Die Wankel-enjin, die Stirling-enjin en verskeie soorte turbokrageenhede het nooit die motorhoofstroom betree nie. ‘n Aantal bekende maatskappye — van Mazda tot GM, van Mercedes tot Volvo — het dekades lank daaraan gewerk. Klein firmas en individuele uitvinders het ook volgehou. Tog het dit geblyk dat elke alternatiewe ontwerp baie meer slaggate gehad het as wat aanvanklik verwag is. Dit beteken nie dat die ontwikkeling van onkonvensionele krageenhede onmoontlik is nie. Entoesiaste bly verskillende idees vooruitsit, en hier ondersoek ons sommige van die mees eksotiese enjinkonsepte wat ooit gebou is.
Gesplete-Siklusenjins: Twee Silinders, Een Kragslag
Sommige enjinontwerpers het tot die gevolgtrekking gekom dat die klassieke kombinasie van silinder, suier, dryfstel en krukas homself oor meer as ‘n eeu bewys het — en dat die verbetering van binnebrandenjins slegs vereis dat sekere aspekte verfyn word, eerder as om van voor af te begin. Die eerste voorbeeld op ons lys is die enjin wat deur die Amerikaanse maatskappy Scuderi Group ontwikkel is, wat die klassieke inlaat-, kompressie-, krag- en uitlaatslae behou — maar dit oor twee afsonderlike silinders verdeel:
- Koue (kompressor) silinder — hanteer inlaat en kompressie
- Warm (werk) silinder — hanteer die kragslag en uitlaat
Terwyl gas in die werksilinder uitbrei, vind ‘n inlaatslag plaas in die koue kompressorsilinder. Wanneer die werksilinder uitlaat, komprimeer die kompressorsilinder. Aan die einde van die kompressieslag nader beide suiers hul boonste dooipunte, die mengsel beweeg deur ‘n omleikkanaal van die koue silinder na die warm een en word aangesteek. Hierdie gesplete siklus — wesenlik ‘n gewysigde Otto-siklus — is in 2006 gepatenteer, en in 2009 het Scuderi Group die proef-Scuderi Gesplete-Siklusenjin gebou.
Die kompressor- en werksilinders kan verskillende deursnee en suierslae hê, wat dit moontlik maak om enjinparameters buigsaam in te stel — dit funksioneer as ‘n analoog van die Miller-siklus met bykomende gasuitbreiding. Voeg ‘n tak met klepe en ‘n hoëdrukfles by die kanaal tussen die silinders, en die enjin kan energie terugwen tydens remming en dit tydens versnelling ontplooi. Vir ‘n aantal jare was Scuderi Group se aktiwiteite egter beperk tot prototipes en handelsbeursverskynings. Werklike doeltreffendheidswinste het nog nie die ontwerp se aansienlike kompleksiteit geregverdig nie.
Die Kroasiese maatskappy Paut Motor het ook na die gesplete werksiklus gewend. Hul gespasieëerde ontwerp het om verskeie redes aandag getrek:
- Aansienlik minder bewegende onderdele as konvensionele enjins
- Laer wrywingsverliese
- Verminderde bedryfsgeraas
- Kompakte afmetings: 500×440×440 mm by 7-liter kapasiteit
- Gewig van ongeveer 135 kg — ongeveer die helfte van ‘n tradisionele enjin van dieselfde verdringing
Die afwesigheid van olie in die krukashuis vereis wel ‘n eksterne smeeringstenksy, maar die uitvinders het dit as ‘n aanvaarbare kompromis beskou. Verskeie prototipes is gebou, hoewel die finale kraguitset nooit amptelik bepaal is nie. Die laaste prototipe is in 2011 saamgestel, en die projek het sedertdien tot stilstand gekom.
