сго­рания?

1. 7—15%. 2. 20 — 40%. 3. 40 — 50%. 4. 50 — 60%.

Физика 8 класс

14. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Вариант 4

I (1) Двигатель внутреннего сгорания работает на …

1. нефти. 2. каменном угле. 3. торфе и дровах. 4. бензине.

Изменяется ли во время рабочего хода …

II (1) температура газа? 1. Не изменяется.

III (1) внутренняя энергия газа? 2. Уменьшается.

3. Увеличивается.

IV (1) давление газа?

В каком направлении должен двигаться поршень (см. рис. 104) и каково должно быть положение клапанов во время …

V (4) такта впуска? 1. Поршень движется вниз, оба клапана закрыты.

VI (4) такта сжатия? 2. Поршень движется вниз, впускной клапан открыт,

впускной закрыт.

VII (4) рабочего хода? 3. Поршень движется вверх, впускной

клапан закрыт, выпускной открыт.

VIII (4) выпуска? 4. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты.

IX (1) Тактом называют ход поршня …, что соответствует по­вороту коленчатого вала на …

  1. в обе стороны… пол-оборота.

  2. в одну сторону… полный оборот.

  3. в одну сторону… пол-оборота.

  4. в обе стороны… полный оборот.

Урок физики по теме «Тепловой двигатель». 6-й класс

Тип урока – урок открытия нового знания.

Цели урока:

  • образовательные – сформировать у обучающихся представление о тепловом двигателе, устройстве и принципе действия двигателя внутреннего сгорания;
  • развивающие — продолжить формирование умений применять ранее полученные знания для объяснения изучаемого явления, наблюдать, сравнивать, делать выводы, выделять существенное в изучаемом материале, сопоставлять изучаемые явления;
  • воспитательные — показать практическую значимость изучаемого вопроса, обеспечить стимулирование интереса к изучению предмета, воспитание культуры логического мышления и самостоятельности.

Планируемый результат:

  • Личностные УУД – формирование устойчивой учебно-познавательной мотивации и интереса к учению, ответственного отношения к учению, готовности к саморазвитию и самообразованию; коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками;
  • Коммуникативные УУД – построение устных и письменных высказываний в соответствии с поставленной коммуникативной задачей, организация и планирование учебного сотрудничества с учителем и одноклассниками; учет разных мнений и интересов, отстаивание своей точки зрения, приведение аргументов;
  • Познавательные УУД – поиск и выбор наиболее эффективных средств достижения поставленной задачи; построение логических рассуждений, включающих установление причинно-следственных связей; преобразование информации из одного вида в другой; использование просмотрового и изучающего чтения;
  • Регулятивные УУД – составление плана решения проблемы, осознание конечного результата, осуществление регулятивных действий самонаблюдения, самоконтроля, самооценки в процессе урока; формирование умения самостоятельно контролировать своё время и управлять им; оценка своих возможностей достижения поставленной цели.
  • Предметные результаты — объяснение на основе имеющихся знаний превращения внутренней энергии в механическую, схемы устройства и принципа действия двигателя внутреннего сгорания; умение приводить примеры практического использования тепловых двигателей.

Форма урока – классно-урочная.

Формы работы – фронтальная, индивидуальная, парная.

Методы: наглядный, словесный (беседа, диалог).

Методические приемы: «Верите ли вы, что …», путешествие в «Музей тепловых машин», «Плюс и минус», «Физика+лирика», опережающее задание (подготовка сообщение о первых тепловых двигателях).

Ресурсы:

  • учебник «Естествознание. Введение в естественно-научные предметы. Физика. Химия. 5-6 класс», авторы Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.;
  • рабочая тетрадь к учебнику «Естествознание. Введение в естественно-научные предметы. Физика. Химия» для 6 класса, авторы Гуревич А. Е., Краснов М.В., Нотов Л.А., Понтак Л.С.;
  • мульмедийная презентация к уроку.

Оборудование: мультимедийный проектор, экран, ноутбук, демонстрационное оборудование (пробирка с водой, спиртовка, штатив, пробка), презентация к уроку.

Сценарий урока

1. Организационный момент (1 мин)

Цель: подготовка учащихся к работе, обеспечение благоприятной обстановки для работы.

Приветствие учителя:

Здравствуйте, ребята.
Слышите звонок?
Это начинается новый наш урок.
Много интересного будем изучать,
Выводы делать и рассуждать.

2. Этап мотивации к учебной деятельности (2 мин)

Цель: выработка на личностно значимом уровне внутренней готовности к учебной деятельности.

Урок я хотела бы начать с высказывание британского педагога и философа Джона Локка «Великое искусство научиться многому – это браться сразу за немногое». В чем смысл высказывания? (высказывают свое мнение).

