Wankel хөдөлгүүр, Stirling хөдөлгүүр болон турбо хүчний нэгжүүдийн янз бүрийн төрлүүд автомашины үндсэн урсгалд нэвтэрч чадаагүй. Mazda-аас GM хүртэл, Mercedes-аас Volvo хүртэл нэрт хэд хэдэн компани тэдэн дээр арваад жил ажилласан. Жижиг фирмүүд болон хувь зохион бүтээгчид ч тэвчээртэй үргэлжлүүлсэн. Гэвч альтернатив дизайн бүр анхандаа хүлээснээс хамаагүй илүү бэрхшээлтэй байсан нь тодорхой болов. Энэ нь уламжлалт бус хүчний нэгжийг хөгжүүлэх боломжгүй гэсэн үг биш. Сонирхогчид янз бүрийн санааг тасралтгүй урагшлуулж байгаа бөгөөд энд бид хэзээ ч бүтээгдсэн хамгийн ер бусын хөдөлгүүрийн үзэл баримтлалуудыг авч үзэх болно.
Хуваагдсан Мөчлөгийн Хөдөлгүүрүүд: Хоёр Цилиндр, Нэг Хүчний Ажиллагаа
Зарим хөдөлгүүрийн дизайнерууд цилиндр, поршень, шатугуур болон кривошипийн классик хослол зуу гаруй жилийн туршид өөрийгөө нотолсон бөгөөд дотоод шаталтын хөдөлгүүрийг сайжруулах нь эхнээс нь дахин зохион бүтээхийн оронд зарим талыг тохируулахад л хангалттай гэж дүгнэсэн. Бидний жагсаалтын эхний жишээ бол АНУ-ын Scuderi Group компанийн хөгжүүлсэн хөдөлгүүр юм. Энэ хөдөлгүүр сорилт, шахалт, хүч болон ялгаруулалтын сонгодог ажиллагааг хадгалдаг боловч тэдгээрийг хоёр тусдаа цилиндрт хуваадаг:
- Хүйтэн (компрессорын) цилиндр — сорилт болон шахалтыг гүйцэтгэнэ
- Халуун (ажлын) цилиндр — хүчний ажиллагаа болон ялгаруулалтыг гүйцэтгэнэ
Ажлын цилиндрт хий тэлэх үед хүйтэн, компрессорын цилиндрт сорилтын ажиллагаа явагдана. Ажлын цилиндр ялгаруулах үед компрессорын цилиндр шахна. Шахалтын ажиллагааны төгсгөлд хоёр поршень дээд үхлийн цэгтээ ойртож, хольц хүйтэн цилиндрээс халуун цилиндр рүү тойрог сувгаар дамжиж асдаг. Энэхүү хуваагдсан мөчлөг — үндсэндээ өөрчлөгдсөн Otto мөчлөг — 2006 онд патент авсан бөгөөд 2009 онд Scuderi Group туршилтын Scuderi Split Cycle Engine-ийг бүтээжээ.
Компрессор болон ажлын цилиндрүүд өөр өөр диаметр, поршений гүйлтийн зайтай байж болдог тул хөдөлгүүрийн параметрүүдийг уян хатнаар тохируулах боломжтой — нэмэлт хийн тэлэлт бүхий Miller мөчлөгийн аналог болж ажилладаг. Цилиндрүүдийн хоорондох сувагт хавхлага болон өндөр даралтын лонх бүхий салбар нэмбэл хөдөлгүүр гальмуудлах үед энерги нөөцлөх, хурдасгах үед ашиглах боломжтой болно. Гэвч хэдэн жилийн турш Scuderi Group-ийн үйл ажиллагаа прототип болон үзэсгэлэнд оролцохоор хязгаарлагдсаар байна. Дизайны нарийн төвөгтэй байдлыг зөвтгөх бодит ашиг тусын нэмэгдэлт одоог хүртэл харагдаагүй байна.