Die Bonner Twee-Slagenjin: Maksimum Kompleksiteit, Ambisieuse Doelwitte
Die Bonner twee-slagenjin (vernoem na sy borg, Bonner Motor) is in 2006 in die Verenigde State deur Walter Schmid uitgevind en stoot meganiese kompleksiteit nog verder. Soos die Paut Motor is sy silinders in ‘n X-konfigurasie gerangskik, en die krukas voer ‘n planetêre beweging uit via ‘n ratstelsel. Sleutelkenmerke sluit in:
- Klepe in silinderbodems en roterende spilklepe in die motorbody vir gasverdeling
- Eksterne suiers wat effens kan verskuif onder oliedruk om ‘n veranderlike kompressieverhouding te bied
- Hoë drywing-tot-gewig-verhouding as die primêre ontwerpteiken
In teorie lyk die Bonner-enjin aantreklik. In die praktyk het egter geen noemenswaardige nuus oor jare uit die projek gekom nie — dit blyk dat dit nie aan die verwagtinge voldoen het nie.
Aksiale Enjins: Silinders Gerangskik Soos ‘n Rewolwer
Ander uitvinders het die werkssiklusse van die binnebrandenjin ongeskend gehou, maar die fisiese uitleg van sy komponente herbedag. Aksiale enjins, wat al vir meer as ‘n eeu bestaan, is ‘n voortreflike voorbeeld. Hulle verskil in besonderhede, maar deel ‘n gemeenskaplike beginsel: silinders is gerangskik soos patrone in ‘n rewolwertrommel, koaksiaal met die uitsettas. Verskeie meganismes — soos geneigde penne en keëlwassers — omskep die suiers se heen-en-weer-beweging in tasrotasie.
Die Duke Engines-projek van Nieu-Seeland is een noemenswaardige variant: ‘n vyfsilinder, vierslagaksiale enjin met 3-liter verdringing. In vergelyking met ‘n konvensionele enjin van dieselfde kapasiteit het die Duke-eenheid die volgende gebied:
- 19% laer gewig
- 36% meer kompakte pakket
- Veelsydige toepassingspotensiaal in die motor-, skeepvaart- en lugvaartsektor
Ambisieuse beloftes is gemaak oor sy wydverspreide aanvaarding — maar drome om die wêreld te verower het drome gebly.
Die RadMax-enjin deur die Kanadese maatskappy Reg Technologies neem die aksiale konsep nog verder. In plaas van diskrete silinders word ‘n dosyn kompartemente binne ‘n gemeenskaplike trommel gevorm met behulp van dun lemme. Plate wat in rotorgleuwe gemonteer is, beweeg langs hulle terwyl die rotor draai, en geboë oppervlakke aan die trommelendes definieer lemtrajekte en beheer gasuitruiling. Noemenswaardige kenmerke:
- Versoenbaar met verskeie brandstoftipes, hoewel diesel die aanvanklike fokus was
- ‘n 2003-prototipe was slegs 152 mm in beide deursnee en lengte, maar het 42 perdekrag gelewer — baie meer as ‘n konvensionele enjin van ekwivalente grootte
- Later prototipes het na bewering 127 pk en 380 pk bereik
Ten spyte van hierdie belowende syfers blyk alle RadMax-aktiwiteit nog op die eksperimentele stadium te bly.
Toroïdale Enjins: Wanneer die Silinder ‘n Donut Word
Die VGT-enjin (Veranderlike Geometrie Toroïdale Enjin) van die nou-opgehefde Kanadese maatskappy VGT Technologies is nog ‘n gevallestudie van teorie wat die praktyk oortref. Vir die eerste keer getoets in 2005, vervang die enjin die konvensionele silinder met ‘n toroïed — ‘n donutvormige kamer — waarbinne ‘n rotor met ‘n paar aangehegte suiers roteer.