На каждом уроке мы узнаем что-то новое. Накопленные знания можем применить на следующих уроках.

3. Этап актуализации и фиксирования индивидуального затруднения в пробном учебном действии (5 мин)

Цель: подготовка мышления учащихся, организация осознания ими внутренней потребности к построению учебных действий и фиксирование каждым из них индивидуального затруднения в пробном действии.

Прочитайте стихотворение (на слайде). О каких видах энергии в нем идет речь?

Источник энергии прячет природа,
А мы всё считаем доходы, расходы,
В Земле залегают и нефть, и уран,
В баллонах находится жидкий пропан.
Энергия солнца, энергия ветра,
Нужна нам сегодня, нужна нам и завтра,
Сжигаем мы уголь, солярку и газ,
На свете не сыщешь прожорливей нас!
А море так щедро нам дарит приливы,
Учёный для поиска ищет мотивы,
Успеха он требует здесь и сейчас,
Энергия Космоса скрыта от нас!

(выслушиваются ответы учащихся)

Какими видами энергии обладают тела, представленные на слайде? Почему? (Примеры: движение стрелки часов, падение капли дождя, движение груза, подвешенного на пружине; движение пилы при распиливании доски, диван, поднятый рабочими)

(Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

Объясните, почему подпрыгивает крышка чайника, когда в нем кипит вода? (анимация на слайде) (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

Объясните вращение шара с двумя изогнутыми трубками. Данное устройство было изобретено древнегреческим механиком Героном Александрийским (анимация на слайде). (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

(Демонстрационный опыт) Нальем в пробирку воду так, чтобы она занимала третью часть ее объема. Пробирку закроем пробкой. Снизу подогреем пробирку с водой с помощью спиртовки. Почему вылетает пробка из пробирки? (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

В чем сходство явлений, которые мы объяснили? (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

Действительно, рассмотрены явления, в которых за счет внутренней энергии совершается механическая работа. Устройства, совершающие работу за счет внутренней энергии, называют тепловыми двигателями.

Что представляют собой тепловые двигатели? Какие тепловые двигатели знаете?

4. Этап выявления места и причины затруднения (2 мин)

Цель – организация анализа учащимися возникшей ситуации, выявление места и причины затруднения, осознание того, в чем именно состоит недостаточность их знаний, умений или способностей.

Почему не смогли ответить на вопрос?

Что мы не знаем?

Что нам нужно узнать? (выслушиваются ответы учащихся)

5. Этап построения проекта выхода из затруднения (3 мин)

Цель — постановка целей учебной деятельности, выбор способа и средств их реализации.

Какую цель сегодня поставим на уроке? (Выяснить, какие устройства называют тепловыми двигателями, какие они бывают, как устроены)

Сформулируйте тему урока (Тепловой двигатель) (На доске и в тетради фиксируется тема урока).

Что называют тепловым двигателем? Какие бывают тепловые двигатели? Каков принцип работы тепловых двигателей? Где мы можем найти ответ? (Воспользуемся учебником, словарем, справочником).

6. Этап реализация построенного проекта (8 мин)

Цель — построение учащимися нового способа действий и формирование умений его применять.

Откройте учебник на странице 166. Прочитайте определение теплового двигателя.

  1. Что называют тепловым двигателем? (это машины, которые преобразуют энергию топлива в энергию движения).
  2. Какую энергию называют энергией движения? (кинетическую энергию).
  3. Какую энергию называют энергией топлива? (внутреннюю энергию).

Сформулируйте определение теплового двигателя через понятия внутренней и кинетической энергии. (Это машины, которые преобразуют внутреннюю энергию топлива в кинетическую энергию).

Какие виды топлива можно использовать в тепловых двигателях? (уголь, нефть, газ, бензин и т.д.).

Рассмотрите рисунки на странице 166 учебника.Где используется тепловой двигатель? (на пароходе, паровозе, тепловозе, ракете, самолете, тепловой электростанции).

К тепловым двигателям относятся паровая машина, реактивный двигатель, газовая турбина, двигатель Дизеля, карбюраторный двигатель.
Один из видов тепловых двигателей называется двигатель внутреннего сгорания. Почему такое название у двигателя? (топливо сгорает внутри двигателя).

Рассмотрите рисунок на странице 167, найдите описание рисунка в тексте. Каковы основные части двигателя внутреннего сгорания? (Впускной и выпускной клапаны, электрическая свеча, поршень, цилиндр, коленчатый вал).

