प्रगतिको सीमामा अड्किएका विचित्र इन्जिनहरू

Wankel इन्जिन, Stirling इन्जिन, र विभिन्न प्रकारका टर्बो-पावर युनिटहरू कहिल्यै अटोमोटिभ मूलधारमा प्रवेश गरेनन्। Mazda देखि GM सम्म, Mercedes देखि Volvo सम्म — धेरै प्रसिद्ध कम्पनीहरूले दशकौंसम्म यिनमा काम गरे। साना फर्महरू र व्यक्तिगत आविष्कारकहरूले पनि निरन्तर प्रयास गरे। तर पनि यो स्पष्ट भयो कि प्रत्येक वैकल्पिक डिजाइनमा सुरुमा अपेक्षा गरिएभन्दा धेरै बढी कमजोरीहरू थिए। यसको मतलब गैर-परम्परागत पावर युनिटहरूको विकास असम्भव छ भन्ने होइन। उत्साहीहरू विभिन्न विचारहरू अगाडि बढाउँदै छन्, र यहाँ हामी अहिलेसम्म निर्मित केही सबैभन्दा विचित्र इन्जिन अवधारणाहरू अन्वेषण गर्छौं।

स्प्लिट-साइकल इन्जिनहरू: दुई सिलिन्डर, एक पावर स्ट्रोक

केही इन्जिन डिजाइनरहरूले यो निष्कर्षमा पुगे कि सिलिन्डर, पिस्टन, कनेक्टिङ रड, र क्र्याङ्कसाफ्टको क्लासिक संयोजनले एक शताब्दीभन्दा बढी समयमा आफूलाई प्रमाणित गरिसकेको छ — र आन्तरिक दहन इन्जिनहरू सुधार गर्न शुरुदेखि पुनः आविष्कार गर्नुको सट्टा केही पक्षहरू मात्र परिमार्जन गर्न आवश्यक छ। हाम्रो सूचीको पहिलो उदाहरण अमेरिकी कम्पनी Scuderi Group द्वारा विकसित इन्जिन हो, जसले क्लासिक इन्टेक, कम्प्रेसन, पावर, र एग्जस्ट स्ट्रोकहरू कायम राख्छ — तर तिनीहरूलाई दुई अलग सिलिन्डरमा विभाजन गर्छ:

• चिसो (कम्प्रेसर) सिलिन्डर — इन्टेक र कम्प्रेसन सम्हाल्छ
• तातो (वर्किङ) सिलिन्डर — पावर स्ट्रोक र एग्जस्ट सम्हाल्छ

वर्किङ सिलिन्डरमा ग्याँस फैलिँदा, चिसो कम्प्रेसर सिलिन्डरमा इन्टेक स्ट्रोक हुन्छ। वर्किङ सिलिन्डरले एग्जस्ट गर्दा, कम्प्रेसर सिलिन्डरले कम्प्रेस गर्छ। कम्प्रेसन स्ट्रोकको अन्त्यमा, दुवै पिस्टनहरू आफ्नो माथिल्लो डेड सेन्टर नजिक पुग्छन्, मिश्रण बाइपास च्यानल मार्फत चिसो सिलिन्डरबाट तातोमा जान्छ र प्रज्वलित हुन्छ। यो स्प्लिट साइकल — अनिवार्य रूपमा परिमार्जित Otto cycle — सन् २००६ मा पेटेन्ट भएको थियो, र सन् २००९ मा Scuderi Group ले प्रायोगिक Scuderi Split Cycle Engine निर्माण गर्यो।

कम्प्रेसर र वर्किङ सिलिन्डरहरूको फरक-फरक व्यास र पिस्टन स्ट्रोक हुन सक्छन्, जसले इन्जिन प्यारामिटरहरूलाई लचिलो रूपमा ट्युन गर्न सम्भव बनाउँछ — अतिरिक्त ग्याँस विस्तारसहित Miller cycle को एनालगको रूपमा काम गर्दै। सिलिन्डरहरू बीचको च्यानलमा भल्भ र उच्च-दबाब बोतलसहितको शाखा थप्नुहोस्, र इन्जिनले ब्रेकिङको समयमा ऊर्जा पुनःप्राप्त गर्न र त्वरणको समयमा तैनाथ गर्न सक्छ। तथापि, धेरै वर्षदेखि Scuderi Group का गतिविधिहरू प्रोटोटाइप र ट्रेड शो प्रदर्शनमा सीमित छन्। वास्तविक दुनियाँमा दक्षता लाभहरूले डिजाइनको उल्लेखनीय जटिलतालाई अझै उचित ठहराउन सकेको छैन।

