Motorë të Çuditshëm të Bllokuar në Skajet e Progresit

Motori Wankel, motori Stirling dhe lloje të ndryshme njësish turbo-fuqi nuk hyrën kurrë në rrymën kryesore të industrisë automobilistike. Një sërë kompanish të njohura — nga Mazda tek GM, nga Mercedes tek Volvo — punuan mbi to për dekada. Edhe firma të vogla dhe shpikës individualë vazhduan të insistonin. Por rezultoi se çdo dizajn alternativ fshihte shumë më tepër gracka sesa pritej fillimisht. Kjo nuk do të thotë se zhvillimi i njësive të fuqisë jokonsiderate është i pamundur. Entuziastët vazhdojnë të promovojnë ide të ndryshme, dhe këtu eksplorojmë disa nga konceptet më ekzotike të motorëve që janë ndërtuar ndonjëherë.

Motorët me Cikël të Ndarë: Dy Cilindra, Një Kurs Fuqie

Disa projektues motorësh arritën në përfundimin se kombinimi klasik i cilindrit, pistonit, shakullit dhe boshtit me kambio ka vërtetuar veten gjatë më shumë se një shekulli — dhe se përmirësimi i motorëve me djegie të brendshme kërkon vetëm ndryshimin e aspekteve të caktuara, jo riinventimin nga e para. Shembulli i parë në listën tonë është motori i zhvilluar nga kompania amerikane Scuderi Group, e cila ruan kurset klasike të thithjes, kompresimit, fuqisë dhe shkarkimit — por i ndan ato në dy cilindra të veçantë:

• Cilindri i ftohtë (kompresor) — trajton thithjen dhe kompresimin
• Cilindri i ngrohtë (punues) — trajton kursin e fuqisë dhe shkarkimin

Ndërsa gazi zgjerohet në cilindrin punues, kryhet një kurs thithës në cilindrin e ftohtë kompresor. Kur cilindri punues shkarkon, cilindri kompresor kompresjon. Në fund të kursit të kompresimit, të dy pistonët afrohen me qendrat e tyre të vdekura të sipërme, përzierja kalon nëpër një kanal anashkalues nga cilindri i ftohtë në atë të ngrohtë dhe ndizet. Ky cikël i ndarë — në thelb një cikël Otto i modifikuar — u patentua në vitin 2006, dhe në vitin 2009 Scuderi Group ndërtoi prototipën Scuderi Split Cycle Engine.

Cilindrat kompresorë dhe punues mund të kenë diametra dhe kurse pistonësh të ndryshëm, duke e bërë të mundur rregullimin fleksibël të parametrave të motorit — duke funksionuar si një analog i ciklit Miller me zgjerim shtesë të gazit. Shtoni një degë me valvola dhe një shishe me presion të lartë në kanalin ndërmjet cilindrave, dhe motori mund të rikuperojë energjinë gjatë frenimit dhe ta shpenzojë gjatë nxitimit. Megjithatë, për një sërë vitesh, aktivitetet e Scuderi Group janë kufizuar në prototipa dhe paraqitje në panaire tregtare. Fitimet e efikasitetit në botën reale nuk kanë justifikuar ende kompleksitetin e konsiderueshëm të dizajnit.

Kompania Paut Motor nga Kroacia gjithashtu u kthye drejt ciklit të punës së ndarë. Dizajni i tyre i shpërndarë tërhoqi vëmendje për disa arsye:

• Shumë më pak pjesë lëvizëse sesa motorët konvencionalë
• Humbje më të ulëta të fërkimit
• Zhurmë më e ulët operative
• Dimensione kompakte: 500×440×440 mm me kapacitet 7-litër
• Peshë rreth 135 kg — afërsisht gjysma e një motori tradicional me të njëjtën zhvendosje

Mungesa e vajit në karteri kërkon një rezervuar lubrifikimi të jashtëm, por shpikësit e konsideruan këtë si një kompromis të pranueshëm. U ndërtuan disa prototipa, megjithëse fuqia përfundimtare e daljes nuk u përcaktua kurrë zyrtarisht. Prototipa e fundit u montua në vitin 2011, dhe projekti ka ngecur që atëherë.