Каков принцип работы двигателя внутреннего сгорания? (рассматривается с помощью анимационной модели). Через впускной клапан засасывается горючая смесь (топливо). Горючая смесь сжимается при движении поршня вверх, клапаны закрыты. При сжатии горючая смесь нагревается. Электрическая искра поджигает горючую смесь. Смесь взрывается. Поршень приходит в движение вниз. При движении вверх поршень выбрасывает из цилиндра отработанные газы через выпускной клапан. Потом все повторяется.

Почему двигатель внутреннего сгорания называют четырехтактным? (работа происходит за четыре такта).

А если в двигателе не один поршень, а несколько? (будет совершена большая работа).

Откройте Справочник по физике и технике на странице 126, ознакомьтесь со значениями температур газов внутри цилиндра четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.

Верите ли вы, что:

  • температура газов внутри цилиндра ДВС наибольшая в конце процесса сжатия?
  • температура газов внутри цилиндра ДВС наименьшая в конце процесса впуска?
  • наибольший коэффициент полезного действия у двигателя карбюраторного?
  • наименьший коэффициент полезного действия у паровой турбины? (если утверждение верное, учащиеся делают наклон головы вперед).

Физическая минутка

От зеленого причала (встать)
Оттолкнулся пароход (покачаться).
Он шагнул назад (два шага назад),
Он шагнул вперед (два шага вперед).
И поплыл, поплыл по речке (движение руками),
набирая полный ход (ходьба на месте).

7. Этап первичного закрепления (5 мин)

Цель — усвоение учащимися нового способа действия при решении типовых задач.

  • Какой двигатель установлен на пароходе? Почему? (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).
  • Является ли тепловым двигателем ружье?
  • Является ли тепловым двигателем Царь-пушка?

Подготовьте ответы на данные вопросы, работая в парах. (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

В рабочей тетради на странице 98 выполните задание номер 2. Рассмотрите рисунки и отметьте плюсом только механизмы с тепловыми двигателями. (Выслушиваются ответы учащихся с пояснениями).

Кто справился правильно? Где возникло затруднение? Почему?

Вы успешно поработали, поэтому предлагаю вам сейчас отправиться в «Музей тепловых машин». Наш экскурсовод — … (ФИ ученика) (сообщение ученика сопровождается презентацией).

В 1698 году англичанин Томас Севери зарегистрировал первый патент на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня…» — первый паровой насос.

В 1764 году изобретатель-самородок из Алтая И.И.Ползунов предложил первую в мире конструкцию теплового двигателя, использовавшего горячий пар.

В 1773 году шотландский инженер Джеймс Уатт построил свою первую действующую паровую машину.

Первый двигатель внутреннего сгорания запатентован в 1859 году французским механиком Этьеном Ленуаром.

Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1885 году немецким инженером Карлом Бенцом. Это был трёхколёсный двухместный экипаж на высоких колёсах со спицами.

В 1892 г. немецкий инженер Рудольф Дизель получил патент на двигатель, который получил название двигатель Дизеля.

8. Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону (4 мин)

Цель — интериоризация (переход извне внутрь) нового способа действия и исполнительская рефлексия (индивидуальная) достижения цели пробного учебного действия, применение нового знания в типовых заданиях.

Проверим, как вы усвоили новый материал. На парте проверочная работа — тест, для каждого вопроса нужно выбрать один правильный ответ. Время выполнения – 3 минуты.

1. Двигатель внутреннего сгорания работает на …
а. нефти
б. каменном угле
в. торфе и дровах
г. бензине

2. Тепловой двигатель установлен на …
а. воздушном шаре
б. дельтаплане
в. вертолете
г.яхте

3. Во время рабочего хода поршень …
а. движется вниз
б. движется вверх
в.находится в покое

4. В тепловом двигателе происходит преобразование …
а. энергии движения в энергию топлива
б. энергии топлива в энергию движения
в. энергии движения в потенциальную энергию

5. Внутренняя энергия газов внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания …
а. наибольшая с начале сжатия
б. наибольшая в конце сжатия
в. всегда одинакова

Проверьте выполненное задание по эталону (правильные ответы на слайде):

Вопрос 1

Вопрос 2

Вопрос 3

Вопрос 4

Вопрос 5

г

в

а

б

б

У кого есть ошибки?

В каком вопросе допустили ошибку?

9. Этап включения в систему знаний и повторения (4 мин)

Цель — повторение и закрепление ранее изученного, выявление границы применимости нового знания и использование его в системе изученных ранее знаний.

Зачем нам нужны знания о тепловых двигателях? (Выслушиваются ответы учащихся).

Знаете ли вы, почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при погруженном в воду режиме плавания?

Знаете ли вы, почему высота подъема самолетов, двигатели которых работают на смеси горючего и воздуха, ограничена? (Выслушиваются ответы учащихся).