‘n Dun verspreidingsskyf met ‘n uitsnit vir die suiers roteer deur die toroïed via ‘n riemaandryfstelsel, wat die brandstof-lugmengsel tydens kompressie en die kragslag beperk. In 2009 het Amerikaanse entrepreneurs Gary Kelley en Rick Ivas onafhanklik ‘n toroïdale enjin ontwikkel wat die Kanadese ontwerp baie nou weerspieël het. Hul skattings het gesuggereer dat ‘n halwe-meter-deursnee toroïed die volgende sou lewer:
- 230 perdekrag
- Ongeveer 1 000 N·m draaikrag
- Alles by slegs 1 050 omw/min
Hul maatskappy, Garric Engines, wys nou slegs ‘n stomp boodskap op sy webwerf: “Dankie vir u belangstelling. Die bladsy kan moontlik in die toekoms opgedateer word.”
Die Nuterende Enjin: Draaiende Skywe in Plaas van Suiers
‘n Effens meer belowende lot mag die nuterende enjin wat deur die Amerikaner Leonard Meyer in 2006 uitgevind is, te wagte wees — ten minste verskeie werkende kopieë is gebou. Die naam kom van die Latynse nutatio (knik of waggel). Meyer se ontwerp vorm vier werkkamers van veranderlike volume tussen die motorbody en ‘n skyf wat sy kant toe nuteer (waggel), wat as die suier funksioneer. Die skyf is in die helfte gesny langs sy deursnee en op ‘n Z-vormige uitsettas gemonteer, met kanale en klepe in die body wat gasuitruiling bestuur.
Prototipes is gebou deur Baker Engineering en sy susterfirma Kinetic BEI, met indrukwekkende resultate:
- Enkelskyf van 102 mm: 7 pk
- Dubbele skywe van 203 mm: 120 pk
- Tweeskyfenjin-afmetings: 500 mm lengte, 300 mm deursnee, 3,8-liter verdringing
- Drywing-tot-gewig-verhouding: 2,5–3 pk/kg teenoor 1–2 pk/kg vir massa-vervaardigde atmosferiese enjins
Liter-spesifieke uitset is minder indrukwekkend, maar die drywingsdigtheid is noemenswaardig. Baker en Kinetic blyk die ontwerp te verfyn, hoewel aktiwiteit op hul webwerwe beperk bly.
LiquidPiston: Die Wankel-enjin Binnestebuitekeer
Roterende enjinkonsepte bly innoveerders boei, asof die afwyking van die bekende suier-en-silinder-rangskikking inherent beter prestasie beloof. Nikolay Shkolnik, ‘n voormalige Sowjet-ingenieur wat na die Verenigde State verhuis het, en sy seun Alexander het ‘n enjin ontwikkel wat lyk soos die Wankel-enjin binnestebuitekeer. ‘n Grondboontjievormige rotor draai binne ‘n driehoekige kamer — dieselfde basiese geometrie as die Wankel — maar deurslaggewend is die afdichtings aan die kamermure vasgeheg in plaas van aan die rotor.
Die Shkolniks het LiquidPiston gestig om die konsep te ontwikkel, en medebefondsing van DARPA getrek vir moontlike gebruik in:
- Ligte vliegtuie en drones
- Draagbare kragopwekkers
- Hibriedvoertuig-kragstelsels
‘n Prototipe van 23 cm³ bereik reeds 20% termiese doeltreffendheid — indrukwekkend vir daardie verdringingsklas. Die span teiken nou ‘n dieselprototipe wat ongeveer 13 kg weeg en 40 pk lewer, met geprojekteerde termiese doeltreffendheid wat tot 45% styg.
Ons het die ou roterende enjin die heruitvinding gegee waarna dit gesmag het!