क्रोएसियाली कम्पनी Paut Motor ले पनि स्प्लिट वर्किङ साइकलतर्फ रुख गर्यो। तिनीहरूको विस्तारित डिजाइनले धेरै कारणले ध्यान आकर्षित गर्यो:

• परम्परागत इन्जिनभन्दा उल्लेखनीय रूपमा कम चल्ने पार्जहरू
• कम घर्षण नोक्सान
• कम सञ्चालन आवाज
• कम्प्याक्ट आयाम: ७ लिटर क्षमतामा ५००×४४०×४४० mm
• लगभग १३५ kg तौल — समान विस्थापनको परम्परागत इन्जिनको लगभग आधा

क्र्याङ्ककेसमा तेलको अनुपस्थितिले बाह्य लुब्रिकेसन ट्याङ्क चाहिन्छ, तर आविष्कारकहरूले यसलाई स्वीकार्य ट्रेड-अफ मानेका थिए। धेरै प्रोटोटाइपहरू निर्माण गरिए, यद्यपि अन्तिम पावर आउटपुट कहिल्यै आधिकारिक रूपमा निर्धारित भएन। अन्तिम प्रोटोटाइप सन् २०११ मा असेम्बल गरिएको थियो, र त्यसपछि परियोजना रोकिएको छ।

Bonner टू-स्ट्रोक इन्जिन: अधिकतम जटिलता, महत्वाकांक्षी लक्ष्यहरू

Bonner टू-स्ट्रोक इन्जिन (यसका प्रायोजक Bonner Motor का नाममा नामकरण गरिएको) सन् २००६ मा संयुक्त राज्य अमेरिकामा Walter Schmid द्वारा आविष्कार गरिएको थियो र यान्त्रिक जटिलतालाई अझ टाढासम्म पुर्याउँछ। Paut Motor जस्तै, यसका सिलिन्डरहरू X-कन्फिगुरेसनमा व्यवस्थित छन्, र क्र्याङ्कसाफ्टले गियर प्रणाली मार्फत ग्रहीय गति गर्दछ। मुख्य विशेषताहरूमा:

• ग्याँस वितरणका लागि सिलिन्डरको तल्लो भागमा भल्भहरू र मोटर बडीमा घुम्ने स्पूल भल्भहरू
• बाह्य पिस्टनहरू जुन परिवर्तनशील कम्प्रेसन अनुपात प्रदान गर्न तेलको दबाबमा अलिकति सर्न सक्छन्
• प्राथमिक डिजाइन लक्ष्यको रूपमा उच्च पावर-टु-वेट अनुपात

सिद्धान्तमा, Bonner इन्जिन आकर्षक देखिन्छ। व्यवहारमा भने, वर्षौंदेखि परियोजनाबाट कुनै महत्वपूर्ण समाचार आएको छैन — जाहिर छ, यसले अपेक्षाहरू पूरा गर्न सकेन।

Axial इन्जिनहरू: रिभल्भरजस्तै मिलाइएका सिलिन्डरहरू

अन्य आविष्कारकहरूले आन्तरिक दहन इन्जिनका वर्किङ साइकलहरू अपरिवर्तित राखे तर यसका कम्पोनेन्टहरूको भौतिक लेआउट पुनः कल्पना गरे। Axial इन्जिनहरू, जुन एक शताब्दीभन्दा बढी समयदेखि अस्तित्वमा छन्, यसको उत्कृष्ट उदाहरण हुन्। तिनीहरू विवरणमा भिन्न छन् तर एक सामान्य सिद्धान्त साझा गर्छन्: सिलिन्डरहरू रिभल्भर ड्रममा कारतुसहरूजस्तै, आउटपुट साफ्टसँग समाक्षीय रूपमा व्यवस्थित हुन्छन्। विभिन्न मेकानिजमहरू — जस्तै झुकेका पिनहरू र टेपर वाशरहरू — पिस्टनको पारस्परिक गतिलाई साफ्ट घुमाइमा रूपान्तरण गर्छन्।

न्युजिल्याण्डको Duke Engines परियोजना एक उल्लेखनीय प्रकार हो: ३ लिटर विस्थापनसहितको पाँच-सिलिन्डर, चार-स्ट्रोक axial इन्जिन। समान क्षमताको परम्परागत इन्जिनको तुलनामा, Duke युनिटले प्रदान गर्यो:

• १९% कम तौल
• ३६% बढी कम्प्याक्ट प्याकेजिङ
• अटोमोटिभ, समुद्री, र विमानन क्षेत्रहरूमा बहुमुखी अनुप्रयोग सम्भावना

यसको व्यापक अपनाइएबारे महत्वाकांक्षी वाचाहरू गरिए — तर संसार जित्ने सपनाहरू सपनाहरू नै रहे।

क्यानाडाली कम्पनी Reg Technologies को RadMax इन्जिन ले axial अवधारणालाई अझ अगाडि लैजान्छ। अलग सिलिन्डरहरूको सट्टा, पातला ब्लेडहरू प्रयोग गरेर साझा ड्रमभित्र एक दर्जन कम्पार्टमेन्टहरू बनाइन्छन्। रोटर स्लटहरूमा जडान गरिएका प्लेटहरू रोटर घुम्दा तिनीहरूसँग चल्छन्, र ड्रमका छेउहरूमा घुम्ती सतहहरूले ब्लेड प्रक्षेपपथहरू परिभाषित गर्छन् र ग्याँस आदानप्रदान नियन्त्रण गर्छन्। उल्लेखनीय विशेषताहरू:

• धेरै इन्धन प्रकारहरूसँग अनुकूल, यद्यपि डिजेल प्रारम्भिक फोकस थियो
• सन् २००३ को प्रोटोटाइप व्यास र लम्बाइ दुवैमा मात्र १५२ mm थियो तर ४२ अश्वशक्ति उत्पादन गर्यो — समान आकारको परम्परागत इन्जिनभन्दा कहीं बढी
• पछिका प्रोटोटाइपहरूले कथित रूपमा १२७ hp र ३८० hp पुगे

यी आशाजनक तथ्यांकहरूका बावजुद, सबै RadMax गतिविधिहरू प्रयोगात्मक चरणमा नै रहेको देखिन्छ।

Toroidal इन्जिनहरू: जब सिलिन्डर डोनट बन्छ

अहिले बन्द भइसकेको क्यानाडाली कम्पनी VGT Technologies को VGT Engine (Variable Geometry Toroidal Engine) सिद्धान्तले व्यवहारलाई पछि पारेको अर्को केस स्टडी हो। पहिलो पटक सन् २००५ मा परीक्षण गरिएको, यो इन्जिनले परम्परागत सिलिन्डरलाई टोरोइड — डोनट आकारको च्याम्बर — ले प्रतिस्थापन गर्छ, जसभित्र एक जोडी जडित पिस्टनसहितको रोटर घुम्छ।

पिस्टनहरूका लागि कटआउटसहितको एक पातलो वितरण डिस्क बेल्ट ड्राइव मार्फत टोरोइड पार गरेर घुम्छ, कम्प्रेसन र पावर स्ट्रोकको समयमा इन्धन-वायु मिश्रण प्रतिबन्धित गर्दछ। सन् २००९ मा, अमेरिकी उद्यमीहरू Gary Kelley र Rick Ivas ले स्वतन्त्र रूपमा क्यानाडाली डिजाइनसँग नजिकबाट मिल्दो toroidal इन्जिन विकास गरे। तिनीहरूको अनुमानहरूले सुझाए कि आधा मिटर व्यासको टोरोइडले प्रदान गर्नेछ:

• २३० अश्वशक्ति
• लगभग १,००० N·m टर्क
• सबै मात्र १,०५० rpm मा

तिनीहरूको कम्पनी Garric Engines ले आफ्नो वेबसाइटमा अहिले केवल एक stub सन्देश प्रदर्शन गर्छ: “तपाईंको रुचिको लागि धन्यवाद। पृष्ठ भविष्यमा अद्यावधिक गर्न सकिन्छ।”

Nutating इन्जिन: पिस्टनको सट्टा घुम्ने डिस्कहरू

सन् २००६ मा अमेरिकी Leonard Meyer द्वारा आविष्कार गरिएको nutating इन्जिन को थोरै बढी आशाजनक भाग्य हुन सक्छ — कम्तीमा धेरै कार्यशील प्रतिहरू निर्माण गरिएका छन्। नाम ल्याटिन nutatio (टाउको हल्लाउनु वा डगमगाउनु) बाट आएको हो। Meyer को डिजाइनले मोटर बडी र एउटा डिस्क बीचमा परिवर्तनशील आयतनका चार वर्किङ च्याम्बरहरू बनाउँछ जुन nutate (एकातिर डोलाउँछ), पिस्टनको रूपमा काम गर्दछ। डिस्कलाई यसको व्यासमा आधा काटिएको छ र Z-आकारको आउटपुट साफ्टमा राखिएको छ, बडीमा च्यानलहरू र भल्भहरूले ग्याँस आदानप्रदान व्यवस्थापन गर्छन्।