10. Этап рефлексии учебной деятельности на уроке (2 мин)

Цель — самооценка учащимися результатов своей учебной деятельности, осознание метода построения и границ применения нового способа действия.

Какие знания сегодня вы приобрели на уроке?

Достигли ли мы цели урока?

Оцените работу на уроке, продолжив фразы:

  • Сегодня на уроке я узнал …
  • Сегодня на уроке я научился …
  • Мне было интересно …

(Выслушиваются ответы учащихся).

11. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению (2 мин)

По учебнику к следующему уроку нужно прочитать материал на страницах 166-167, приготовить ответы к разделу «Подумай и ответь».

  • Учащимся первого ряда подготовить информацию о том, каковы отрицательные последствия применения тепловых машин.
  • Учащимся второго ряда подготовить сообщение «Пушка Архимеда».
  • Учащимся третьего ряда подготовить информацию о том, почему в некоторых странах тепловые двигатели на автомобилях заменяют электродвигателями.

Транспортные средства, работающие на древесном газе: дрова в топливном баке

Газификация древесины – это процесс, при котором органический материал превращается в горючий газ под воздействием тепла – процесс достигает температуры 1400 °C (2550 °F) . Первое использование газификации древесины относится к 1870-м годам, когда она использовалась в качестве предшественника природного газа для уличного освещения и приготовления пищи.

В 1920-х годах немецкий инженер Жорж Имберт разработал генератор древесного газа для мобильного использования. Газы были очищены и высушены, а затем поданы в двигатель внутреннего сгорания автомобиля, который почти не нуждается в адаптации. Генератор Имберта производился серийно с 1931 на. В конце 1930-х годов в эксплуатации находилось около 9000 автомобилей, работающих на древесном топливе, почти исключительно в Европе.

Вторая мировая война

Эта технология стала обычным явлением во многих европейских странах во время Второй мировой войны вследствие нормирования ископаемого топлива. Только в Германии к концу войны в эксплуатации находилось около 500 000 автомобилей, работающих на газовом топливе.

Создана сеть из примерно 3000 «АЗС», где водители могли запастись дровами. Установкой для газификации древесины оснащались не только частные автомобили, но и грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда. Некоторые танки также работали на древесном газе, но для использования в военных целях немцы предпочли производство жидкого синтетического топлива (изготовленного из дерева или угля).

В 1942 году (когда технология еще не достигла апогея своей популярности) в Швеции было около 73 000 автомобилей, работающих на газовом топливе, во Франции — 65 000, в Дании — 10 000, в Австрии и Норвегии — 9 000, в Швейцария. В 1944 году в Финляндии было 43 000 «деревомобилей», из которых 30 000 автобусов и грузовиков, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок. (источник).

Вудмобили также появились в США, Азии и особенно в Австралии, где 72 000 автомобилей работали на древесном газе (источник). Всего во время Второй мировой войны использовалось более миллиона автомобилей, работающих на газовом топливе.

После войны, когда снова стал доступен бензин, технология почти мгновенно канула в Лету. В начале 1950-х годов в тогдашней Западной Германии оставалось всего около 20 000 дровяных машин.

Исследовательская программа в Швеции

Рост цен на топливо и глобальное потепление привели к возрождению интереса к дровам как непосредственному топливу. Десятки инженеров-любителей по всему миру переоборудовали стандартные серийные автомобили в автомобили, работающие на газовом топливе, причем большинство этих современных деревянных автомобилей построено в Скандинавии.

В 1957 году правительство Швеции разработало исследовательскую программу для подготовки к быстрому переходу на автомобили, работающие на древесном топливе, в случае внезапной нехватки нефти. У Швеции нет запасов нефти, но есть обширные леса, которые можно использовать в качестве топлива. Целью этого исследования была разработка улучшенной стандартизированной установки, которую можно было бы адаптировать для использования на всех типах транспортных средств.

Это исследование, проведенное при поддержке производителя автомобилей Volvo, привело к получению большого количества теоретических знаний и практического опыта с несколькими дорожными транспортными средствами (один из них показан выше) и тракторами на общем расстоянии более 100 000 километров (62 000 миль). Результаты обобщены в документе ФАО от 1986 года, в котором также обсуждаются некоторые эксперименты в других странах. Шведские (обзор) и, особенно, финские инженеры-любители использовали эти данные для дальнейшего развития технологии (обзор ниже, автомобиль Юхи Сипиля).

Генератор древесного газа, который выглядит как большой водонагреватель, может быть размещен на прицепе (хотя это затрудняет парковку автомобиля), в багажнике автомобиля (хотя при этом используется почти все в багажном отделении), либо на платформе в передней или задней части автомобиля (наиболее популярный вариант в Европе). В случае с американским пикапом генератор размещается в кузове грузовика. Во время Второй мировой войны некоторые автомобили были оснащены встроенным генератором, полностью скрытым от глаз.

