Как охлаждается турбина в автомобиле

Устройство и принцип работы турбины

Турбина (турбокомпрессор) стала определяющим агрегатом в деле увеличения мощности моторов.

Что такое турбина и для чего она нужна?

Турбина — устройство в автомобиле, которое направлено на увеличение давления во впускном коллекторе автомобиля для того, чтобы обеспечить большее поступление воздуха, а значит и кислорода, в камеру сгорания.
Главное назначение турбины – с ее помощью можно значительно увеличить мощность автомобиля. При увеличении давления во впускном коллекторе на 1 атмосферу в камеру сгорания попадет в два раза больше кислорода, а значит от небольшого турбового двигателя можно ожидать мощности как от атмосферника с объемом в два раза больше — грубая теоретическая арифметика не лишенная смысла…

Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы турбины несложен: горячие выхлопные газы через выпускной коллектор поступают в горячую часть турбины, проходят через крыльчатку горячей части приводя ее и вал на который она крепится в движение. На этом же вале закреплена крыльчатка самого компрессора в холодной части турбины, эта крыльчатка при вращении создает давление во впускном тракте и впускном коллекторе, что обеспечивает большее поступление воздуха в камеру сгорания.

Устройство турбины

Турбина состоит из двух улиток — улитки компрессора, через которую всасывается воздух и нагнетается во впускной коллектор, и улитки горячей части, через которую проходят выхлопные газы вращая колесо турбины и выходят в выхлопной тракт. Из крыльчатки компрессора и крыльчатки горячей части. Из шарикоподшипникового картриджа. Из корпуса, который соединяет обе улитки, держит подшипники, так же в корпусе находится охлаждающий контур.

В процессе работы турбина подвергается очень большим термодинамическим нагрузкам. В горячую часть турбины попадают выхлопные газы очень большой температуры 800-9000 °С, поэтому корпус турбины изготавливают из чугуна особого состава и особого способа отливки.

Частота вращения вала турбины достигает 200 000 об/мин и более, поэтому изготовление деталей требует большой точности, подгонки и балансировки. Помимо этого в турбине высокие требования к используемым смазочным материалам. В некоторых турбинах система смазки служит так е системой охлаждения подшипниковой части турбины.

Система охлаждения турбин

Система охлаждения турбин двигателя служит для улучшения теплоотдачи частей и механизмов турбокомпрессора.
Существует два самых распространенных способа охлаждения деталей турбокомпрессора — охлаждение маслом, которое используется для смазки подшипников и комплексное охлаждение маслом и антифризом из общей системы охлаждения автомобилем.

Оба способа имеют ряд преимуществ и недостатков.
Охлаждение маслом.
Преимущества:

Более простая конструкция
Меньшая стоимость изготовления самой турбины

Недостатки:

Меньшая эффективность охлаждения по сравнению с комплексной системой
Более требовательна к качеству масла и к его более частой смене
Более требовательна к контролю за температурным режимом масла

Изначально, большинство серийных двигателей с турбонаддувом оснащались тубинами с масляным охлаждением. При прохождении через шарикоподшипниковую часть масло сильно нагревалось. Тогда, когда температура выходила за пределы нормального рабочего температурного диапазона, масло начинало закипать, коксоваться забивая каналы и ограничивая доступ смазки и охлаждения к подшипникам. Это приводило к быстрому износу, заклиниванию и дорогостоящему ремонту. Причин у неполадки могло быть несколько — некачественной масло или не рекомендованное для данного типа двигателей, превышение рекомендованы сроков замены масла, неисправности в системе смазки двигателя и пр.

Комплексное охлаждение маслом и антифризом
Преимущества:

Большая эффективность охлаждения

Недостатки:

Более сложная конструкция самого турбокомпрессора, как следствие большая стоимость

При охлаждении турбины маслом и антифризом повышается эффективность и такие проблемы, как закипание и коксование масла, практически не встречаются. Но данная систем охлаждения имеет более сложную конструкцию т.к. имеет раздельные масляный контур и контур охлаждающей жидкости. Масло как и прежде служит для смазки подшипников и для охлаждения, а антифриз, который используется из общей системы охлаждения двигателя, не дает перегреться и закипеть маслу. Как следствие увеличивается стоимость самой конструкции.

При работе турбины воздух под действием компрессора сжимается и, как следствие, очень сильно греется, что приводит к нежелательным последствиям т.к. чем выше температура воздуха, тем меньшее количество кислорода в нем содержится — тем меньше эффективность наддува. С этим явлением призван бороться интеркулер — промежуточный охладитель воздуха.