प्रोटोटाइपहरू Baker Engineering र यसको सहयोगी कम्पनी Kinetic BEI ले निर्माण गरेका थिए, प्रभावशाली नतिजाहरूसहित:

• एकल १०२ mm डिस्क: ७ hp
• दोहोरो २०३ mm डिस्कहरू: १२० hp
• दुई-डिस्क इन्जिन आयाम: ५०० mm लम्बाइ, ३०० mm व्यास, ३.८ लिटर विस्थापन
• पावर-टु-वेट अनुपात: २.५–३ hp/kg बनाम ठूलो उत्पादन नेचुरली एस्पिरेटेड इन्जिनहरूका लागि १–२ hp/kg

लिटर-विशिष्ट आउटपुट कम प्रभावशाली छ, तर पावर घनत्व उल्लेखनीय छ। Baker र Kinetic डिजाइन परिष्कृत गर्दैछन् जस्तो देखिन्छ, यद्यपि तिनीहरूका वेबसाइटहरूमा गतिविधि सीमित छ।

LiquidPiston: उल्टिएको Wankel इन्जिन

रोटरी इन्जिन अवधारणाहरूले नवप्रवर्तकहरूलाई मोहित गराइरहन्छन्, मानौं परिचित पिस्टन-र-सिलिन्डर व्यवस्थाबाट टाढिनुले स्वाभाविक रूपमा राम्रो प्रदर्शनको वाचा गर्छ। Nikolay Shkolnik, संयुक्त राज्य अमेरिकामा आप्रवासित पूर्व सोभियत इन्जिनियर, र उनका छोरा Alexander ले Wankel इन्जिनलाई उल्टो पारेजस्तो देखिने इन्जिन विकास गरे। बदामको आकारको रोटर त्रिकोणीय च्याम्बरभित्र घुम्छ — Wankel जस्तै आधारभूत ज्यामिति — तर महत्वपूर्ण कुरा, सिलहरू रोटरको सट्टा च्याम्बरका भित्ताहरूमा स्थिर हुन्छन्।

Shkolnik परिवारले अवधारणा विकास गर्न LiquidPiston स्थापना गर्यो, सम्भावित प्रयोगका लागि DARPA बाट सह-वित्तपोषण आकर्षित गर्दै:

• हल्का विमान र ड्रोनहरू
• पोर्टेबल पावर जेनेरेटरहरू
• हाइब्रिड सवारी पावरट्रेनहरू

२३ cm³ को प्रोटोटाइपले पहिले नै २०% थर्मल दक्षता हासिल गरिसकेको छ — त्यो विस्थापन वर्गका लागि प्रभावशाली। टोली अहिले लगभग १३ kg तौल र ४० hp उत्पादन गर्ने डिजेल प्रोटोटाइप लक्ष्य गरिरहेको छ, जसमा प्रक्षेपित थर्मल दक्षता ४५% सम्म पुग्ने अनुमान छ।

Swinging Piston इन्जिन: वर्गाकार बनाउँदै

हाम्रो समीक्षाको अन्तिम इन्जिनले प्रमाणित गर्छ कि सपाट, कम्प्याक्ट युनिटको आकर्षण वास्तविक छ — र रोटरहरू यो प्राप्त गर्ने एकमात्र बाटो होइनन्। Pivotal Engineering को swinging piston इन्जिनले परम्परागत पिस्टनलाई सिधै वर्गाकार बनाउँछ, सिलिन्डरलाई शीर्ष दृश्यमा आयताकार बनाउँछ। यो टू-स्ट्रोक डिजाइन धेरै वर्षदेखि अस्तित्वमा छ, जसका क्रममा धेरै प्रोटोटाइपहरूले मोटरसाइकल र विमान दुवैलाई ऊर्जा दिए।

कम्पनीले मुख्यतः विमानन अनुप्रयोगहरू लक्ष्य गर्छ, र डिजाइनले केही वास्तविक फाइदाहरू प्रदान गर्छ:

• उच्च आउटपुट-टु-वेट र आउटपुट-टु-साइज अनुपातहरू
• उत्कृष्ट फोर्स्ड-इन्डक्सन सम्भावना, पिस्टनको स्थिर अक्षमार्फत चल्ने तरल कूलिङ च्यानलद्वारा सक्षम — परम्परागत इन्जिन संरचनाहरूमा गर्न गाह्रो काम
• सपाट फर्म फ्याक्टर, किनकि वर्गाकार रोटर धेरै पातलो बनाउन सकिन्छ

