በእድገት ዳር ላይ የተሰነቀሩ እንግዳ ሞተሮች

የዋንኬል ሞተር፣ የስተርሊንግ ሞተር እና የተለያዩ ዓይነት የተርቦ-ኃይል ክፍሎች ወደ ዋናው የመኪና ኢንዱስትሪ ጅረት ፈጽሞ አልገቡም። ከMazda እስከ GM፣ ከMercedes እስከ Volvo ድረስ በርካታ ታዋቂ ኩባንያዎች ለአስርተ ዓመታት በእነዚህ ላይ ሰርተዋል። ትናንሽ ድርጅቶችና ግለሰብ ፈጣሪዎችም ጥረታቸውን ቀጥለዋል። ሆኖም እያንዳንዱ አማራጭ ንድፍ መጀመሪያ ከታሰበው እጅግ የበለጡ ችግሮችን እንደያዘ ተረጋገጠ። ይህ ማለት ግን ያልተለመዱ የኃይል ክፍሎችን ማበልጸግ የማይቻል ነው ማለት አይደለም። አድናቂዎች የተለያዩ ሀሳቦችን ወደፊት መግፋታቸውን ቀጥለዋል፤ እዚህም ላይ እስካሁን ከተሰሩት እጅግ ያልተለመዱ የሞተር ጽንሰ-ሀሳቦች የተወሰኑትን እንዳስሳለን።

የተከፋፈለ-ዑደት ሞተሮች፦ ሁለት ሲሊንደሮች፣ አንድ የኃይል ምት

አንዳንድ የሞተር ንድፍ ሰሪዎች ክላሲኩ የሲሊንደር፣ የፒስተን፣ የማገናኛ በትርና የክራንክሻፍት ጥምረት ከአንድ ምዕተ-ዓመት በላይ ራሱን አስመስክሯል፤ የውስጥ ቃጠሎ ሞተሮችን ማሻሻል ከባዶ መፍጠርን ሳይሆን አንዳንድ ገጽታዎችን ማስተካከልን ብቻ ይጠይቃል የሚል ድምዳሜ ላይ ደርሰዋል። በዝርዝራችን ላይ ያለው የመጀመሪያው ምሳሌ የአሜሪካው Scuderi Group ኩባንያ ያበለጸገው ሞተር ሲሆን፣ ይህም ክላሲኩን የመግቢያ፣ የመጨፍለቅ፣ የኃይልና የጭስ ማስወጫ ምቶችን ይዞ ነገር ግን በሁለት የተለያዩ ሲሊንደሮች ይከፍላቸዋል፦

• ቀዝቃዛ (አጨፍላቂ) ሲሊንደር — መግቢያንና መጨፍለቅን ይሰራል
• ሙቅ (ሰሪ) ሲሊንደር — የኃይል ምትንና ጭስ ማስወጣትን ይሰራል

ጋዝ በሰሪው ሲሊንደር ውስጥ ሲስፋፋ፣ በቀዝቃዛው አጨፍላቂ ሲሊንደር ውስጥ የመግቢያ ምት ይከናወናል። ሰሪው ሲሊንደር ጭስ ሲያስወጣ፣ አጨፍላቂው ሲሊንደር ይጨፈልቃል። በመጨፍለቅ ምት መጨረሻ ላይ ሁለቱም ፒስተኖች ወደ ላይኛው ሙት ነጥባቸው ሲቃረቡ፣ ድብልቁ በመተላለፊያ ቦይ በኩል ከቀዝቃዛው ሲሊንደር ወደ ሙቁ ይጓዛል ከዚያም ይቀጣጠላል። ይህ የተከፋፈለ ዑደት — በመሰረቱ የተሻሻለ የኦቶ ዑደት — በ2006 የፓተንት ባለቤትነት የተመዘገበ ሲሆን፣ በ2009 Scuderi Group የሙከራ Scuderi Split Cycle Engineን ሰራ።