Нагрев воздуха не единственная проблема, с которой пытаются справиться конструкторы при проектировании турбодвигателя. Насущной проблемой является инерционность турбины (лаг турбины, турбояма) — задержка в реакции мотора на открытие дроссельной заслонки. Турбина выходит на пик своих возможностей при определенных оборотах двигателя, отсюда и появилось мнение, что турбина включается при определенных оборотах. Турбина в большинстве случаев, работает всегда, а значение оборотов при которых ее эффективность максимальная у каждого двигателя и у каждой турбины разные. В погоне за решением этой проблемы появились системы их двух турбин (твин-турбо, twin-turbo, би-турбо, biturbo), твин-скрол (twin-scroll) турбины, турбины с изменяемой геометрией сопла и изменяемым углом наклона крыльчатки (VGT), изменяются материалы частей чтобы повысить прочность и увеличить вес (керамические лопатки крыльчатки) и пр.

Twin-turbo (твин-турбо) — система при которой используются две одинаковые турбины. Задача данной системы повысить объем или давление поступающего воздуха. Используется когда необходима максимальная мощность на высоких оборотах, например в драг-рейсинге. Такая система реализована на легендарном японском автомобиле Nissan Skyline Gt-R с двигателем rb26-dett.

Такая же система, но с маленькими одинаковыми турбинами позволяет добиться прироста мощности при небольших оборотах и держать наддув постоянным до красной зоны.

Biturbo (би-турбо) — систем а с двумя разными турбинами, которые соединены последовательно. Система устроена таким образом, что при низких оборотах работает маленькая турбина, обеспечивая хороший отклик на малых оборотах, при определенных условиях «включается» большая турбина и обеспечивает наддув при высоких оборотах. Это позволяет автомобилю уменьшить лаг двигателя и получить хороший прирост производительности во всем диапазоне работы двигателя.

Такая систем турбонаддува используется в автомобилях BMW biturbo.

Турбина с изменяемой геометрией (VGT) — система при которой лопатки крыльчатки в горячей части могут изменять угол наклона к потоку выхлопных газов.

При малых оборотах двигателя пропускное сечение прохода выхлопных газов становится более узкое и «выхлоп» проходит с большей скоростью и большей отдачей энергии. Когда обороты двигателя увеличиваются проходное сечение становится шире и и уменьшается сопротивление движению выхлопных газов, но при этом достаточно энергии для создания необходимого давления компрессором. Чаще систему VGT используют на дизельных двигателях т.к. там меньше тепловые нагрузки, меньшая скорость вращения ротора турбины.

Twin-scroll ( двойная улитка) — система состоит из двойного контура движения выхлопных газов энергия которых вращает один ротор с крыльчаткой и компрессором. При этом существует два типа реализации когда выхлопные газы идут по обоим контурам сразу, при этом система работает как twin-turbo в одном корпусе — выхлопные газы делятся на два потока каждый из которых идут в свой контур горячей части раскручивая ротор турбины. Второй тип реализации работает на подобии системы biturbo — горячая часть имеет два контура с разной геометрией, при низких оборотах выхлопные газы направляются по меньшему контуру, который увеличивает скорость и энергию прохождения за счет небольшого диаметра, при повышении оборотов двигателя выхлопные газы двигаются по контуру диаметр которого больше — тем самым сохраняется рабочее давление в системе впуска и не создается запора на пути выхлопных газов. Это все регулируется клапанами, которые переключают поток из одного контура в другой.

Системы охлаждения, впуска и запуска двигателя - Системы охлаждения и запуска двигателя

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы охладить его. В некоторых автомобилях (особенно Volkswagen Beetles до 1999 года), а также в большинстве мотоциклов и газонокосилок двигатель вместо этого охлаждается воздухом (двигатель с воздушным охлаждением можно определить по ребрам, которые украшают наружную поверхность каждого цилиндра, чтобы помочь рассеивать тепло.). Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но теплее, что, как правило, сокращает срок его службы и общую производительность.

Итак, теперь вы знаете, как и почему ваш двигатель остается крутым. Но почему циркуляция воздуха так важна? У большинства автомобилей безнаддувный , что означает, что воздух проходит через воздушный фильтр и прямо в цилиндры. Высокопроизводительные и современные экономичные двигатели имеют либо с турбонаддувом , либо с наддувом , что означает, что воздух, поступающий в двигатель, сначала находится под давлением (чтобы в каждый цилиндр можно было вдавливать больше смеси воздуха и топлива) для повышения производительности.Количество наддува называется , наддува . Турбонагнетатель использует небольшую турбину, прикрепленную к выхлопной трубе, чтобы вращать турбину сжатия во входящем потоке воздуха. Нагнетатель прикреплен непосредственно к двигателю для вращения компрессора.

