У США, Японiї, Австралiї та деяких європейських країнах зробленi спроби створення зразків сучасних парових автомобiлiв рiзних категорiй. Їх конструкцiя включає водотрубний парогенератор, двигун — парову машину високого тиску, допомiжну машину низького тиску (для приведення в дiю водяного насоса i вентилятора радiатора) i допомiжне устаткування. Пiсля запуску автомобiль готовий до руху вже через 30—45 с, оскiльки пара готується малими порцiями. На одному з автомобiлiв марки “Понтiак”, переобладнаного на паромобiль, пара має тиск 5,6 МПа (56 кг/см2) i температуру 370°С. Чотирицилiндровий автомобiль розвиває швидкiсть до 160 км/год.
У США випущено чотирицилiндровий автобус мали мiсткостi з паросиловою установкою. Вiн розвиває потужнiсть 50 кВт при 1000 об/хв (максимальний режим 2000 об/хв). Максимальна швидксть становить 106 км/год. Витрата палива — 21,3 л на 100 км пробiгу [71].
УАвстралiї побачив свiт паровий вантажний автомобiль вантажопiдйомнiстю 5 т для руху зi швидкiстю 88 км/год. Час на пуск складає 2 хв 15 с. Паливом є гас. Витрата води на 100 км — 13 л.
Там же було сконструйовано експериментальний легковий автомобiльз паросиловою установкою. Парогенератор (котел) вмiщає лише 2,2 л водиi забезпечує пiдготовку пари для руху через 45 с пiсля вмикання. Основнийзапас води мiститься в окремому баку мiсткiстю 22,7 л. Робочий тиск парискладає 1,4—8,5 МПа (14—85 кг/см2). Двоцилiндрова парова машина при 4000 об/хв розвиває потужнiсть 33 кВт. Автомобiль може розвивати швидкiсть до 152 км/год. Витрата палива (гасу або спирту) скяадає 9,5—11,3 л на 100 км пробiгу. Маса силової установки 158 кг.
Паралельно з випуском малогабаритних поршневих автомобiлiв, зроблено спроби використання в якостi двигуна парової турбiни. Створено, зокрема, парову турбiну потужнiстю 60 кВт для легкового автомобiля.
У США проводилося випробування парової турбiни з одним колесом дiаметром 140 мм на автобусi. При тиску пари 63,3 кГ/см2i температурi 510°С турбiна розвивала потужнiсть 160 кВт при 60 тис. об/хв.
Сам по собi паровий двигун екологiчно абсолютно чистий. Вiн або дає викид водяноїпари, або не дає нiякого. Якщо робочий цикл замкнений, вiдпрацьована пара конденсується i потiм, у виглядi живильної води, знову поступає в котел. Однак атмосфера забруднюється вiдпрацьованими газами пальника котла.
Двигун Стирлiнга. Останнiм часом, при пошуцi перспективних технiчних рiшень, вiдродився iнтерес до двигуна зовнiшнього згоряння, iдею якого запропонував Р.Стирлiнг ще у 1816 роцi. Використавши цю iдею, iнженери голландської фiрми “Фiлiпс” пiсля 20 рокiв працi створили цiлком працездатну конструкцiю такого двигуна.
Повiтрянi двигуни досить широко застосовувалися в ХIХ та на початку ХХ сторiччя в шахтах, на пiднiманнi води, в друкарнях, в якостi суднових машин та у рядi iнших областей. Принцип дії таких двигунiв був простим: дно великого цилiндра з поршнем нагрiвалося пальником, нагрiте повiтря пiднiмало поршень, виконуючи корисну роботу, а пiсля випуску теплого повiтря поршень опускався в початкове положення. Чергова порцiя нагрiтого повiтря знову пiднiмала його [71].