አጨፍላቂውና ሰሪው ሲሊንደሮች የተለያዩ ዲያሜትሮችና የፒስተን ምቶች ሊኖራቸው ይችላሉ፤ ይህም የሞተር ግቤቶችን በተለዋዋጭ ሁኔታ ማስተካከል እንዲቻል ያደርጋል — ከተጨማሪ የጋዝ መስፋፋት ጋር እንደ የሚለር ዑደት አናሎግ ሆኖ ይሰራል። በሲሊንደሮቹ መካከል ባለው ቦይ ላይ ቫልቮች ያሉት ቅርንጫፍና ከፍተኛ-ግፊት ጠርሙስ ካከሉበት፣ ሞተሩ በሚቆምበት ጊዜ ኃይል መልሶ ማግኘትና በሚፋጠንበት ጊዜ ማሰማራት ይችላል። ሆኖም ለበርካታ ዓመታት የScuderi Group እንቅስቃሴዎች በፕሮቶታይፖችና በንግድ ትርዒቶች ላይ ብቅ ማለት ብቻ ተወስነዋል። የእውነተኛው ዓለም የብቃት ጥቅሞች የንድፉን ከፍተኛ ውስብስብነት ለማስረዳት እስካሁን አልቻሉም።

የክሮኤሺያው Paut Motor ኩባንያም ወደ ተከፋፈለው የስራ ዑደት ዞረ። የተራራቀው ንድፋቸው በበርካታ ምክንያቶች ትኩረትን ሳበ፦

• ከተለመዱ ሞተሮች በእጅጉ ያነሱ ተንቀሳቃሽ ክፍሎች
• ዝቅተኛ የግጭት ኪሳራዎች
• የቀነሰ የስራ ድምፅ
• ዕቅፍ መጠን፦ በ7-ሊትር አቅም 500×440×440 ሚሜ
• ክብደት በግምት 135 ኪግ — ይህም ተመሳሳይ የሞተር መጠን ካለው የተለመደ ሞተር ግማሽ ያህል ነው

በክራንክኬዝ ውስጥ ዘይት አለመኖሩ ውጫዊ የቅባት ታንክ ይጠይቃል፤ ነገር ግን ፈጣሪዎቹ ይህን ተቀባይነት ያለው ልውውጥ አድርገው ቆጥረውታል። በርካታ ፕሮቶታይፖች ተሰርተዋል፣ ሆኖም የመጨረሻው የኃይል ውጤት በይፋ ፈጽሞ አልተወሰነም። የመጨረሻው ፕሮቶታይፕ በ2011 የተገጣጠመ ሲሆን፣ ፕሮጀክቱ ከዚያ ወዲህ ተኮላሽቷል።

የBonner ባለ ሁለት-ምት ሞተር፦ ከፍተኛ ውስብስብነት፣ ምኞት-አዘል ግቦች

የBonner ባለ ሁለት-ምት ሞተር (በስፖንሰሩ Bonner Motor ስም የተሰየመ) በ2006 በአሜሪካ በዋልተር ሽሚድ የተፈጠረ ሲሆን፣ ሜካኒካዊ ውስብስብነትን የበለጠ ይገፋዋል። እንደ Paut Motor ሁሉ ሲሊንደሮቹ በX-አወቃቀር የተደረደሩ ሲሆኑ፣ ክራንክሻፍቱ በማርሽ ስርዓት በኩል የፕላኔታዊ እንቅስቃሴ ያከናውናል። ቁልፍ ባህሪያት የሚከተሉትን ያካትታሉ፦

• ለጋዝ ስርጭት በሲሊንደር ግርጌዎች ላይ ቫልቮችና በሞተር አካል ውስጥ ተሽከርካሪ የስፑል ቫልቮች
• በዘይት ግፊት ስር ትንሽ ሊንቀሳቀሱ የሚችሉ ውጫዊ ፒስተኖች ተለዋዋጭ የመጨፍለቅ ጥምርታ ለመስጠት
• ከፍተኛ የኃይል-ለ-ክብደት ጥምርታ እንደ ዋናው የንድፍ ግብ

በንድፈ-ሀሳብ ደረጃ የBonner ሞተር ማራኪ ይመስላል። በተግባር ግን ከፕሮጀክቱ ለዓመታት ምንም ጉልህ ዜና አልወጣም — በግልጽ እንደሚታየው፣ ከተጠበቀው ጋር አልደረሰም።