Поскольку турбонагнетатель повторно использует горячий выхлоп для вращения турбины и сжатия воздуха, он увеличивает мощность двигателей меньшего размера. Таким образом, потребляющий топливо четырехцилиндровый двигатель может вырабатывать мощность, которую можно ожидать от шестицилиндрового двигателя, в то же время экономя топливо на 10-30 процентов.

Увеличение производительности вашего двигателя - это здорово, но что именно происходит, когда вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его? Пусковая система состоит из электродвигателя стартера и соленоида . Когда вы поворачиваете ключ зажигания, стартер вращает двигатель на несколько оборотов, чтобы начать процесс сгорания. Для вращения холодного двигателя требуется мощный мотор. Стартер должен преодолеть:

Все внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами
Давление сжатия любых цилиндров, которые находятся в такте сжатия
Энергия, необходимая для открытия и закрытия клапанов с распределительным валом
Все остальные вещи, непосредственно связанные с двигателем, такие как водяной насос, масляный насос, генератор переменного тока и т. д.

Поскольку требуется так много энергии и потому, что в автомобиле используется электрическая система на 12 вольт, в стартер должны поступать сотни ампер электроэнергии. Электромагнит стартера - это, по сути, большой электронный переключатель, который может выдерживать такой большой ток. Когда вы поворачиваете ключ зажигания, он активирует соленоид для питания двигателя.

Далее мы рассмотрим подсистемы двигателя, которые поддерживают то, что входит (масло и топливо) и что выходит (выхлоп и выбросы).

1964 Chrysler Turbine Car - дорожные испытания

Это 1963 год, и холодный ветер холодной войны пронизывает среднего Джо на улицах Америки. Это эра космических гонок и Берлинской стены, «Шоу Дика Ван Дайка», зарождающаяся битломания и летние каникулы в Диснейленде. Такие термины, как ядерная зима и взаимно гарантированное уничтожение, больше не являются абстракцией после ракетного кризиса на Кубе, но, по крайней мере, мы, по-видимому, побеждаем: вам нужно быть высокопоставленным чиновником в Политбюро, чтобы получить свои руки на 15-летний дизайн Packard в СССР, но вы должны быть ответственным гражданином рабочего или среднего класса в этой стране, если вы хотите водить Chrysler на реактивном двигателе.

Просмотреть все 13 фотографий

Бывший председатель правления Линн Таунсенд передала мистеру и миссис Ричард Влаха из Бродвью, штат Иллинойс, 29 октября 1963 года первый заемщик Chrysler Turbine Car. - кузов-купе с черным виниловым верхом и медно-оранжевым кожаным салоном в течение трех месяцев, а затем передать его второму из четырех семейств, выбранных для эксперимента, который будет включать 50 автомобилей, доставленных 203 домохозяйствам в течение двух лет. Chrysler покажет Turbines в торговых центрах и раскрутит мировое турне на 47 000 миль, охватывающее 23 города в 21 стране.Белое турбинное купе стало бы гоночной машиной Джеймса Даррена в фильме с чизкейками 1964 года «Живой сет». Но, несмотря на все обещания, будущее так и не вышло из исследовательской лаборатории на подъездные пути Средней Америки. Так что пошло не так?

Производство началось в середине 1963 года, когда эксперимент был построен на двухдверном шасси Chrysler среднего размера с 2 + 2 посадочными местами. У этого есть передние спиральные пружины, листья в спине, и пугающие барабанные тормоза вокруг. Турбина четвертого поколения Chrysler находится под капотом, номинальная мощность 130 лошадиных сил и 425 фунтов-футов.Коробка передач - трехскоростная TorqueFlite, за вычетом гидротрансформатора (вентилятор вторичной турбины может остановиться при работающем двигателе). Реверс находится в верхней части сдвига пола, после чего следует холостой ход / парковка - вы нажимаете на рычаг, чтобы вытащить его из парковки, - затем двигаетесь и понижаетесь.