Хорватын Paut Motor компани мөн хуваагдсан ажлын мөчлөгт хандсан. Тэдний зайтай дизайн хэд хэдэн шалтгаанаар анхаарал татсан:
- Уламжлалт хөдөлгүүрүүдээс мэдэгдэхүйц цөөн хөдөлгөөнт хэсгүүд
- Үрэлтийн алдагдал бага
- Ажиллах дуу чимээ бага
- Нягтарсан хэмжээ: 7 литрийн багтаамжтай 500×440×440 мм
- Ойролцоогоор 135 кг жин — ижил хэмжүүрийн уламжлалт хөдөлгүүрийн хоёр дахин хөнгөн
Картерт тос байхгүй нь гаднах тосны савыг шаарддаг ч зохион бүтээгчид үүнийг зөвшөөрөгдөхүйц буулт гэж үзсэн. Хэд хэдэн прототип бүтээгдсэн боловч эцсийн хүчний гаралт нь хэзээ ч албан ёсоор тодорхойлогдоогүй. Сүүлчийн прототип 2011 онд угсарсан бөгөөд төслийг тэр цагаас хойш зогссон байна.
Bonner Хоёр Тактын Хөдөлгүүр: Хамгийн Их Нарийн Төвөгтэй Байдал, Эрэлхийлэгч Зорилгууд
Bonner хоёр тактын хөдөлгүүр (санхүүжүүлэгч Bonner Motor-ын нэрээр нэрлэгдсэн) 2006 онд АНУ-д Walter Schmid зохион бүтээсэн бөгөөд механик нарийн төвөгтэй байдлыг улам хол тулгадаг. Paut Motor-ын нэгэн адил цилиндрүүд нь X хэлбэрийн байрлалтай бөгөөд кривошип нь шүдэт дугуйн системээр дамжуулан гаригийн хөдөлгөөн хийдэг. Гол онцлогуудад дараах зүйлс багтана:
- Хийн хуваарилалтын хувьд цилиндрийн ёроолд хавхлага болон хөдөлгүүрийн биед эргэдэг боомтны хавхлагууд
- Хувьсах шахалтын харьцааг хангах тосны даралтаар бага зэрэг шилждэг гадна поршеннүүд
- Хүч-жингийн өндөр харьцаа нь үндсэн дизайны зорилт болгосон
Онолын хувьд Bonner хөдөлгүүр татах мэт харагдана. Гэхдээ бодит дээр хэдэн жилийн турш төслөөс мэдэгдэхүйц мэдээ гараагүй — магадгүй, хүлээлтийг хангаагүй байх.
Тэнхлэгийн Хөдөлгүүрүүд: Цилиндрүүд Нум Сумны Нотолтод Адил Байрлалтай
Бусад зохион бүтээгчид дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн ажлын мөчлөгүүдийг хэвээр үлдээж харин түүний хэсгүүдийн физик байрлалыг дахин төсөөлсөн. Зуу гаруй жилийн өмнөөс оршин буй тэнхлэгийн хөдөлгүүрүүд нь үүний тод жишээ юм. Тэдгээр нарийвчилсан зүйлсдээ ялгаатай боловч нийтлэг зарчимтай: цилиндрүүд нь гаралтын тэнхлэгтэй коаксиаль байдлаар, нум сумны нотолтод адил байрлалтай. Налуу тээглүүр болон конусан угаагч зэрэг янз бүрийн механизмууд поршеннүүдийн харилцан хөдөлгөөнийг тэнхлэгийн эргэлт болгон хөрвүүлдэг.
Шинэ Зеландын Duke Engines төсөл нь нэг тод жишээ юм: 3 литрийн багтаамжтай таван цилиндртэй, дөрвөн тактын тэнхлэгийн хөдөлгүүр. Ижил багтаамжийн уламжлалт хөдөлгүүртэй харьцуулахад Duke нэгж дараахийг санал болгосон:
- 19%-иар хөнгөн жин
- 36%-иар нягтарсан хэмжээс
- Автомашин, далайн болон нисэх онгоцны салбарт олон талын хэрэглээний боломж
Өргөн тархалтын амлалт хийгдсэн боловч дэлхийг байлдан дагуулах мөрөөдөл мөрөөдлөөр л үлдсэн.