जान्न लायक अन्य विचित्र इन्जिन अवधारणाहरू

यहाँ समेटिएकाभन्दा बाहिर धेरै उल्लेखनीय विचित्र इन्जिन डिजाइनहरू छन्। केही सम्मानजनक उल्लेखहरू:

• १२-रोटर Wankel इन्जिन — Mazda को रोटरी अवधारणालाई चरम सीमामा लैजाँदै
• Knight स्लीभ-भल्भ इन्जिन — एक शताब्दी पुरानो डिजाइन जसले संक्षिप्त रूपमा poppet भल्भसँग प्रतिस्पर्धा गर्यो
• Opposed-piston इन्जिनहरू — दुई पिस्टन एकै सिलिन्डर साझा गर्दै, कुनै सिलिन्डर हेड बिना
• Variable compression ratio इन्जिनहरू — लोड अवस्थाहरूमा दक्षता अनुकूलन गर्न कम्प्रेसनको वास्तविक-समय समायोजन अनुमति दिँदै
• पाँच-स्ट्रोक इन्जिनहरू — दहन ग्याँसहरूबाट बढी काम निकाल्न समर्पित विस्तार सिलिन्डर थप्दै
• रोटरी-ब्लेडेड इन्जिनहरू — जहाँ रोटर कम्पोनेन्टहरू एकसाथ आउने र पर जाने कैंची ब्लेडहरूजस्तै चल्छन्

वैकल्पिक इन्जिनहरू ठूलो मात्रामा उत्पादनमा किन पुग्दैनन्?

गैर-परम्परागत आन्तरिक दहन इन्जिन डिजाइनहरूको संक्षिप्त सर्वेक्षणले पनि एक उल्लेखनीय ढाँचा प्रकट गर्छ: दर्जनौं चतुर विचारहरू, धेरै थोरै उत्पादन सवारीहरू। बारम्बार आउने बाधाहरू सुसंगत छन्:

• सिल घिसाइ — रोटरी डिजाइनहरू प्रायः समय बित्दै apex seal गिरावटका कारण विफल हुन्छन्
• पर्यायी यान्त्रिक भारहरू — रोटरी-ब्लेडेड अवधारणाहरू ब्लेड-टु-साफ्ट जडानमा थकानबाट पीडित हुन्छन्
• निर्माण जटिलता — विचित्र ज्यामितिहरू महँगो र ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न गाह्रो हुन्छन्
• विश्वसनीयता र दीर्घायु — गैर-परम्परागत इन्जिनहरूले १०० भन्दा बढी वर्षमा परिष्कृत परम्परागत पिस्टन इन्जिनहरूको स्थायित्व रेकर्डसँग विरलै मेल खान्छन्

वैकल्पिक इन्जिनहरू संघर्ष गर्नुको दोस्रो कारण यो हो कि परम्परागत आन्तरिक दहन इन्जिन प्रविधि स्थिर रहेको छैन। Miller cycle प्रयोग गर्ने नवीनतम पेट्रोल इन्जिनहरूले टर्बोचार्जिङ बिना पनि ४०% सम्म थर्मल दक्षता हासिल गर्छन् — एक उल्लेखनीय तथ्यांक, यो ध्यानमा राख्दै कि अधिकांश पेट्रोल इन्जिनहरूले मात्र २०–३०%, र डिजेल इन्जिनहरूले ३०–४०% (ठूला समुद्री डिजेलहरू ५०% सम्म) मात्र व्यवस्थापन गर्छन्।

सबैभन्दा महत्वपूर्ण कुरा, आन्तरिक दहन इन्जिनको विश्वव्यापी विकल्प पहिले नै आइसकेको छ: विद्युत मोटरहरू र इन्धन सेल पावर युनिटहरू। यदि यी विचित्र जिज्ञासाहरू पछाडिका आविष्कारकहरूले आफ्ना प्राविधिक चुनौतीहरू चाँडै समाधान गरेनन् भने, उनीहरूले पाउलान् कि उनीहरूका लागि बजार अब प्रतीक्षारत छैन — विद्युत सवारीहरूले पहिले नै सडक लिइसकेका हुनेछन्।

यो एक अनुवाद हो। तपाईं मूल यहाँ पढ्न सक्नुहुन्छ: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html