Просмотреть все 13 фотографий

Наш испытательный автомобиль, принадлежащий Chrysler, номер 991230, имеет свежую краску и косметику, а его шины с уклонами были обновлены до радиальных шин P205 / 75R14. Вы можете увидеть большое влияние «снаряда» Thunderbird 1961 года в постмодернистской модели турбины.Главным дизайнером был Элвуд Энгель, нанятый из компании Ford Motor Company, чтобы заменить больного Вирджила Экснера на посту главы Chrysler Design в 1961 году. Энгель спроектировал Lincoln Continental 1961 года, чистый, элегантный автомобиль, сочиненный на высоте, наполненной хромом и плавниками. превышение которого Экснер был пионером. Тема турбины Энгеля продолжается внутри, с закругленным трансмиссионным туннелем, разделяющим ведра спереди и сзади. Задние фонари форсажа сужаются по краям и имеют внутри круглые фонари заднего хода, окружающие карман номерного знака.Большинство органов управления, включая фары и управление обогревателем / вентилятором наружного воздуха, находятся в центральной части, рядом с переключением передач. Автомобиль имеет радио AM и электрические стеклоподъемники, но без кондиционера.

Без карбюратора, вы не качаете газ, как это было бы для других автомобилей той эпохи. Редукторы понижают выходную скорость до 5360 об / мин, но максимальная скорость турбины второй ступени составляет 45 500 об / мин. Он заканчивается громким пылесосом, издаваемым струей, на холостом ходу у McLaren Mercedes, достойной F1000, 15000 об / мин.Ускорение является прогрессивным и очень плавным, но оно не очень быстрое, и при прохождении вы должны переместить рычаг в низкое положение для переключения на пониженную передачу. Это то, что вы ожидаете, скажем, от 318 V-8, а не от Hemi или 440 Magnum. Водители будут удивляться звуку, а не движению вперед. С торможением в 425 фунтов-футов торможение крутящим моментом может привести к гораздо более быстрому запуску. Но мы в вежливой, сопровождаемой Крайслером компании.

У автомобиля необычайно узкий поворотный круг, но он валяется на мягкой и мягкой подвеске, наклоняя нос при намеке на поворот на широкой трассе испытательного трека Chrysler Auburn Hills.На скорости тихо и комфортно. Турбине не хватает спортивного качества современных мускульных машин, но ее стиль и эта сволочная нота двигателя делают ваш удар в середине 1960-х годов. Это было будущее, шаг, который вам не хватит, чтобы подняться к летающей машине Джорджа Джетсона.

Просмотреть все 13 фотографий

Американские автопроизводители вызывали реактивные самолеты с украшениями капота, стреловидными крыльями и задними фонарями форсажной камеры со времен администрации Трумэна. Этот автомобиль зарабатывает свои форсажные камеры с красными линзами, особенно когда вы выключаете двигатель и слышите его жужжание, как струя, приближающаяся к воротам.Крайслер, возможно, продал тысячи, только чтобы подражать пилотам авиалиний.

Будущее, обещание реактивного века прямо в вашем гараже, не сбылось. Горстка счастливчиков смогла позаимствовать будущее, но никто не мог его купить. Планы по выпуску 500 экземпляров Dodge Chargers 1966 года с турбинными двигателями были отменены, так как из-за надвигающихся правил смога для турбины было бы трудно справляться с выбросами оксида азота. Крайслер построил еще три поколения турбинных двигателей, установленных в серийных автомобилях и не показывавшихся широкой публике, до конца 1970-х годов, когда он заключил турбины /

Просмотреть все 13 фотографий

турбинных двигателей не имели выбросов и топлива -экономические преимущества для преодоления затрат на материалы и производство.Некоторые автопроизводители продолжили исследования в начале 1990-х годов, после чего разработка водородных топливных элементов стала преобладать в качестве следующей альтернативы двигателя внутреннего сгорания. В связи с этим возникает вопрос: является ли будущее двигателя на водородных топливных элементах более светлым?

Спросите человека, который водил OneMark Олсону было 16 лет, когда его родители, Алден (механик по производству дизельных грузовиков) и Беула, овладели 13 мая 1965 года автомобилем с турбинным двигателем № 991232 в Дулуте, штат Миннесота (он рассматривает автомобили 1963 года). модели).Сейчас он аналитик компьютерных систем и владелец веб-сайта turbinecar.com.

Смотреть все 13 фотографий

«Мой папа был щедрым», - говорит Олсон. «Он позволил такому количеству людей управлять им», включая его сына. Кредитное соглашение требовало, чтобы Алден Олсон был в машине, когда кто-нибудь еще, включая Марка, ездил на нем, поэтому он не видел никаких школьных свиданий. Олсоны с энтузиазмом проехали на нем 12 600 миль (плюс еще около 2000, поскольку спидометр был сломан на неделю), а Олден каждый день водил его на работу в Супериор, штат Висконсин.Поездки выходного дня включали 320-мильные поездки туда и обратно, чтобы посетить брата Марка в Миннеаполисе.