Канадын Reg Technologies компанийн RadMax хөдөлгүүр нь тэнхлэгийн үзэл баримтлалыг улам хол авч явдаг. Тусдаа цилиндрүүдийн оронд нийтлэг хонхорхой дотор нимгэн ирмэгүүд ашиглан арав гаруй хэсэг үүсгэдэг. Ротор суваг дах хавтанцарууд ротор эрэлдэх үед тэдгээрийн дагуу хөдөлж, хонхорхойн үзүүрийн муруй гадаргуунууд ирмэгийн траекторийг тодорхойлж хийн солилцоог зохицуулдаг. Тод онцлогуудад:
- Олон төрлийн түлшинд нийцтэй, эхний үед дизель дээр анхаарал хандуулсан
- 2003 оны прототип нь диаметр болон урт хоёуланд нь ердөө 152 мм хэмжигдэж байсаад 42 морины хүч гаргасан — ижил хэмжүүрийн уламжлалт хөдөлгүүрийнхээс хамаагүй их
- Дараачийн прототипүүд нь 127 мх болон 380 мх хүрсэн гэж мэдэгджээ
Эдгээр амлагдсан тоо баримт байсан ч RadMax-ийн бүх үйл ажиллагаа туршилтын шатанд хэвээр үлдсэн мэт байна.
Тороидын Хөдөлгүүрүүд: Цилиндр Нэрмэл Болох Үед
Одоо оршин байхгүй Канадын VGT Technologies компанийн VGT хөдөлгүүр (Хувьсах Геометрийн Тороидын Хөдөлгүүр) нь онол нь дадлагаас давах өөр нэг тохиолдол юм. 2005 онд анх туршигдсан энэ хөдөлгүүр уламжлалт цилиндрийг тороидоор — дотор нь хосолсон поршеннүүд бүхий ротор эрэлддэг нэрмэл хэлбэртэй танхимаар — орлуулдаг.
Поршеннүүдийн хоорондоо оноосон тайралттай нимгэн хуваарилалтын диск нь бүсэн дамжуулгаар дамжуулан тороидын хоёр талд эрэлдэж, шахалт болон хүчний ажиллагааны үед түлш-агаарын хольцыг хязгаарладаг. 2009 онд АНУ-ын бизнес эрхлэгчид Gary Kelley болон Rick Ivas Канадын дизайнтай нэлээд төстэй тороидын хөдөлгүүрийг бие даан боловсруулжээ. Тэдний тооцоогоор хагас метрийн диаметртэй тороид дараахийг хүргэнэ:
- 230 морины хүч
- Ойролцоогоор 1,000 Н·м эргүүлэх хүч
- Ердөө 1,050 эрч/мин хурдны үед
Тэдний Garric Engines компани вэбсайт дээрээ одоо ердөө: “Таны сонирхолд талархаж байна. Хуудсыг ирээдүйд шинэчлэх боломжтой.” гэсэн мессеж харуулдаг.
Нутаций Хийдэг Хөдөлгүүр: Поршенний Оронд Эргэдэг Дискүүд
2006 онд АНУ-ын Leonard Meyer зохион бүтээсэн нутаций хийдэг хөдөлгүүр-ийг арай илүү амжилттай хувь тавилан хүлээж байгаа байх — дор хаяж хэд хэдэн ажиллах хуулбар бүтээгдсэн. Нэр нь Латин nutatio (толгой дохих эсвэл шивших) үгнээс гаралтай. Мейерийн дизайн нь хөдөлгүүрийн бие болон поршений үүрэг гүйцэтгэж нэг талаасаа нөгөө тал руугаа нутаций хийдэг (доргидог) диск хоёрын хооронд хувьсах эзэлхүүнтэй дөрвөн ажлын танхим үүсгэдэг. Диск нь диаметрийн дагуу хагас хэрчигдэж Z хэлбэрийн гаралтын тэнхлэг дээр оруулагдсан бөгөөд биеийн суваг болон хавхлагууд хийн солилцоог удирддаг.