Сучасний двигун зовнiшнього згоряння є герметично закритим цилiндром, заповненим над поршнем стислим гелiєм або воднем. У процесi згоряння палива газ через стiнку цилiндра нагрiвається i опускає поршень. Вiдпрацьований газ прямує в камеру охолоджування, а поршень повертається в початкове положення. Пiсля цього порцiя холодного газу надходить у камеру розширення (над поршнем) для нагрiвання i робочого ходу.
Двигун зовнiшнього згоряння може працювати на будь-якому паливi i дає мiнiмальне забруднення повiтря оксидами вуглецю i вуглеводнями, оскiльки пальник працює в стабiльному режимi з оптимальним спiввiдношенням палива і повiтря. Вiн є практично безшумним.
Вважають, що при використаннi тепла, наприклад, розплавленого лiтiю, такий двигун може взагалi обходитися без пального, що є важливим i реальним при роботi в межах мiста. Фiрма “Фiлiпс” розробила акумулятори тепла енергоємнiстю до 23 кВт-год. На даний час побудовано досить багато дослiдних зразкiв двигуна Стирлiнга потужнiстю вiд 7 до 265 кВт, призначених для автомобiлiв, автобусiв, суден, а також стацiонарних.
До важких i ще не повнiстю розв’язаних проблем вiдносяться складнiсть конструкцiї i необхiднiсть забезпечення протягом термiну експлуатацiї двигуна повної герметичностi для збереження робочого тiла (гелiю або водню). Проблемою є також висока вартiсть двигуна. Тому двигун Стирлiнга поки що не може конкурувати з двигунами внутрiшнього згоряння.
Iнерцiйний двигун (Маховик) є найдавнiшим типом двигуна. Гончарний круг, вiк якого становить бiльше 5 тисяч рокiв, по сутi є маховиком.
Ідея використання кiнетичної енергiї маховика для руху машини не є новою, проте реалiзацiю вона одержала лише в серединi ХХ столiття,коли у Швейцарiї було випущено 17 мiських автобусiв, що приводилисяв рух саме за допомогою iнерцiйних двигунiв — так званих жиробусiв (гiробусiв). Жиробуси експлуатувалися протягом 16 рокiв [71].
Основу двигуна на цих машинах становив маховик масою 1,5 т (10% вiд маси жиробуса), який перед початком руху протягом 25 хвилин розкручувався електродвигуном до 3000 об/хв i “запасав” 9 кВт-год енергiї. Пiсля розкручування оборотний електродвигун, сполучений з маховиком, працював вже як динамо-машина i живив тяговi двигуни жиробуса, який внаслiдок цього мiг розвивати швидкiсть до 50 км/год i проходити шлях до наступного заряджання (розкручування) до 5 км. Фактично швидкiсть жиробуса складала 20—25 км/год. На шляху 2,5 км вiн витрачав 60% запасу енергнi i вимагав зарядки. Тому заряднi пристрої розмiщувалися через 1,0—1,2 км, що вiдповiдало i вимогам розмiщення зупинок для пасажирiв. Великою перевагою маховика є його екологiчна чистота, вiдсутнiсть токсичних викидiв i шуму, а також високий ККД.
Найголовнiшим недолiком даного двигуна слiд визнати його малу енергоємнiсть, і , як наслiдок, незначний пробiг мiж заряджаннями. Проте дослiдження i експерименти над ним продовжуються. В США, наприклад, спроектовано супермаховик масою 100 кг, який, згiдно з розрахунками, при 30 000 об/хв може забезпечити пробiг легковому автомобiлю 160 км. Хоча реалiзацiя такого проекту принципово можлива, слiд вирiшити чимало складних науково-технiчних задач i визначити економiчну доцiльнiсть його масового впровадження [71].