Топливо

Топливом для автомобиля, работающего на древесном топливе, является древесина или древесная щепа (см. рисунок слева). Также можно использовать древесный уголь, но это приводит к 50-процентной потере доступной энергии, содержащейся в исходной биомассе. С другой стороны, древесный уголь содержит больше энергии, так что запас хода автомобиля можно увеличить. В принципе, можно использовать любой органический материал. Во время Второй мировой войны также использовались уголь и торф, но основным топливом были дрова.

Один из самых успешных автомобилей на древесном топливе был построен в прошлом году Датчем Джоном. В то время как многие современные газовые автомобили, кажется, пришли прямо из «Безумного Макса», голландский Volvo 240 оснащен очень современной системой из нержавеющей стали (см. первое изображение и два изображения ниже, а затем сравните с этим Volvo, этим БМВ, это Ауди или этот Юго).

«Производить древесный газ не так уж и сложно», — говорит Джон. «Производство чистого древесного газа — это другое дело. У меня есть возражения против некоторых дровяных машин. Часто производимый газ так же чист, как и внешний вид конструкции».

Датч Джон твердо верит в генераторы древесного газа, в основном для стационарного использования, такого как отопление, производство электроэнергии или даже производство пластмасс. Volvo призван продемонстрировать возможности технологии. «Припаркуйте итальянский спортивный автомобиль рядом с автомобилем, работающим на дровах, и толпа соберется вокруг дровяного автомобиля. Тем не менее, автомобили на древесном топливе предназначены только для идеалистов и во время кризиса».

Диапазон

Volvo развивает максимальную скорость 120 километров в час (75 миль в час) и может поддерживать крейсерскую скорость 110 км/ч (68 миль в час). «Топливный бак» может содержать 30 кг (66 фунтов) дерева, что достаточно для пробега в 100 километров (62 мили), что сравнимо с запасом хода электромобиля.

Если заднее сиденье загружено мешками с дровами, запас хода увеличивается до 400 километров (250 миль). Опять же, это сравнимо с запасом хода электромобиля, если пассажирское пространство пожертвовать ради большей батареи, как в случае с родстером Tesla или электрическим Mini Cooper. Разница, конечно, в том, что Джону приходится регулярно останавливаться, чтобы взять мешок дров с заднего сиденья и наполнить бак.

Прицеп

Как и в случае с другими автомобилями, запас хода автомобиля, работающего на древесном топливе, также зависит от самого автомобиля. Об этом свидетельствуют различные автомобили, которые были переделаны Весой Микконеном. Фин помещает все свои генераторы на прицеп. Его последний переделанный автомобиль — это Lincoln Continental Mark V 1979 года выпуска, большое тяжелое американское купе. Он потребляет 50 кг (110 фунтов) древесины каждые 100 километров (62 мили) и, таким образом, значительно менее эффективен, чем Volvo Джона. Микконен также переоборудовал Toyota Camry, которая стала гораздо более экономичной. Этот автомобиль потребляет всего 20 кг (44 фунта) древесины на том же расстоянии. Однако прицеп почти такой же большой, как и сама машина.

Модельный ряд электромобилей можно значительно расширить, сделав их меньше и легче. Однако это не вариант с их двоюродными братьями на древесном газе из-за веса и объема оборудования. Меньшие автомобили времен Второй мировой войны имели запас хода всего от 20 до 50 километров (от 12 до 31 мили), несмотря на их гораздо меньшую скорость и ускорение.

Свобода

Увеличение «топливного бака» — единственный способ увеличить дальность полета (кроме уменьшения скорости, конечно, но это уже другая история). Американец Дэйв Николс (человек, который показывает древесину на одной из картинок выше) может загрузить 180 килограммов (400 фунтов) древесины в кузов своего 19-летнего грузовика. Пикап Форд 89. Это позволяет ему проехать 965 километров (600 миль), что сравнимо с пробегом автомобиля, работающего на ископаемом топливе. Достоинство этого можно, конечно, обсудить, так как для этого Николсу приходится регулярно останавливаться, чтобы заправить бак: если бы он заправил кузов пикапа бензином, то мог бы проехать еще дальше.

По словам Николса, одного фунта древесины (полкилограмма) достаточно, чтобы проехать 1 милю (1,6 км), что соответствует 30 кг древесины Volvo на 100 километров. Американец создал компанию (21st Century Motor Works) и планирует продавать свои технологии в больших масштабах. Когда он приезжает домой, он использует свой грузовик для обогрева дома и выработки электроэнергии. Его история стала популярной в США, и причину можно определить по его номерному знаку: «Свобода».

