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2016-09-01 16:54:16李爾欣
汽車雜志 2016年8期
李爾欣
講真，這汽車世界里確實(shí)有一些奇葩的動力系統(tǒng)，比各種新型燃料電池、非主流內(nèi)燃機(jī)都還要異于尋?！?/p>
替代動力
汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)雖然很普遍，但缺點(diǎn)也不少，所以人們一直在尋找能替代它們的動力系統(tǒng)。有的選擇喂給內(nèi)燃機(jī)新的燃料，像液態(tài)氮、液態(tài)氫、液化石油氣、天然氣、生物酒精之類；有的則直接改用全新的動力系統(tǒng)，比如我們介紹過的燃?xì)鉁u輪機(jī)、火箭動力、純電動、太珀能動力和氫燃料電池等。但總體而言，受技術(shù)條件和消費(fèi)習(xí)慣等因素的限制，至今仍未找到完美的替代動力。
奇葩的動力系統(tǒng)
各位編輯大大好！本小透明汽水聽說地球上曾經(jīng)有過使用核動力的汽車，那就請問，這款車到底長啥樣？開車的人不怕核輻射嗎？這世上還有比它更奇葩的動力系統(tǒng)么？
若問是否有比核動力更奇葩的動力系統(tǒng)，答案是肯定的，而且數(shù)量龐大?；旧先魏文墚a(chǎn)生動能或熱能的材料，都會被工程師拿來試驗(yàn)，比如美國的新奧爾良市就曾在19世紀(jì)運(yùn)營過用天然肥料產(chǎn)生的氨氣來驅(qū)動的公共汽車。把歷史資料里的奇葩動力系統(tǒng)都羅列出來，只要有編寫《四庫全書》的那份精力，想來也能做到，但咱們顯然不是撰寫檔案的，暫且從最近幾十年里挑些“代表”給大伙開開眼界吧。不妨先從你問到的核動力車說起。
核動力
核能是個(gè)好東西，燃燒污染低，燃料的能量密度又大，早在當(dāng)代科學(xué)家剛開始研究原子能的時(shí)候，就已經(jīng)有人設(shè)想過用它來驅(qū)動車輛。而在見識過原子彈的威力，并成功利用核反應(yīng)堆發(fā)電之后，從20世紀(jì)50年代到20世紀(jì)60年代，美國和前蘇聯(lián)等大國都愈發(fā)熱衷于更廣泛地應(yīng)用核能，后來還真搞出核動力艦艇以及核動力飛行器，部分成果更沿用至今，但核動力車卻始終停留在概念模型階段。
一開始，人們以為只要把核潛艇的鈾裂變蒸汽渦輪機(jī)或者人造衛(wèi)星的核燃料電池的尺寸縮小，再裝上車就行。但后來發(fā)現(xiàn)沒那么簡單。對于核反應(yīng)堆動力，光是那厚重的核輻射屏障，就足以把車輛壓得走不動；而若換成輻射微弱的核燃料電池，以當(dāng)下核燃料電池的性能，還無法驅(qū)動車輛高速馳騁。例如2012年登陸火星的好奇號探測器，其動力系統(tǒng)為MMRTG多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)，電機(jī)本體重達(dá)45千克，而發(fā)電功率卻只有110瓦——這還是目前相對高效的核燃料電池動力。不過，真正妨礙核動力車發(fā)展的，卻是人類對于核威脅的恐懼。如果連相對更穩(wěn)定的核電站都要抵制，怎可能容忍車輛載著核反應(yīng)堆到處蹦跶？
01.罕無人跡的地方，或許才是最適合核動力車的生存環(huán)境。
02.Ford Seaffle-iteXXl的等比例模型。
03.Cadillac WTF的設(shè)計(jì)圖。
假如未來真有核動力車，那多半是依靠核能發(fā)電來驅(qū)動的電動車，而它的“核動力”既可能是微型釷基熔鹽堆，也可以是由小型RTG放射性同位素?zé)犭姍C(jī)組成的核電池堆，但無論哪種，都得先解決核動力系統(tǒng)本身的問題，如核輻射、核污染以及核廢料處理等等，然后還得達(dá)成碰撞安全、耐用性等量產(chǎn)車的技術(shù)指標(biāo)，最后才會考慮燃料消耗和行駛質(zhì)感這些實(shí)用性需求。但鑒于民眾長期以來對核能的習(xí)慣性恐懼，核動力車或許只會出現(xiàn)在外星球或者戰(zhàn)場等特殊場合。如此吃力不討好的項(xiàng)目，大概沒有幾家商品車制造商會貿(mào)然立項(xiàng)的吧？
Ford Nucleon