Оригiнальний легковий автомобiль розроблено i випущено наприкiнцi 70-х рокiв в США. Ця машина є шестимiсною з економiчним двигуном потужнiстю 44 кВт. У багажнику змонтовано важкий сталевий маховик дiаметром 950 мм масою 231 кг. Обертаючись на магнiтних пiдшипниках у вакуумi, маховик при 15000 об/хв розвиває потужнiсть 100 кВт. Через електрогенератор ця потужнiсть передається тяговому електродвигуну, а потiм — на ведучi переднi колеса. Початкове розкручування маховика вiдбувається за рахунок зовнiшньої електромережi. Цей автомобiль може працювати в наступних режимах: як звичайний — на двигунi внутрiшнього згоряння при зупиненому маховику, i як електромобiль вiд маховика, що забезпечус запас ходу 36 км при швидкостi 48 км/год; можливий також варiант i сумiсної роботи машини в обох режимах: у межах населених пунктiв водiй може використовувати тiльки енергiю маховика, а за їх межами — економiчний двигун внутрiшнього згоряння, рiзко пiдвищуючи потужнiсть силової установки за рахунок пiдключення енергiї маховика при короткочаснiй необхiдностi прискорити розгiн або пiдняти швидкiсть руху на крутому пiдйомi, при обгонi i в iнших ситуацiях до 151 км/год.
Незважаючи на такий досить строкатий за принципом дiї асортимент альтернативних автомобiльних двигунiв, не слiд забувати, що переважна бiльшiсть свiтового автопарку укомплектована бензиновими двигунами i одним з напрямкiв подальшого підвищення ефективностi їх роботи є пошук шляхiв модернiзацiї. На даний час дослiдницькi i практичнi роботи із удосконалення iснуючих двигунiв проводяться за наступними основними напрямами: полiпшення системи запалення, змiна процесiв подачi палива в цилiндри двигунiв, влаштування додаткових приладiв, що зменшують вміст шкiдливих компонентiв у вiдпрацьованих газах.
Система запалення чинить істотний вплив на процеси згоряння палива.
Безконтактне електронне запалення забезпечує бiльш потужний розряд на свiчах i вiдрiзняеться бiльшою стабльнiстю роботи. Останнiм часом система електронного запалення набуває все бiльшого поширення. На деяких новiтнiх моделях зарубiжних автомобiлiв ця система доповнюється мiкро-ЕОМ, що автоматично змiнює момент випередження запалення сумiшi залежно вiд навантаження на двигун i швидкостi руху, оптимiзує витрату палива i склад вiдпрацьованих газiв.
Для полiпшення процесу згоряння палива у цилiндрах широко застосовується так зване форкамерне, або факельне, запалення. Сутнiсть його полягає в тому, що у малiй форкамерi збагачена сумiш пiдпалюється електричною iскрою, а потужний факел полум’я, що утворюється при цьому, запалює основну частину бiльш бiдної робочої сумiшi в цилiндрi, чим призводить до iнтенсивнiшого згоряння палива. Такi двигуни дозволяють зменшити викид всiх токсичних компонентiв, включаючи оксиди азоту, i досягати при цьому 10% економiї палива [71].
Змiна процесiв подачi палива в цилiндри досягасться кiлькома способами. Перший з них — це спроба влаштування на двигунi двох карбюраторiв замiсть одного. Вище наголошувалося що при роботi двигуна у режимi холостого ходу вмiст токсичних речовин у викидi збiльшується. Задля зменшення їх кiлькостi при роботi двигуна потрiбно вiдрегулювати карбюратор на збiднену або бiдну сумiш (1 частина бензину приблизно на 20 частин повiтря), але тодi двигун не розвиватиме необхдної потужності при роботi з навантаженням i не забезпечить належної тяги i швидкостi. Вихiд з цього положення дає встановлення другого карбюратора, який регулюється на нормальну сумiш (1 частина палива на 15 частин повiтря) i живить двигун на робочих режимах. Пiзнiше були розробленi новi, складнiшi конструкцiї карбюраторiв, здатних в одному блоці сумiщати вказанi функцiї i готувати необхiдний склад робочої сумiшi на будь-який режим роботи двигуна.