«Вы можете обойти весь мир с пилой и топором», как выразился Джон Датч. Его соотечественник Йост Конийн воспользовался этой возможностью, чтобы совершить двухмесячное путешествие по Европе, не беспокоясь о близости ближайших заправок (которые не всегда легко найти в такой стране, как Румыния).

Местные жители дали ему древесину, чтобы продолжить путешествие, припасы хранились в трейлере. Конийн использовал древесину не только как топливо, но и как строительный материал для самой машины (фото выше — видео здесь). О другом путешествии на машине, работающей на дровах, см. «По Швеции с дровами в баке».

Есть ли будущее у дровяного автомобиля?

В 1990-х годах водород рассматривался как альтернативное топливо будущего. Тогда ее главенствующую роль взяли на себя биотопливо и сжатый воздух, а сегодня все внимание сосредоточено на электромобилях. Если и эта технология не сработает (а мы несколько раз выражали свои сомнения по этому поводу), можем ли мы вернуться к машине, работающей на дровах?

Несмотря на промышленный вид, автомобиль, работающий на древесном топливе, с точки зрения экологии имеет хорошие показатели по сравнению с другими альтернативными видами топлива. Газификация древесины немного более эффективна, чем сжигание древесины, так как теряется только 25 процентов энергии, содержащейся в топливе. Энергопотребление дровяного автомобиля примерно в 1,5 раза превышает энергопотребление аналогичного автомобиля, работающего на бензине (с учетом потерь энергии при предварительном прогреве системы и дополнительного веса техники). Однако если принять во внимание энергию, необходимую для добычи, транспортировки и переработки нефти, то древесный газ по крайней мере так же эффективен, как бензин. И, конечно же, древесина является возобновляемым топливом. Бензина нет.

Преимущества автомобилей, работающих на древесном газе

Самое большое преимущество автомобилей, работающих на генераторном газе, заключается в том, что доступное и возобновляемое топливо можно использовать напрямую без какой-либо предварительной обработки. Преобразование биомассы в жидкое топливо, такое как этанол или биодизель, может потреблять больше энергии (и CO2), чем дает топливо. В случае автомобиля, работающего на древесном топливе, никакая дополнительная энергия не используется для производства или переработки топлива, за исключением рубки и рубки древесины. Это означает, что лесомобиль практически нейтрален по отношению к выбросам углерода, особенно когда валка и рубка производятся вручную.

Кроме того, для автомобиля на дровах не требуется химический аккумулятор, а это важное преимущество перед электромобилем. Слишком часто забывается воплощенная энергия огромной батареи последнего. Фактически, в случае автомобиля, работающего на газе, древесина ведет себя как природная батарея. Нет необходимости в высокотехнологичной переработке: оставшуюся золу можно использовать как удобрение.

Правильно работающий генератор древесного газа также меньше загрязняет воздух, чем автомобиль, работающий на бензине или дизельном топливе. Газификация древесины значительно чище, чем сжигание древесины: выбросы сравнимы с выбросами при сжигании природного газа. У электромобиля есть потенциал сделать лучше, но тогда энергия, которую он использует, должна генерироваться из возобновляемых источников, что не является реалистичным сценарием.

Недостатки автомобилей на дровах

Несмотря на все эти преимущества, достаточно одного взгляда на дровяной автомобиль, чтобы понять, что это далеко не идеальное решение. Мобильный газовый завод занимает много места и легко может весить несколько сотен килограммов в пустом виде. Размер оборудования обусловлен тем, что древесный газ имеет низкую энергоемкость. Энергетическая ценность древесного газа составляет около 5,7 МДж/кг по сравнению с 44 МДж/кг бензина и 56 МДж/кг природного газа (источник).

Кроме того, использование древесного газа ограничивает мощность двигателя внутреннего сгорания, что означает снижение скорости и ускорения переоборудованного автомобиля. Древесный газ состоит примерно из 50 % азота, 20 % окиси углерода, 18 % водорода, 8 % двуокиси углерода и 4 % метана. Азот не способствует горению, а угарный газ является медленно горящим газом. Из-за такого высокого содержания азота двигатель получает меньше топлива, что приводит к снижению мощности на 35–50 процентов. Поскольку газ горит медленно, большое число оборотов невозможно. Газовый автомобиль – это не спортивный автомобиль.

Несмотря на то, что некоторые небольшие автомобили были оснащены генераторами на древесном газе (см., например, этот Opel Kadett), эта технология лучше подходит для более крупных и тяжелых автомобилей с мощным двигателем. В противном случае мощности двигателя и запаса хода может быть недостаточно. Несмотря на то, что установка может быть уменьшена для меньшего автомобиля, ее размер и вес не уменьшаются пропорционально уменьшению размера и веса автомобиля. Некоторые построили мотоциклы, работающие на древесном топливе, но их диапазон ограничен (хотя мотоцикл с коляской работает лучше). Конечно, вес и размер передвижного газового завода не являются проблемой для автобусов, грузовиков, поездов или кораблей.