አክሲያል ሞተሮች፦ እንደ ሽጉጥ የተደረደሩ ሲሊንደሮች

ሌሎች ፈጣሪዎች የውስጥ ቃጠሎ ሞተር የስራ ዑደቶችን ሳይነኩ ቢተዉም፣ የክፍሎቹን አካላዊ አወቃቀር እንደገና አስበውታል። ከአንድ ምዕተ-ዓመት በላይ የቆዩት አክሲያል ሞተሮች ዋነኛ ምሳሌ ናቸው። በዝርዝሮቻቸው ይለያያሉ ነገር ግን አንድ የጋራ መርህ ይጋራሉ፦ ሲሊንደሮች ከውጤት ዘንግ ጋር ተባባሪ-ዘንግ ሆነው እንደ ሽጉጥ ከበሮ ውስጥ እንዳሉ ጥይቶች ይደረደራሉ። እንደ ዘንበል ያሉ ፒኖችና ኮኖ መልክ ያላቸው ዋሸሮች ያሉ የተለያዩ ሜካኒዝሞች የፒስተኖችን ወደ-ኋላና-ፊት እንቅስቃሴ ወደ ዘንግ መሽከርከር ይቀይራሉ።

ከኒውዚላንድ የመጣው የDuke Engines ፕሮጀክት አንዱ ጉልህ ዓይነት ነው፦ ባለ አምስት-ሲሊንደር፣ ባለ አራት-ምት አክሲያል ሞተር ከ3-ሊትር መጠን ጋር። ተመሳሳይ አቅም ካለው የተለመደ ሞተር ጋር ሲነፃፀር፣ የDuke ክፍል የሚከተሉትን አቅርቧል፦

• 19% ዝቅተኛ ክብደት
• 36% የበለጠ ዕቅፍ መጠን
• በመኪና፣ በባህርና በአቪየሽን ዘርፎች ሁለገብ የመጠቀም አቅም

ስለ ሰፊ ተቀባይነቱ ምኞት-አዘል ቃል ኪዳኖች ተገብተዋል — ነገር ግን ዓለምን የመቆጣጠር ሕልሞች ሕልም ሆነው ቀሩ።

የካናዳው Reg Technologies ኩባንያ የRadMax ሞተር አክሲያል ጽንሰ-ሀሳቡን የበለጠ ይወስደዋል። ከተለያዩ ሲሊንደሮች ይልቅ፣ ቀጭን ምላጮችን በመጠቀም በአንድ የጋራ ከበሮ ውስጥ ደርዘን ክፍሎች ይፈጠራሉ። በሮተር ስንጥቆች ውስጥ የተገጠሙ ሰሌዳዎች ሮተሩ ሲሽከረከር በላያቸው ይንቀሳቀሳሉ፣ በከበሮው ጫፎች ላይ ያሉ ጠምዛዛ ገጽታዎች የምላጭ ጎዳናዎችን ይወስናሉ የጋዝ ልውውጥንም ይቆጣጠራሉ። ጉልህ ባህሪያት፦

• ከበርካታ የነዳጅ ዓይነቶች ጋር ተኳኋኝ፣ ምንም እንኳ የመጀመሪያው ትኩረት ናፍጣ ቢሆንም
• የ2003 ፕሮቶታይፕ በዲያሜትርም በርዝመትም 152 ሚሜ ብቻ የነበረ ቢሆንም 42 የፈረስ ጉልበት አመነጨ — ይህም ተመጣጣኝ መጠን ካለው የተለመደ ሞተር በእጅጉ የበለጠ ነው
• በኋላ የተሰሩ ፕሮቶታይፖች 127 hp እና 380 hp እንደደረሱ ተዘግቧል

እነዚህ ተስፋ ሰጪ አሃዞች ቢኖሩም፣ ሁሉም የRadMax እንቅስቃሴ በሙከራ ደረጃ ላይ የቀረ ይመስላል።

ቶሮይዳል ሞተሮች፦ ሲሊንደሩ ዶናት ሲሆን

አሁን ከጠፋው የካናዳ VGT Technologies ኩባንያ የመጣው የVGT Engine (ተለዋዋጭ ጂኦሜትሪ ቶሮይዳል ሞተር) ንድፈ-ሀሳብ ከተግባር በልጦ ስለሚታይበት ሌላ የጥናት ምሳሌ ነው። በ2005 ለመጀመሪያ ጊዜ የተሞከረው ሞተር ተለመደው ሲሊንደር በቶሮይድ — ዶናት ቅርፅ ባለው ክፍል — ይተካዋል፣ በውስጡም አንድ ሮተር ከተያያዙ ጥንድ ፒስተኖች ጋር ይሽከረከራል።