№ 991232 дважды возвращался к местному дилеру Dodge, сначала за сломанным спидометром, затем за тормозом. Тормоза могли быть сделаны на месте, но представитель службы должен был поехать из Чикаго для спидометра. В третий раз это сломалось в середине Небраски и было диагностировано сломанное реле отключения топлива.

Просмотреть все 13 фотографий

Марк Олсон говорит, что его отец использовал рекомендованный номер.1 Дизельное топливо "почти все время. Мы провели много времени на остановках грузовиков". Автомобиль в среднем 14,5 миль на галлон и может достигать 18-19 миль на галлон на шоссе, говорит он. Любопытные свидетели затрудняли путешествие, хотя, даже если Олсоны пробежали 4200 миль в месяц.

«Тебе никогда не нужно водить машину. Ты запустишь ее и остановишь для людей».

Спросите человека, который починил ThemBill Carry, запустил сервисную программу для 50 турбинных автомобилей Chrysler Corporation, распространяемых среди населения. Более 30 000 человек подали заявку на шанс стать одним из 203 водителей автомобиля в течение трех месяцев.

Просмотреть все 13 фотографий

«Единственные ограничения: вы не можете вывезти его из страны и не участвовать в гонках», - говорит Кэрри. Первый должен был вернуться незамедлительно, когда миссис Ричард Влаха (ее имя не записано) была поражена сзади по дороге домой со своей презентации. Водитель позади нее был слишком занят, глядя на него, чтобы заметить, что он остановился. Проблема в том, что тело было изготовлено вручную Гией из Турина, Италия. «Замена крышки была слишком короткой на 3/8 дюйма».

Просмотреть все 13 фотографий

Our TakeThen: «Поршневые двигатели не достигли той степени развития, когда инженеры могут начать искать другие силовые установки.Мы прогнозируем, что источники энергии, доступные в течение следующих 10 лет, позволят паровым или ртутным турбинам с замкнутым контуром работать намного эффективнее, чем существующие. «- Ежемесячная колонка главного редактора Чарльза Нерпеля в августовском выпуске Motor TrendNow за 1963 год:« Турбина Крайслер »- автомобиль-постер для времени, определенного временами холодной войны и космической эры. реальные "литературные" преимущества для турбинного автомобиля: снижение технического обслуживания, увеличение срока службы двигателя, потенциал развития, сокращение количества деталей на 80 процентов, виртуальное устранение настроек, отсутствие проблем при запуске при низких температурах, отсутствие периода прогрева, отсутствие антифриза, мгновенный нагрев салона зимой нет остановки из-за внезапной перегрузки, незначительного потребления масла, низкого веса двигателя, отсутствия вибрации двигателя и «холодных и чистых» выхлопных газов.Он работал на неэтилированном газе, дизельном топливе, керосине, JP-4 и других видах топлива. Турбинный двигатель прост. Впускной воздух сжимается и подогревается, а затем сжигается в открытой камере, из которой быстро расширяющиеся газы направляются на два колеса турбины: одно для работы компрессора и вспомогательного оборудования, а другое для управления автомобилем.

Гия "покрыл много грехов свинцом", говорит Кэрри. «Машины вышли намного тяжелее, чем планировалось». По его словам, они весили около 4000 фунтов, при этом вся свинцовая работа компенсировала алюминиевый капот и турбинный автомобиль.

У другого раннего заемщика Turbine Cars были серьезные механические проблемы.

Просмотреть все 13 фотографий

«Колеса турбины были приварены к валу с помощью инерционной сварки. Из-за напряжений колеса сломались при полностью открытой дроссельной заслонке. Мы перешли на электронно-лучевую сварку [на более поздних автомобилях]», - говорит Кэрри. Это был не конец проблем Керри. «Мы поменяли много двигателей. Электрическая система не была идиотской. Люди будут водить их, когда температура двигателя станет слишком высокой». Но, в основном, они работали хорошо.«Некоторые люди преодолевают 10 000 миль за три месяца».

Выжившие. Шестьдесят шесть из 55 турбинных автомобилей Chrysler Corporation были уничтожены во избежание ввозных пошлин на кузова, построенные в Италии. Легенда гласит, что тот, кто обречен на дробилку, был "испытан на столкновение" для хеллувита на полигоне Челси и что местонахождение крушения неизвестно. Оставшиеся в живых: Nos. 991230, 991242 и 991247 Музей Уолтера П. Крайслера Оберн-Хиллз, штат Мичиган. 991211 Национальный музей транспортаСт.Луи, Миссури Нет. 991225 Детройтский исторический музей. 991231 Частный коллекционер в Индиане, и сказал, что работает Нет. 991234 Генри Форд (музей) Гринфилд Виллидж, МичиганНет. 991244 Petersen Автомобильный музей Лос-Анджелес, Калифорния. 991245 Смитсоновский институт, Вашингтон, округ Колумбия,