Простота использования

Еще одна проблема автомобилей, работающих на древесном топливе, заключается в том, что они не особенно удобны в использовании, хотя это и улучшилось по сравнению с технологией, использовавшейся во время Второй мировой войны. См. вторую часть этого pdf-документа (стр. 17 и далее) для описания того, каково было водить машину, работающую на дровах:

«…опыт работы с органом Wurlitzer мог быть явным преимуществом».

Тем не менее, несмотря на усовершенствования, даже современному дровяному автомобилю требуется до 10 минут, чтобы нагреться до рабочей температуры, так что вы не можете прыгнуть в машину и сразу же уехать. Кроме того, перед каждой заправкой пепел последнего процесса газификации необходимо выгребать. Образование смолы в установке менее проблематично, чем это было 70 лет назад, но фильтры по-прежнему необходимо регулярно чистить. И тогда есть ограниченный диапазон транспортного средства. В общем, это далеко от привычной простоты использования бензинового автомобиля.

Большое количество образующегося (смертоносного) угарного газа также требует некоторых мер предосторожности, поскольку утечка в трубопроводе не исключена. Если техника размещается в багажнике, то установка детектора угарного газа в салоне отнюдь не роскошь. Кроме того, автомобиль, работающий на древесном газе, нельзя парковать в закрытом помещении, пока газ не будет сожжен в факеле (рисунок выше).

Массовые дровяные автомобили

Разумеется, все вышеописанные машины построены инженерами-любителями. Если бы мы строили автомобили, специально предназначенные для работы на древесине, и производили бы их на заводах, скорее всего, недостатки стали бы несколько менее значительными, а преимуществ — еще больше. Такие дровяные машины также выглядели бы более элегантно.

Автомобили Volkswagen Beetle, сошедшие с конвейера во время Второй мировой войны, имели встроенный механизм газификации древесины (источники: 1 / 2 / 3). Снаружи генератор древесного газа и остальная установка были незаметны. Заправка производилась через отверстие в капоте (капоте).

То же самое и с этим Mercedes-Benz, у которого установка полностью скрыта в багажнике (источник).

Вырубка лесов

К сожалению, у древесного газа, как и у других видов биотоплива, есть существенный недостаток. Массовое производство дровяных машин не решит эту проблему. Наоборот, если бы мы перевели все автомобили или хотя бы значительное их количество на древесный газ, все деревья в мире исчезли бы, и мы бы умерли от голода, потому что все сельскохозяйственные угодья были бы принесены в жертву энергии. урожай. Действительно, во время Второй мировой войны во Франции дровяной вагон вызвал сильную вырубку лесов (источник). Как и в случае со многими другими видами биотоплива, эта технология не масштабируется.

Тем не менее, в то время как автомобиль, работающий на биотопливе, так же удобен в использовании, как и его бензиновый конкурент, древесный газ должен быть самым неудобным альтернативным топливом из существующих. Это может быть преимуществом: переход на автомобили, работающие на древесном топливе, может означать только то, что мы будем меньше ездить, и это, конечно, будет хорошо с экологической точки зрения. Если вам нужно прогреть машину в течение 10 минут, скорее всего, вы решите не использовать ее, чтобы проехать несколько миль за продуктами. Велосипед сделает эту работу быстрее. Если бы вам пришлось рубить дрова в течение трех часов только для того, чтобы съездить на пляж, вы, вероятно, решили бы поехать на поезде.

В любом случае, дровяной автомобиль демонстрирует (еще раз), что современный автомобиль является продуктом ископаемого топлива. В какое бы альтернативное топливо вы ни верили, ни одно из них даже близко не сравнится по удобству с бензином или дизельным топливом. Если однажды доступность (дешевой) нефти прекратится, вездесущность автомобиля станет историей. Но отдельный автомобиль никогда не умрет.

© Kris De Decker (Спасибо, R.O.)

Читать журнал Low-tech без доступа к компьютеру, источнику питания или Интернету. Печатные архивы теперь составляют четыре тома с общим объемом 2398 страниц и 709 изображений. Их можно заказать в нашем книжном магазине Лулу.