ለፒስተኖቹ መሰንጠቅ ያለው ቀጭን የስርጭት ዲስክ በቀበቶ መሪ በኩል በቶሮይዱ ላይ ይሽከረከራል፣ በመጨፍለቅና በኃይል ምት ጊዜ የነዳጅ-አየር ድብልቁን ይገድባል። በ2009 የአሜሪካ ሥራ ፈጣሪዎች ጋሪ ኬሊ እና ሪክ አይቫስ የካናዳውን ንድፍ በቅርበት የሚመስል ቶሮይዳል ሞተር በተናጠል አበለጸጉ። ግምታቸው እንዳመለከተው ግማሽ-ሜትር ዲያሜትር ያለው ቶሮይድ የሚከተለውን ይሰጣል፦

• 230 የፈረስ ጉልበት
• በግምት 1,000 N·m ቶርክ
• ይህ ሁሉ በ1,050 rpm ብቻ

የእነሱ ኩባንያ Garric Engines አሁን በድረ-ገጹ ላይ የሚያሳየው አጭር መልዕክት ብቻ ነው፦ “ለፍላጎትዎ እናመሰግናለን። ገጹ ወደፊት ሊዘመን ይችላል።”

የኑቴቲንግ ሞተር፦ ከፒስተኖች ይልቅ የሚሽከረከሩ ዲስኮች

በ2006 በአሜሪካዊው ሊዮናርድ ሜየር የተፈጠረውን ኑቴቲንግ ሞተር ትንሽ የተሻለ ዕጣ ፈንታ ሊጠብቀው ይችላል — ቢያንስ በርካታ የሚሰሩ ቅጂዎች ተሰርተዋል። ስሙ የመጣው ከላቲኑ nutatio (መነቅነቅ ወይም መወዛወዝ) ነው። የሜየር ንድፍ በሞተር አካልና ጎን-ለ-ጎን በሚነቃነቅ (በሚወዛወዝ) እንደ ፒስተን በሚሰራ ዲስክ መካከል አራት ተለዋዋጭ መጠን ያላቸው የስራ ክፍሎችን ይፈጥራል። ዲስኩ በዲያሜትሩ ላይ በግማሽ ተቆርጦ በZ-ቅርፅ ባለው የውጤት ዘንግ ላይ ይሰካል፣ በአካሉ ውስጥ ያሉ ቦዮችና ቫልቮች የጋዝ ልውውጥን ያስተዳድራሉ።

ፕሮቶታይፖች በBaker Engineering እና በእህት ኩባንያው Kinetic BEI የተሰሩ ሲሆኑ፣ አስደናቂ ውጤቶችን አስገኝተዋል፦

• ነጠላ 102 ሚሜ ዲስክ፦ 7 hp
• ድርብ 203 ሚሜ ዲስኮች፦ 120 hp
• የሁለት-ዲስክ ሞተር መጠን፦ 500 ሚሜ ርዝመት፣ 300 ሚሜ ዲያሜትር፣ 3.8-ሊትር መጠን
• የኃይል-ለ-ክብደት ጥምርታ፦ 2.5–3 hp/ኪግ ከ1–2 hp/ኪግ ለጅምላ-ምርት ተፈጥሯዊ ምኞ ሞተሮች ጋር ሲነፃፀር

የሊትር-ተኮር ውጤቱ ብዙም ላያስደንቅ ይችላል፣ ነገር ግን የኃይል ጥግግቱ ጉልህ ነው። Baker እና Kinetic ንድፉን እያጣሩ ይመስላሉ፣ ሆኖም በድረ-ገጾቻቸው ላይ ያለው እንቅስቃሴ ውስን ሆኖ ቀርቷል።