Барабан

1964 Chrysler Turbine Car
Технические характеристики:	Двигатель Регенеративная двухступенчатая газовая турбина, длиной 25 дюймов, шириной 25,5 дюймов, высотой 27,5 дюймов,
Мощность и крутящий момент (брутто SAE):	Мощность и крутящий момент 130 л.с. при скорости вращения выходного вала 3600 об / мин, 425 фунт-футов при скорости вращения выходного вала нулевой скорости
Трансмиссия:	трехскоростной автомат TorqueFlite (минус гидротрансформатор), RWD
Передние тормоза:	; сзади: барабан
Передняя подвеска:	рычаги управления неравной длины, винтовые пружины; сзади: ведущий мост, листовые рессоры
Размеры:	л: 201.6 дюймов, W: 72,9 дюйма, H: 53,5 дюйма Вес 3900 фунтов (Chrysler est)
Производительность:	N / A
Цена:	Когда новый: N / A

Показать все

Другие известные газовые турбины0.1 1950 Rover JET1Этот автомобиль развивает скорость 90 миль в час (при скорости двигателя 50 000 об / мин) и разгоняется от 0 до 60 миль в час всего за 14 секунд на трассе Сильверстоун в Англии. Ровер говорит: «Компания надеется, что серийные модели будут готовы через три или четыре года.«

0.2 1954 Plymouth Sport CoupeChrysler разрабатывает« регенератор »для своей первой управляемой газовой турбины, теплообменник, который отбирает тепло от выхлопных газов, передавая

. Этика автономных автомобилей, самостоятельного вождения и проблемы с троллейбусами

За последние несколько лет в автомобили было добавлено все больше и больше автономных функций. И всего пару месяцев назад Тесла выпустил следующее видео, в котором он хвастался о достижении «Полного самостоятельного вождения».

В статье Techopedia сообщалось, что даже более ранние автомобили Tesla содержали «необходимое оборудование для автономного вождения», хотя активация этой способности зависела от обновления программного обеспечения.В статье также предполагалось, что разница между тем, как автономные автомобили, построенные сегодня, будут отличаться от тех, что будут созданы в будущем.

В настоящее время автомобили Tesla оснащены необходимым оборудованием для автономного вождения, но для полного включения этой функции необходимы обновления программного обеспечения. Хотя это позволит полностью автономное вождение, оно также позволит водителю-человеку контролировать ситуацию, когда ситуация требует вмешательства.

Следующее поколение автономных транспортных средств, однако, не будет нуждаться в руле, педалях или трансмиссии.Преимущество таких автомобилей заключается в возможности снизить количество несчастных случаев и обеспечить необходимый транспорт для людей, которые не способны управлять автомобилем, как пожилые люди или люди с нарушениями зрения или физическими недостатками.

Но есть и потенциальный недостаток: необходимость в человеческом агентстве, которое настраивает программирование автомобиля, чтобы предвидеть все возможные сценарии и предписывать автомобилю делать такие суждения, которые приходится делать людям, когда сценарий требует действий, которые неизбежно причинить некоторую форму вреда.

Несмотря на то, что Tesla может быть самым известным именем на переднем плане AI для транспортных средств, это, конечно, не единственный игрок на этом растущем рынке. Некоторые намного более почтенные имена в промышленности также вошли в действие.

СВЯЗАННЫЕ: ИНТЕРЕСНАЯ ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Бернард Марр недавно написал о миллиардных инвестициях Toyota в автомобили с автоматическим управлением и ИИ. Компания поставила перед собой цели, которых она хочет достичь к 2020 году:

«Благодаря инвестициям Toyota в технологические стартапы, такие как Perceptive Automata, она надеется создать технологию, позволяющую автономным транспортным средствам становиться более похожими на человека, когда они находятся на Дорога больше похожа на то, как водители-люди взаимодействуют с пешеходами.«

Стаж в области безопасности вождения

Конечно, мы еще не там. Но вопрос заключается в том, является ли это конечной целью, и следует ли нам ее преследовать, не принимая во внимание все возможные последствия полностью независимой машины.

В каждой ДТП и смертельных случаях, связанных с самостоятельным вождением, перечислены девять аварий с участием автономных транспортных средств, только четыре из которых привели к гибели людей. Тем не менее, несмотря на заявления о названии, список неполон, так как после публикации статьи были несчастные случаи со смертельным исходом.