1958年，為探討未來量產(chǎn)核動力車的可行性，福特造出一款核動力概念車的模型，并命名為Ford Nucleon。在福特的設(shè)想中，F(xiàn)ord Nuceon跟核潛艇一樣，可通過鈾裂變蒸汽渦輪機(jī)來驅(qū)動，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，未來有望用上小型自裂變核反應(yīng)堆。后來，福特還曾在1 962年的西雅圖世博會上展示過以可更換核燃料電池為動力的Ford Seattle-ite ⅩⅪ概念車的等比例模型。但最終，福特選擇擱置整個(gè)核動力車項(xiàng)目。
MDI AIRPod
亮相2009年日內(nèi)瓦車展的AIRPod樣車，是2000年成立的法國氣動發(fā)動機(jī)制造商MDI與印度TATA汽車合作研制的氣動力城市代步車。當(dāng)時(shí)那款樣車的動力系統(tǒng)包括一臺0.18升的活塞式發(fā)動機(jī)以及一瓶175升的高壓空氣罐，最大功率4kW，最高車速70km/h，充滿氣可續(xù)航220km。此后，盡管早就推出搭載0.43升2缸發(fā)動機(jī)的AIRPod 1.0版，如今更已在開發(fā)AIRPod 2.0版，卻仍未見到MDI公開發(fā)售AIRPod的新聞。
氣動力
最早的汽車其實(shí)跟火車一樣，都是通過蒸汽鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓氣體來推動活塞，從而帶動車輪轉(zhuǎn)動。但不幸內(nèi)燃機(jī)比蒸汽機(jī)先一步實(shí)現(xiàn)小型化，并在短時(shí)間內(nèi)獲得廣泛認(rèn)可，從此使用石油燃料的內(nèi)燃機(jī)就取代蒸汽機(jī)成為機(jī)動車的主流動力?？珊芏嗳瞬⒉恢?，在19世紀(jì)下半葉，除蒸汽機(jī)外，其實(shí)還有一種以氣體為動力的發(fā)動機(jī)，當(dāng)時(shí)甚至已用在公交車上。這種氣動發(fā)動機(jī)從表面上看跟內(nèi)燃機(jī)很相似，只不過它無需點(diǎn)爆可燃性混合氣，而是直接把壓縮空氣通到汽缸內(nèi)，進(jìn)而推動活塞運(yùn)動。但在內(nèi)燃機(jī)的統(tǒng)治之下，氣動發(fā)動機(jī)和其他動力系統(tǒng)一起逐漸被邊緣化。
斗轉(zhuǎn)星移，隨著石油資源逐漸枯竭，尾氣污染也日益嚴(yán)重，人們開始尋找替代內(nèi)燃機(jī)的新型動力系統(tǒng)，這時(shí)氣動發(fā)動機(jī)再次浮出水面。目前主要有3種氣動發(fā)動機(jī)：葉片式、活塞式和擺動式。而曝光率較高的幾款氣動車，基本上都和祖先一樣采用活塞式氣動發(fā)動機(jī)。現(xiàn)階段，氣動發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣閥門與排氣閥門分別控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出功率，因此不需要變速器，可實(shí)現(xiàn)無級變速；另外，只需操縱閥門即可改變進(jìn)排氣的方向，所以發(fā)動機(jī)能在正反轉(zhuǎn)之間自如切換；最后，作為沒有燃燒過程的發(fā)動機(jī)，氣動發(fā)動機(jī)自然不存在尾氣排放的問題。不過，和早年的電動車一樣，如今的氣動力車也面臨著功率低、續(xù)航短、補(bǔ)充站點(diǎn)少的窘境，從而陷入推廣困難的惡性循環(huán)。除非將來也有一款“特斯拉”能打破僵局，不然氣動力車注定會再次曇花一現(xiàn)。
Honda Air Concept
在2010年洛杉磯車展的設(shè)計(jì)大賽上，本田帶來一輛以空氣為動力的Air概念車。不同于其他氣動力車，本田Air似乎是一款真正的噴氣車。這款車的高壓儲氣罐與整個(gè)底盤連成一體，通過釋放壓縮氣來推動車輛，而調(diào)節(jié)氣閥即可控制車速。當(dāng)不能用外接口充氣時(shí)，本田Air還可通過自身的兩臺渦輪風(fēng)扇在行駛過程中吸入空氣，而“續(xù)命”160km。另外，由于不像飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)那樣需要燃燒空氣，本田Air還是一款零污染的環(huán)保車輛。
咖啡動力