LiquidPiston፦ የተገለበጠው የዋንኬል ሞተር

ከተለመደው የፒስተንና-ሲሊንደር አወቃቀር መውጣት በተፈጥሮው የተሻለ አፈጻጸም ቃል የሚገባ እስኪመስል ድረስ፣ የሮታሪ ሞተር ጽንሰ-ሀሳቦች ፈጣሪዎችን ማማለላቸውን ቀጥለዋል። ወደ አሜሪካ የተዛወረ የቀድሞ የሶቪየት መሐንዲስ ኒኮላይ ሽኮልኒክ እና ልጁ አሌክሳንደር የተገለበጠ የዋንኬል ሞተር የሚመስል ሞተር አበለጸጉ። ኦቾሎኒ-ቅርፅ ያለው ሮተር በሶስት ማዕዘን ክፍል ውስጥ ይሽከረከራል — ይህም ከዋንኬል ጋር ተመሳሳይ የሆነ መሰረታዊ ጂኦሜትሪ ነው — ነገር ግን ወሳኝ በሆነ መልኩ፣ ማሸጊያዎቹ ከሮተሩ ይልቅ በክፍሉ ግድግዳዎች ላይ የተስተካከሉ ናቸው።

ሽኮልኒኮች ጽንሰ-ሀሳቡን ለማበልጸግ LiquidPistonን አቋቋሙ፣ ለሚከተሉት ጥቅሞች ከDARPA የጋራ የገንዘብ ድጋፍ በመሳብ፦

• ቀላል አውሮፕላኖችና ድሮኖች
• ተንቀሳቃሽ የኃይል ማመንጫዎች
• የድብልቅ ተሽከርካሪ የኃይል ማስተላለፊያዎች

አንድ 23 ሴሜ³ ፕሮቶታይፕ ቀድሞውኑ 20% የሙቀት ብቃት አስመዝግቧል — ለዚያ የመጠን ክፍል አስደናቂ ነው። ቡድኑ አሁን በግምት 13 ኪግ የሚመዝን፣ 40 hp የሚያመነጭ የናፍጣ ፕሮቶታይፕን እያነጣጠረ ነው፣ የተተነበየው የሙቀት ብቃትም ወደ 45% ይወጣል።

የሚወዛወዝ ፒስተን ሞተር፦ ወደ ካሬ መሄድ

በዳሰሳችን ውስጥ የመጨረሻው ሞተር የጠፍጣፋ፣ ዕቅፍ ክፍል ማራኪነት እውነተኛ መሆኑን — እና ሮተሮች ብቻ ይህን ለማሳካት መንገድ አለመሆናቸውን ያረጋግጣል። የPivotal Engineering የሚወዛወዝ ፒስተን ሞተር ተለመደውን ፒስተን ካሬ ብቻ ያደርገዋል፣ ሲሊንደሩንም በላይኛ እይታ አራት ማዕዘን ያደርገዋል። ይህ ባለ ሁለት-ምት ንድፍ ለበርካታ ዓመታት የነበረ ሲሆን፣ በዚያን ጊዜ በርካታ ፕሮቶታይፖች ሞተር ሳይክሎችንም አውሮፕላኖችንም አንቀሳቅሰዋል።

ኩባንያው በዋናነት የአቪየሽን አጠቃቀሞችን ያነጣጥራል፣ ንድፉም አንዳንድ እውነተኛ ጥቅሞችን ይሰጣል፦

• ከፍተኛ የውጤት-ለ-ክብደትና የውጤት-ለ-መጠን ጥምርታዎች
• በፒስተኑ ቋሚ ዘንግ ውስጥ በሚያልፍ የፈሳሽ ማቀዝቀዣ ቦይ የተቻለ ድንቅ የግዳጅ-ምጠጣ አቅም — ይህም በተለመዱ የሞተር አርክቴክቸሮች አስቸጋሪ ስኬት ነው
• ጠፍጣፋ ቅርፅ፣ ምክንያቱም ካሬው ሮተር በጣም ቀጭን ሊደረግ ስለሚችል