Последний погибший, о котором сообщалось, был связан с Tesla Model X 23 марта 2018 года. Водитель машины погиб, когда он столкнулся с дорожным барьером. Тесла обвинил его в том, что шлагбаум мешает автономной системе вождения автомобиля:

"Причина, по которой этот сбой был настолько серьезным, заключается в том, что аттенюатор при столкновении, дорожный барьер безопасности, предназначенный для уменьшения воздействия на бетонную полосу, имел был раздавлен в предыдущей аварии без замены ", сказал Тесла в своем заявлении.

Компания добавила: «Мы никогда не видели такого уровня повреждения Model X в любой другой аварии».

К сожалению, это не было концом фатальных аварий для самоходных автомобилей Теслы. Ряд из них произошел в этом году.

Среди инцидентов был один 1 марта 2019 года. Национальным советом по безопасности на транспорте США (NTSB) было подтверждено, что полуавтономное программное обеспечение Autopilot было задействовано на Tesla Model 3, когда его врезали в тягач, пытающийся пересечь Флоридское шоссе, и водитель машины был убит.

Хотя они все еще относительно редки, по сравнению с автомобильными авариями, вызванными водителями-людьми, тот факт, что есть какие-либо несчастные случаи и смертельные случаи, вызванные автомобилями с автоматическим управлением, заставляет людей беспокоиться о своей безопасности и программировании. Фактически, в этом году Кварц поставил под сомнение требования безопасности Теслы.

Подобно той аварии Тесла, большинство автономных автомобильных аварий приводят к смерти человека, сидящего на месте водителя. Тем не менее, были случаи, когда люди, находившиеся вне машины, были сбиты и убиты автономными автомобилями.

Самым печально известным инцидентом такого рода может быть случай с Убер в смерти Элейн Херцберг в марте 2018 года. 49-летняя женщина шла и толкала свой велосипед по проспекту Милле в Темпе, штат Аризона, когда машина Убер ударила ее.

Видеозапись инцидента, выпущенную полицией, можно посмотреть здесь:

В результате этого компания Uber приняла политику, предусматривающую включение водителей-людей в свои автомобили. История была сообщена здесь: Uber возвращает автомобили к работе, но с людьми-водителями.

Это способ для Uber обойти проблему, с которой нам придется столкнуться, если и когда полностью автономные автомобили станут нормой: как запрограммировать их на включение инстинкта сохранения человеческой жизни.

Программирование ИИ с заботой об этике

Как мы видели в другой статье, Наш Храбрый Новый Мир: почему развитие ИИ поднимает этические проблемы, поскольку великая сила ИИ несет большую ответственность, чтобы удостовериться, что технология не в конечном итоге делает ситуации хуже во имя прогресса.Изучение этики ИИ привлекло внимание людей, которые думают о том, что нужно сделать перед внедрением автоматизированных решений.

Одним из таких людей является Пол Тагард, доктор философии, канадский философ и ученый, который затронул некоторые проблемы, с которыми мы сейчас сталкиваемся в отношении программирования этики в ИИ в книге «Как построить этический искусственный интеллект».

Он поднимает следующие 3 препятствия:

Этические теории весьма противоречивы.Некоторые люди предпочитают этические принципы, установленные религиозными текстами, такими как Библия или Коран. Философы спорят о том, должна ли этика основываться на правах и обязанностях, на величайшем благе для наибольшего числа людей или на добродетельных действиях.
Действовать этично требует удовлетворения моральных ценностей, но нет единого мнения о том, какие ценности являются уместными или даже о том, какие ценности. Без учета соответствующих ценностей, которые люди используют, когда действуют этично, невозможно привести ценности систем ИИ в соответствие с ценностями людей.
Чтобы построить систему искусственного интеллекта, которая ведет себя этично, идеи о ценностях, правильных и неправильных должны быть достаточно точными, чтобы их можно было реализовать в алгоритмах, но в современных этических соображениях катастрофически не хватает точности и алгоритмов.

Тагард действительно предлагает подход для преодоления этих трудностей, говорит он, и ссылается на свою книгу « естественная философия: от социального мозга к знаниям, реальности, нравственности и красоте» . Тем не менее, в ходе этой статьи он не предлагает решения, которое конкретно касается программирования автомобилей без водителя.

Автомобили с самостоятельным вождением и проблема с тележкой

В идеале, водители избегают столкновения с чем-либо или кем-либо. Но можно оказаться в ситуации, в которой невозможно избежать столкновения, и единственный выбор - кого или людей ударить.