Прототипүүдийг Baker Engineering болон түүний ах дүү компани Kinetic BEI бүтээсэн бөгөөд гайхалтай үр дүнтэй:
- Нэг 102 мм диск: 7 морины хүч
- Хоёр 203 мм диск: 120 морины хүч
- Хоёр дискний хөдөлгүүрийн хэмжээ: 500 мм урт, 300 мм диаметр, 3.8 литрийн багтаамж
- Хүч-жингийн харьцаа: 2.5–3 мх/кг — үйлдвэрийн масс амьсгалын хөдөлгүүрийн 1–2 мх/кг-тай харьцуулахад
Литрийн хүч хэмжүүр харьцангуй бага боловч хүчийн нягтрал нь анхаарал татна. Baker болон Kinetic дизайнаа боловсронгуй болгож байгаа мэт боловч вэбсайт дах үйл ажиллагаа хязгаарлагдмал хэвээр байна.
LiquidPiston: Дотроос Эргэсэн Wankel Хөдөлгүүр
Эргэдэг хөдөлгүүрийн үзэл баримтлал нь танил поршень-цилиндрийн байрлалаас холдох нь дор хаяж илүү гүйцэтгэлийг амлана гэсэн мэтээр инноваторуудыг соройлсоор байна. АНУ-д нүүрлэсэн Зөвлөлтийн хуучны инженер Николай Школник болон түүний хүү Александр Wankel хөдөлгүүрийг дотроос нь эргүүлсэн мэт хөдөлгүүрийг боловсруулжээ. Шингэнтэй хэлбэртэй ротор гурвалжин танхим дотор эрэлддэг — Wankel-ийн нэгэн адил үндсэн геометр — харин чухалд нь лац нь роторын оронд танхимын хананд бэхлэгддэг.
Школниковууд үзэл баримтлалыг хөгжүүлэхийн тулд LiquidPiston-ийг үүсгэн байгуулж, дараах хэрэглээний боломжит зориулалтаар DARPA-аас хамтарсан санхүүжилт татсан:
- Хөнгөн нисэх онгоц болон дронууд
- Зөөврийн цахилгаан үүсгүүрүүд
- Гибрид тээврийн хэрэгслийн хөдөлгүүрийн нэгжүүд
23 см³ прототип аль хэдийн 20%-ийн дулааны ашигт ажиллагааны коэффициент (ДАК) хүрдэг — тэр хэмжүүрийн ангилалд гайхалтай үзүүлэлт. Баг одоо ойролцоогоор 13 кг жинтэй, 40 морины хүч гаргадаг дизелийн прототипийг зорьж байгаа бөгөөд дулааны ДАК 45% хүртэл өснө гэж таамаглаж байна.
Бид хуучин эргэдэг хөдөлгүүрт хэрэгтэй байсан шинэчлэлийг өгсөн!
Өндөр шахалтын харьцаа & хэт тэлэлт; Бага гадаргуу; хөдөлгөөнгүй оройн лацууд
Хөдөлгүүр шийддэг:
– хөргөлт
– ялгаруулалт
– лацдалт
– ашиг тусын нэмэгдэлтийн сорилтууд
– тосолгоо
Дунгалан Поршений Хөдөлгүүр: Дөрвөлжин Болгох
Бидний тоймын сүүлийн хөдөлгүүр нь хавтгай, нягтарсан нэгжийн уриалга бодит болохыг — роторууд түүнд хүрэх цорын ганц зам биш болохыг батлах нь. Pivotal Engineering-ийн дунгалан поршений хөдөлгүүр нь уламжлалт поршенийг ердөө дөрвөлжин болгож, цилиндрийг дээрээс харахад тэгш өнцөгт болгодог. Энэхүү хоёр тактын дизайн хэд хэдэн жилийн турш оршин байсан бөгөөд энэ хугацаанд хэд хэдэн прототип мотоцикл болон нисэх онгоц хоёуланд нь бүтээгдсэн.