咖啡也能驅(qū)動汽車？千真萬確。吉尼斯世界紀(jì)錄里甚至專門有一項(xiàng)Coffee-Poweyed Vehicle的速度紀(jì)錄。不過，咖啡動力車并非直接燃燒咖啡豆獲得動力，其真正的燃料是氫氣，而所用到的“咖啡”實(shí)為咖啡廠商在加工咖啡豆時(shí)產(chǎn)生的糠料。簡單來講，就是先把咖啡糠倒入氣化爐里，再點(diǎn)火燒煮，由此產(chǎn)生混合二氧化碳與水蒸氣的可燃性氣體，并將其碳化，得到一氧化碳和氫氣，然后經(jīng)過濾和冷卻之后，把氫氣送到活塞式發(fā)動機(jī)的汽缸內(nèi)，用氫氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油混合氣，爆燃后膨脹作功，最終推動活塞?？梢?，咖啡動力系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種外燃機(jī)，若把咖啡糠換成其他能產(chǎn)生可燃性氣體的有機(jī)廢料，一樣行得通。
順便一提，創(chuàng)下吉尼斯咖啡動力車速度紀(jì)錄的是一款經(jīng)過改造的福特P100皮卡，成績?yōu)槠骄囁?05.451km/h。雖然對于一臺外燃機(jī)而言，燒咖啡糠或許比單純用煤炭更環(huán)保一點(diǎn)，但咖啡動力系統(tǒng)的“燃油經(jīng)濟(jì)性”并不出色，在英國BBC 1電視臺的一檔節(jié)目里，另一款咖啡動力車完全靠咖啡糠產(chǎn)生的能量，從曼徹斯特開到倫敦一共用掉70kg的咖啡糠，算下來相當(dāng)于3 miles/kg。如果一輛1988年款大眾尚酷的油耗達(dá)到3 miles/gal，那絕對是不省油的。顯然，咖啡動力車幾乎沒有實(shí)用價(jià)值，更像是有趣的實(shí)驗(yàn)或者挑戰(zhàn)項(xiàng)目。
Martin Bacon與他的咖啡車
英國人Martin Bacon是一名志愿者兼工程師。海外媒體曾經(jīng)報(bào)道過的3款咖啡動力車都是由他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打造的。第一輛就是BBC 1電視節(jié)目里的那輛1988年款大眾尚酷，第二輛是一款羅孚SDI，車速高達(dá)107km/h，第三輛便是創(chuàng)下吉尼斯世界紀(jì)錄的福特P100。Martin Bacon并不打算開發(fā)量產(chǎn)型咖啡動力車，這些車都是為他們團(tuán)隊(duì)的志愿項(xiàng)目籌款用的，不過似乎并沒有人接手。
01.創(chuàng)下速度紀(jì)錄的福特P100咖啡動力車。
02.Martin Bacon
03.在奔馳發(fā)明機(jī)動車以前，汽車是靠蒸汽驅(qū)動的。
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奇葩的動力系統(tǒng)
各位編輯大大好！本小透明汽水聽說地球上曾經(jīng)有過使用核動力的汽車，那就請問，這款車到底長啥樣？開車的人不怕核輻射嗎？這世上還有比它更奇葩的動力系統(tǒng)么？
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核動力
核能是個(gè)好東西，燃燒污染低，燃料的能量密度又大，早在當(dāng)代科學(xué)家剛開始研究原子能的時(shí)候，就已經(jīng)有人設(shè)想過用它來驅(qū)動車輛。而在見識過原子彈的威力，并成功利用核反應(yīng)堆發(fā)電之后，從20世紀(jì)50年代到20世紀(jì)60年代，美國和前蘇聯(lián)等大國都愈發(fā)熱衷于更廣泛地應(yīng)用核能，后來還真搞出核動力艦艇以及核動力飛行器，部分成果更沿用至今，但核動力車卻始終停留在概念模型階段。
一開始，人們以為只要把核潛艇的鈾裂變蒸汽渦輪機(jī)或者人造衛(wèi)星的核燃料電池的尺寸縮小，再裝上車就行。但后來發(fā)現(xiàn)沒那么簡單。對于核反應(yīng)堆動力，光是那厚重的核輻射屏障，就足以把車輛壓得走不動；而若換成輻射微弱的核燃料電池，以當(dāng)下核燃料電池的性能，還無法驅(qū)動車輛高速馳騁。例如2012年登陸火星的好奇號探測器，其動力系統(tǒng)為MMRTG多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)，電機(jī)本體重達(dá)45千克，而發(fā)電功率卻只有110瓦——這還是目前相對高效的核燃料電池動力。不過，真正妨礙核動力車發(fā)展的，卻是人類對于核威脅的恐懼。如果連相對更穩(wěn)定的核電站都要抵制，怎可能容忍車輛載著核反應(yīng)堆到處蹦跶？