ማወቅ የሚገባቸው ሌሎች ያልተለመዱ የሞተር ጽንሰ-ሀሳቦች

እዚህ ከተሸፈኑት ባሻገር በርካታ አስደናቂ ያልተለመዱ የሞተር ንድፎች አሉ። ጥቂት የተከበሩ መጠቀሻዎች፦

• ባለ 12-ሮተር የዋንኬል ሞተር — የMazdaን የሮታሪ ጽንሰ-ሀሳብ ወደ ጽንፍ መውሰድ
• የKnight ስሊቭ-ቫልቭ ሞተር — ለአጭር ጊዜ ከፖፔት ቫልቭ ጋር የተወዳደረ ምዕተ-ዓመት-ያስቆጠረ ንድፍ
• ተቃራኒ-ፒስተን ሞተሮች — አንድ ሲሊንደር የሚጋሩ ሁለት ፒስተኖች፣ ያለ ሲሊንደር ራስ
• ተለዋዋጭ የመጨፍለቅ ጥምርታ ሞተሮች — በተለያዩ የጭነት ሁኔታዎች ብቃትን ለማመቻቸት የመጨፍለቅን ጥምርታ በቅፅበት ማስተካከል የሚፈቅዱ
• ባለ አምስት-ምት ሞተሮች — ከቃጠሎ ጋዞች ተጨማሪ ስራ ለማውጣት ራሱን የቻለ የመስፋፋት ሲሊንደር መጨመር
• ሮታሪ-ምላጭ ሞተሮች — የሮተር ክፍሎች እንደሚቀራረቡና እንደሚራራቁ የመቀስ ምላጮች የሚንቀሳቀሱበት

አማራጭ ሞተሮች ለምን ወደ ጅምላ ምርት አይደርሱም?

ያልተለመዱ የውስጥ ቃጠሎ ሞተር ንድፎችን አጭር ዳሰሳ እንኳ ጎልቶ የሚታይ ስርዓተ-ጥለትን ይገልጣል፦ ደርዘን ብልጥ ሀሳቦች፣ በጣም ጥቂት የምርት ተሽከርካሪዎች። ተደጋጋሚ መሰናክሎቹ ወጥ ናቸው፦

• የማሸጊያ ማለቅ — የሮታሪ ንድፎች ብዙ ጊዜ ከጊዜ ብዛት በጫፍ ማሸጊያ መበላሸት ምክንያት ይከሽፋሉ
• ተለዋጭ ሜካኒካዊ ጭነቶች — ሮታሪ-ምላጭ ጽንሰ-ሀሳቦች በምላጭ-ለ-ዘንግ ግንኙነት ላይ ከድካም ይሰቃያሉ
• የማምረት ውስብስብነት — ያልተለመዱ ጂኦሜትሪዎች ውድ ናቸው በትልቅ መጠንም ለማምረት አስቸጋሪ ናቸው
• አስተማማኝነትና ረጅም ዕድሜ — ያልተለመዱ ሞተሮች ከ100+ ዓመታት በላይ የተጣሩ የተለመዱ የፒስተን ሞተሮች የጥንካሬ ሪከርድ ብዙም አይመጥኑም

አማራጭ ሞተሮች የሚታገሉበት ሁለተኛው ምክንያት የተለመደው የውስጥ ቃጠሎ ሞተር ቴክኖሎጂ ዝም ብሎ አለመቆሙ ነው። የሚለር ዑደትን የሚጠቀሙ የቅርብ ጊዜ ቤንዚን ሞተሮች ያለ ተርቦቻርጂንግ እንኳ እስከ 40% የሙቀት ብቃት ያስመዘግባሉ — አብዛኞቹ የቤንዚን ሞተሮች 20–30% ብቻ፣ የናፍጣ ሞተሮችም 30–40% (ትላልቅ የባህር ናፍጣዎች እስከ 50% ሲደርሱ) ብቻ የሚያስተዳድሩ መሆኑን ስናስብ አስደናቂ አሃዝ ነው።

ከሁሉም በላይ፣ ለውስጥ ቃጠሎ ሞተር ዓለም አቀፍ አማራጭ ቀድሞውኑ መጥቷል፦ የኤሌክትሪክ ሞተሮች እና የነዳጅ ህዋስ የኃይል ክፍሎች። ከእነዚህ ያልተለመዱ አስደናቂ ነገሮች ጀርባ ያሉ ፈጣሪዎች ቴክኒካዊ ፈተናዎቻቸውን በቅርቡ ካልፈቱ፣ ከእንግዲህ የሚጠብቃቸው ገበያ እንደሌለ ሊያገኙ ይችላሉ — የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ቀድሞውኑ መንገዱን ይዘውታል።

ይህ ትርጉም ነው። የመጀመሪያውን እዚህ ማንበብ ይችላሉ፦ https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html