Транспортные средства на дровах и газе: автомобили, работающие на дровах

В начале 19 века, помимо угля и природного газа, людям стал доступен новый вид топлива. Он назывался синтетическим газом (или синтетическим газом) и был доступен во многих различных формах, таких как угольный газ, древесный газ и водяной газ. Синтетический газ производится путем преобразования биомассы или других углеродосодержащих материалов, таких как древесина и уголь, в газообразный продукт путем их нагревания в среде, лишенной кислорода. Образовавшийся газ содержит смесь водорода, монооксида углерода и метана, которые легко воспламеняются и могут сжигаться с выделением тепла и света.

Автомобиль с газогенератором на прицепе в Виктории, Австралия.

Первые угольные газы были получены из угля и торфа и использовались для освещения и приготовления пищи. Лондон получил свой первый уличный фонарь, работающий на угольном газе, в 1807 году, и вскоре после того, как угольный газ (также называемый городским газом) стало доступно в большинстве промышленно развитых городов до конца 19 века, когда его заменили электрическим освещением. Синтез-газ продолжали использовать в доменных печах и на заводах до 19 века.20 с.

В 1920 году французский инженер Жорж Имбер построил мобильный генератор древесного газа, который работал на древесной щепе и производил чистый сухой газ, который можно было подавать непосредственно в двигатель внутреннего сгорания автомобиля с небольшими модификациями самого двигателя. В конце 1930-х годов в Европе использовалось около 9000 автомобилей, оснащенных генераторами Imbert. Это число увеличилось в геометрической прогрессии во время Второй мировой войны, когда бензина стало не хватать. Только в Германии к концу войны в эксплуатации находилось около 500 000 автомобилей, работающих на угольном газе. К ним относились частные автомобили, грузовики, автобусы, тракторы, мотоциклы и даже корабли, поезда и цистерны, которые были оснащены установкой для газификации древесины. Была создана сеть из примерно 3000 дровяных пунктов, где водители могли запастись дровами.

Лондонский автобус с газогенератором на прицепе.

В 1942 г. в Швеции было около 73 000 автомобилей, работающих на древесном топливе, во Франции — 65 000, в Дании — 10 000, в Австрии и Норвегии — по 9 000 и в Швейцарии — почти 8 000. В 1944 году в Финляндии было 43 000 «деревомобилей», из которых 30 000 автобусов и грузовиков, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок. Вудмобили также появились в США, Азии и особенно в Австралии, где 72 000 автомобилей работали на древесном газе. Всего во время Второй мировой войны было использовано более миллиона автомобилей на древесном газе.

Древесный газ состоит примерно из 50 % азота, 27 % окиси углерода, 14 % водорода, 3 % метана и 4 % окиси углерода со следовыми количествами кислорода. Азот и углекислый газ составляют более половины всех составляющих газа, и они инертны по отношению к двигателю внутреннего сгорания. А угарный газ — медленно горящий газ. Это означает, что древесный газ имеет очень низкую плотность энергии. Энергетическая ценность древесного газа составляет около 5,7 МДж/кг по сравнению с 44 МДж/кг бензина и 56 МДж/кг природного газа.

Автомобиль с древесно-газовым генератором: Берлин 1946

Тот же автомобиль, вид спереди. Труба, идущая от задней части автомобиля, переходит в отстойник спереди. Труба не проходит через салон автомобиля, так как даже небольшая утечка угарного газа была бы очень опасной. После отстойника газ поступает в охладитель, установленный прямо над ним и имеющий вид радиатора.

Однако высокоэффективный процесс газификации может превратить около 75% топлива в горючий газ. Даже в этом случае автомобиль, работающий на древесном топливе, потребляет примерно в полтора раза больше энергии, чем автомобиль, работающий на бензине. Другими словами, автомобиль, сжигающий 1000 кг древесного топлива, проедет столько же, сколько автомобиль, сжигающий 365 литров бензина, что впечатляет, поскольку производство бензина или бензина значительно дороже. Кроме того, автомобиль, работающий на древесном газе, имеет значительно меньший выброс выхлопных газов, чем автомобиль, работающий на бензине. При сгорании древесного газа не образуются твердые частицы и очень мало углекислого газа, что полезно для окружающей среды.

Наиболее очевидным недостатком деревянного мобиля является размер необходимого топливного бака. Газогенератор занимает много места и легко может весить несколько сотен килограммов пустым. Поскольку древесный газ сгорает медленно и имеет низкую энергетическую ценность, транспортное средство не получает достаточно энергии от сжигания древесного газа, что ограничивает его скорость и ускорение. Генераторам также требуется до 10 минут, чтобы нагреться до рабочей температуры, поэтому вы не можете прыгнуть в машину и сразу же уехать.

После окончания войны бензин снова стал доступен, а технология устарела.

Мотоцикл на древесно-газовом топливе.

Автомобиль с газогенератором на прицепе, 1943 г.

Голландский мотоцикл с древесно-газовым генератором.

Заправка газогенератора в Австралии.