Компани голчлон нисэх онгоцны хэрэглээг зорьж байгаа бөгөөд дизайн нь зарим бодит давуу талтай:
- Гаралт-жин болон гаралт-хэмжээний өндөр харьцаа
- Поршенний бэхлэгдсэн тэнхлэгээр дамжиж урсдаг шингэн хөргөлтийн суваг нь агаарын шахалтын маш сайн боломжийг хангадаг — уламжлалт хөдөлгүүрийн бүтцэд хийхэд хэцүү үйлдэл
- Дөрвөлжин ротор маш нимгэн хийж болдог тул хавтгай хэлбэрийн хүчин зүйл
Мэдэх Үнэ Цэнэтэй Бусад Ер Бусын Хөдөлгүүрийн Үзэл Баримтлалууд
Энд авч үзсэнүүдээс гадна олон гайхалтай ер бусын хөдөлгүүрийн дизайнууд байдаг. Хэд хэдэн дурьдах зүйлс:
- 12 ротортой Wankel хөдөлгүүр — Mazda-ийн эргэдэг үзэл баримтлалыг хэт туйлшралд хүртэл хөгжүүлсэн
- Knight ханцуй хавхлага хөдөлгүүр — зуун жилийн настай дизайн тэнэг хавхлагтай богино хугацаанд өрсөлдсөн
- Харалдах поршений хөдөлгүүрүүд — цилиндрийн толгойгүйгээр нэг цилиндрт хоёр поршень хуваалцдаг
- Хувьсах шахалтын харьцааны хөдөлгүүрүүд — ачаалалын нөхцөлд ашиг тусыг оновчтой болгохын тулд шахалтыг бодит цагийн горимд тохируулах боломжийг олгодог
- Таван тактын хөдөлгүүрүүд — шаталтын хийнээс илүү их ажил гаргахын тулд тусгай тэлэлтийн цилиндр нэмдэг
- Эргэдэг ирмэгтэй хөдөлгүүрүүд — ротор хэсгүүд ойртож холдох хайчны ирмэгийн нэгэн адил хөдөлдөг
Яагаад Альтернатив Хөдөлгүүрүүд Үйлдвэрийн Цувралын Үйлдвэрлэлд Хүрдэггүй Вэ?
Уламжлалт бус дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн дизайнуудыг товчхон судалсан ч гэсэн гайхалтай хэв маяг илэрдэг: олон тооны ухаалаг санааг, маш цөөхөн үйлдвэрлэлийн тээврийн хэрэгсэл. Давтагдах саад тотгорууд нийтлэг байдаг:
- Лацны элэгдэл — эргэдэг дизайнууд ихэнхдээ цаг хугацааны явцад оройн лацны доройтлоос болж тасардаг
- Ахих механик ачаалал — эргэдэг ирмэгтэй үзэл баримтлалууд ирмэг-тэнхлэгийн холбоост ядралаас болж гэмтдэг
- Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал — ер бусын геометрүүд өргөн цар хүрээтэй үйлдвэрлэхэд үнэтэй бөгөөд хэцүү
- Найдвартай байдал болон тэсвэрлэх чанар — уламжлалт бус хөдөлгүүрүүд 100 гаруй жил боловсронгуй болсон уламжлалт поршений хөдөлгүүрийн тэсвэрлэх чанарын дүртэй ховор дүйдэг
Альтернатив хөдөлгүүрүүд тэмцэлдэх хоёр дахь шалтгаан нь уламжлалт дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн технологи зогсоогүй байгаа явдал юм. Miller мөчлөг ашигласан хамгийн сүүлийн бензины хөдөлгүүрүүд турбо шахалтгүйгээр ч 40% хүртэл дулааны ДАК хүрдэг — ихэнх бензины хөдөлгүүр ердөө 20–30%, дизель хөдөлгүүр 30–40% (том далайн дизель хөдөлгүүрүүд 50% хүртэл) хүрдэгийг харгалзвал гайхалтай тоо.
Хамгийн чухал нь, дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн глобаль альтернатив аль хэдийн ирсэн: цахилгаан моторууд болон түлшний элементийн хүчний нэгжүүд. Хэрэв эдгээр ер бусын сониуч зүйлсийн ард байгаа зохион бүтээгчид техникийн сорилтоо яаралтай шийдэхгүй бол, тэд тэднийг хүлээх зах зээл байхгүй болсноо мэдэж магадгүй — цахилгаан тээврийн хэрэгслүүд замыг аль хэдийн эзэлсэн байна.
Энэ нь орчуулга юм. Эхийг эндээс уншиж болно: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html
Нийтлэгдсэн Зургадугаар сар 13, 2026 • 10м уншилт