Hoë kompressieverhouding & ooruitbreiding; Lae oppervlakarea; Stasionêre toppuntafdichtings
Enjin Los Op:
– verkoeling
– uitlaatgasse
– afdichting
– doeltreffendheidsprobleme
– smering
Die Swaaiende Suierenjin: Word Vierkantig
Die laaste enjin in ons oorsig bewys dat die aantrekkingskrag van ‘n plat, kompakte eenheid werklik is — en dat rotors nie die enigste weg is om dit te bereik nie. Pivotal Engineering se swaaiende suierenjin maak eenvoudig die tradisionele suier vierkantig, wat die silinder reghoekig maak in boonste aansig. Hierdie twee-slagontwerp bestaan al vir verskeie jare, gedurende welke ‘n aantal prototipes beide motorfietse en vliegtuie aangedryf het.
Die maatskappy teiken hoofsaaklik lugvaartoepassings, en die ontwerp bied enkele werklike voordele:
- Hoë uitset-tot-gewig- en uitset-tot-grootte-verhoudings
- Uitstekende gedwonge-inlaat-potensiaal, moontlik gemaak deur ‘n vloeistofverkoelingskanaal wat deur die suier se vaste as loop — ‘n moeilike prestasie in konvensionele enjinargitekture
- Plat vormfaktor, aangesien die vierkantige rotor baie dun gemaak kan word
Ander Eksotiese Enjinkonsepte die Moeite werd om te Ken
Daar is baie noemenswaardige eksotiese enjinontwerpe buite dié wat hier behandel word. ‘n Paar eerbiedige vermeldinge:
- 12-rotor Wankel-enjin — Mazda se roterende konsep tot ‘n uiterste geneem
- Knight-hulsklep-enjin — ‘n eeuoue ontwerp wat kortliks met die poppetklep meegeding het
- Teenoorgestelde-suierenjins — twee suiers wat ‘n enkele silinder deel, sonder silinderkoppe
- Veranderlike-kompressieverhouding-enjins — wat intydse aanpassing van kompressie moontlik maak om doeltreffendheid oor vragtoestande te optimaliseer
- Vyfslagenjins — wat ‘n toegewyde uitbreidingsilinder byvoeg om meer werk uit verbrandingsgasse te onttrek
- Roterende-lem-enjins — waar rotorkomponente beweeg soos konvergerende en divergerende skêrlemme
Waarom Bereik Alternatiewe Enjins nie Massaproduksie nie?
Selfs ‘n kort oorsig van onkonvensionele binnebrandenjinontwerpe onthul ‘n treffende patroon: dosyne slim idees, baie min produksievoertuie. Die herhalende hindernisse is konsekwent:
- Afdichtingsslytasie — roterende ontwerpe misluk dikwels weens toppuntafdichtingsdegradrasie oor tyd
- Afwisselende meganiese laste — roterende-lem-konsepte ly onder vermoeidheid by die lem-tot-as-verbinding
- Vervaardigingskompleksiteit — eksotiese geometrieë is duur en moeilik om op skaal te vervaardig
- Betroubaarheid en lewensduur — onkonvensionele enjins ewenaar selde die duursaamheidsrekord van tradisionele suierenjins wat oor 100+ jaar verfyn is
Die tweede rede waarom alternatiewe enjins sukkel, is dat konvensionele binnebrandenjintegnologie nie stilgestaan het nie. Die nuutste petrolenjins wat die Miller-siklus gebruik, bereik termiese doeltreffendheid van tot 40% selfs sonder turbooplaaing — ‘n merkwaardige syfer, gegewe dat die meeste petrolenjins slegs 20–30% behaal, en dieselenjins 30–40% (met groot seediëselenjins wat tot 50% bereik).
Die belangrikste van alles is dat die globale alternatief vir die binnebrandenjin reeds aangekom het: elektriese motors en brandstofsel-krageenhede. As die uitvinders agter hierdie eksotiese nuuskierighede hul tegniese uitdagings nie baie gou oplos nie, mag hulle bevind dat daar nie meer ‘n mark op hulle wag nie — elektriese voertuie sal die pad reeds ingeneem het.
Dit is ‘n vertaling. U kan die oorspronklike hier lees: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html
Gepubliseer Junie 13, 2026 • 10m om te lees