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氣動力
最早的汽車其實(shí)跟火車一樣，都是通過蒸汽鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓氣體來推動活塞，從而帶動車輪轉(zhuǎn)動。但不幸內(nèi)燃機(jī)比蒸汽機(jī)先一步實(shí)現(xiàn)小型化，并在短時(shí)間內(nèi)獲得廣泛認(rèn)可，從此使用石油燃料的內(nèi)燃機(jī)就取代蒸汽機(jī)成為機(jī)動車的主流動力?？珊芏嗳瞬⒉恢?，在19世紀(jì)下半葉，除蒸汽機(jī)外，其實(shí)還有一種以氣體為動力的發(fā)動機(jī)，當(dāng)時(shí)甚至已用在公交車上。這種氣動發(fā)動機(jī)從表面上看跟內(nèi)燃機(jī)很相似，只不過它無需點(diǎn)爆可燃性混合氣，而是直接把壓縮空氣通到汽缸內(nèi)，進(jìn)而推動活塞運(yùn)動。但在內(nèi)燃機(jī)的統(tǒng)治之下，氣動發(fā)動機(jī)和其他動力系統(tǒng)一起逐漸被邊緣化。
斗轉(zhuǎn)星移，隨著石油資源逐漸枯竭，尾氣污染也日益嚴(yán)重，人們開始尋找替代內(nèi)燃機(jī)的新型動力系統(tǒng)，這時(shí)氣動發(fā)動機(jī)再次浮出水面。目前主要有3種氣動發(fā)動機(jī)：葉片式、活塞式和擺動式。而曝光率較高的幾款氣動車，基本上都和祖先一樣采用活塞式氣動發(fā)動機(jī)。現(xiàn)階段，氣動發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣閥門與排氣閥門分別控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出功率，因此不需要變速器，可實(shí)現(xiàn)無級變速；另外，只需操縱閥門即可改變進(jìn)排氣的方向，所以發(fā)動機(jī)能在正反轉(zhuǎn)之間自如切換；最后，作為沒有燃燒過程的發(fā)動機(jī)，氣動發(fā)動機(jī)自然不存在尾氣排放的問題。不過，和早年的電動車一樣，如今的氣動力車也面臨著功率低、續(xù)航短、補(bǔ)充站點(diǎn)少的窘境，從而陷入推廣困難的惡性循環(huán)。除非將來也有一款“特斯拉”能打破僵局，不然氣動力車注定會再次曇花一現(xiàn)。
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咖啡動力
咖啡也能驅(qū)動汽車？千真萬確。吉尼斯世界紀(jì)錄里甚至專門有一項(xiàng)Coffee-Poweyed Vehicle的速度紀(jì)錄。不過，咖啡動力車并非直接燃燒咖啡豆獲得動力，其真正的燃料是氫氣，而所用到的“咖啡”實(shí)為咖啡廠商在加工咖啡豆時(shí)產(chǎn)生的糠料。簡單來講，就是先把咖啡糠倒入氣化爐里，再點(diǎn)火燒煮，由此產(chǎn)生混合二氧化碳與水蒸氣的可燃性氣體，并將其碳化，得到一氧化碳和氫氣，然后經(jīng)過濾和冷卻之后，把氫氣送到活塞式發(fā)動機(jī)的汽缸內(nèi)，用氫氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油混合氣，爆燃后膨脹作功，最終推動活塞?？梢?，咖啡動力系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種外燃機(jī)，若把咖啡糠換成其他能產(chǎn)生可燃性氣體的有機(jī)廢料，一樣行得通。
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Martin Bacon與他的咖啡車
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