Эта этическая дилемма - это так называемая проблема тележек, которая, как и сама тележка, насчитывает более ста лет. Обычно это выглядит следующим образом:

Вы видите убегающую тележку, двигающуюся к пяти связанным (или иным образом выведенным из строя) людям, лежащим на рельсах.Вы стоите рядом с рычагом, который управляет выключателем. Если вы нажмете на рычаг, тележка будет перенаправлена на боковую дорожку, и пять человек на главной дорожке будут сохранены. Однако на боковой дорожке лежит один человек.

У вас есть два варианта:

Ничего не делать и позволить тележке убить пять человек на главной дорожке;
Потяните рычаг, отводя тележку на боковую направляющую, где она убьет одного человека.

Конечно, здесь нет действительно хорошего выбора.Вопрос в том, какой из двух вариантов меньше. Именно эту дилемму поставил Зеленый Гоблин в фильме 2002 года «Человек-паук», пытаясь заставить его выбрать между спасением канатной дороги, полной детей, или женщиной, которую он любит:

Будучи супергероем, Человек-паук был в состоянии использовать свои способности и силу веб-вращения, чтобы спасти обоих. Но иногда даже супергерои вынуждены делать трагический выбор, как это было в фильме 2008 года « Темный рыцарь », в котором Бэтмен решил оставить женщину, которую он любил, в взорвавшемся здании.

Таким образом, даже те, кто обладает превосходными способностями, не всегда могут спасти всех, и одна и та же ситуация может применяться к автомобилям с поддержкой ИИ.

Тогда возникает вопрос: какой кодекс этики мы применяем, чтобы запрограммировать их на такой выбор?

Что должен делать автомобиль с самостоятельным вождением?

MIT Technology Review обратил внимание на некоторых исследователей, которые несколько лет назад работали над формулированием ответов в разделе «Как помочь самоходным автомобилям принимать этические решения». Среди исследователей в этой области - Крис Гердес, профессор Стэнфордского университета, который изучал «этические дилеммы, которые могут возникнуть, когда в реальном мире внедряется самостоятельное вождение автомобиля».

Он предложил более простой выбор: иметь дело с ребенком, бегущим на улицу, который заставляет машину врезаться в что-то, но позволяет ему выбирать между ребенком и фургоном на дороге. Для человека, который должен быть нет -разум, что защита ребенка важнее, чем защита фургона или самого автономного автомобиля.

Но что бы подумал ИИ? А как насчет пассажиров в транспортном средстве, которые могут получить травмы в результате такого столкновения?

Гердес заметил: «Это очень сложные решения, с которыми ежедневно сталкиваются те, кто разрабатывает алгоритмы управления для автоматизированных транспортных средств.”

В статье также цитируется Адриано Алессандрини, исследователь, работающий над автоматизированными транспортными средствами в Университете Рома-ла-Сапиенца в Италии, который возглавлял итальянскую часть европейского проекта CityMobil2 по испытанию автоматизированного транзитного транспортного средства. Смотрите видео об этом ниже:

Она суммировала проблему с тележкой для водителей и автомобилей с самостоятельным вождением в этой сумме:

«Вы можете что-то увидеть на своем пути, и вы решите сменить полосу движения, и как и вы, что-то еще находится в этом ряду.Так что это этическая дилемма ».

Другим выдающимся экспертом в этой области является Патрик Лин, профессор философии в Cal Poly, с которым работал Гердес. TED-Ed Лина, посвященный этическим проблемам в программировании автономных автомобилей для принятия решений о жизни или смерти, представлен в виде мысленного эксперимента в этом видео:

Если бы мы ехали в машине в ручном режиме, Как бы мы ни отреагировали, мы будем понимать, что это просто реакция, а не обдуманное решение », - говорит Линь на видео.Соответственно, следует понимать, что это «инстинктивное паническое движение без предрассудков и злого умысла».

Очень реальная вероятность смерти в результате не неисправности, а в результате того, что автомобили следуют за их программированием, - вот почему так важно подумать о том, как справиться с тем, что Лин называет «своего рода алгоритмом нацеливания». "

Он объясняет, что такие программы будут «систематически отдавать предпочтение или различать определенный тип объекта, в который врезаться.«

В результате те, кто находится в« целевых транспортных средствах, пострадают от негативных последствий этого алгоритма не по своей вине ».

Он не предлагает решения этой проблемы, но это предупреждение, что мы должны подумать о том, как мы собираемся справиться с этим:

«Обнаружение этих моральных поворотов шпилек сейчас поможет нам маневрировать незнакомым путем технологической этики и позволит нам уверенно и добросовестно отправиться в наше смелое новое будущее».

Это, вероятно, докажет еще более сложная навигация, чем на дорогах, по которым должны ездить автономные транспортные средства.