Motori me Dy Kurse Bonner: Kompleksitet Maksimal, Qëllime Ambicioze

Motori me dy kurse Bonner (i emërtuar sipas sponsorit të tij, Bonner Motor) u shpik në vitin 2006 në Shtetet e Bashkuara nga Walter Schmid dhe e çon kompleksitetin mekanik edhe më tej. Ashtu si Paut Motor, cilindrat e tij janë të vendosur në konfigurim X, dhe boshti me kambio kryen një lëvizje planetare nëpërmjet një sistemi me ingranazhe. Karakteristikat kryesore përfshijnë:

• Valvola në fundin e cilindrave dhe valvola cilindrike rrotulluese në trupin e motorit për shpërndarjen e gazit
• Pistonë të jashtëm që mund të zhvendosen pak nën presionin e vajit për të siguruar një raport kompresimi të ndryshueshëm
• Raporti i lartë fuqi-peshë si objektivi kryesor i dizajnit

Në teori, motori Bonner duket bindës. Në praktikë, megjithatë, nuk ka dalë asnjë lajm i rëndësishëm nga projekti prej vitesh — me sa duket, nuk ka përmbushur pritjet.

Motorët Aksialë: Cilindra të Vendosur si Revolver

Shpikës të tjerë ruajtën ciklet e punës së motorit me djegie të brendshme, por rikonceptuan strukturën fizike të komponentëve të tij. Motorët aksialë, që ekzistojnë prej mbi një shekulli, janë një shembull kryesor. Ata ndryshojnë në detaje, por ndajnë një parim të përbashkët: cilindrat janë të vendosur si fishekë në tamburin e revolverit, bashkëboshtor me boshtin e daljes. Mekanizma të ndryshëm — si goditëse të pjerrëta dhe rondele konike — i shndërrojnë lëvizjen reciproke të pistonëve në rrotullim të boshtit.

Projekti Duke Engines nga Zelanda e Re është një varietë i dukshëm: një motor aksial me pesë cilindra, katër kurse dhe zhvendosje 3-litërshe. Krahasuar me një motor konvencional të së njëjtës kapacitet, njësia Duke ofronte:

• 19% peshë më të ulët
• 36% paketim më kompakt
• Potencial aplikimi i gjithanshëm në sektorët automobilistik, detar dhe të aviacionit

U bënë premtime ambicioze për adoptimin e tij të gjerë — por ëndrrat për të pushtuar botën mbetën ëndrra.

Motori RadMax i kompanisë kanadeze Reg Technologies e çon konceptin aksial edhe më tej. Në vend të cilindrave diskretë, një duzinë ndarjesh formohen brenda një tamburi të përbashkët duke përdorur tehe të holla. Pllaka të vendosura në çarjet e rotorit lëvizin përgjatë tyre ndërsa rotori rrotullohet, dhe sipërfaqet e lakuara në skajet e tamburit përcaktojnë trajektoret e teheve dhe kontrollojnë shkëmbimin e gazit. Karakteristikat e dukshme:

• I pajtueshëm me lloje të shumta karburanti, megjithëse dizeli ishte fokusi fillestar
• Një prototip i vitit 2003 matej vetëm 152 mm si në diametër ashtu edhe në gjatësi, por prodhonte 42 kuaj-fuqi — shumë më tepër se një motor konvencional i madhësisë ekuivalente
• Prototipat e mëvonshëm raportohet se arritën 127 kf dhe 380 kf

Pavarësisht këtyre shifrave premtuese, gjithë aktiviteti i RadMax duket se mbetet në fazën eksperimentale.

Motorët Toroidalë: Kur Cilindri Bëhet Gjevrek

Motori VGT (Motor Toroidal me Gjeometri të Ndryshueshme) nga kompania kanadeze VGT Technologies, e cila nuk ekziston më, është një tjetër rast studimor ku teoria tejkalon praktikën. I testuar për herë të parë në vitin 2005, motori zëvendëson cilindrin konvencional me një toroid — një dhomë në formë gjevreku — brenda të cilit rrotullohet një rotor me një çift pistonësh të bashkëngjitur.

Një disk shpërndarës i hollë me prerje për pistonët rrotullohet nëpër toroid nëpërmjet një rripe me rripa, duke kufizuar përzierjen karburant-ajër gjatë kompresimit dhe kursit të fuqisë. Në vitin 2009, sipërmarrësit amerikanë Gary Kelley dhe Rick Ivas zhvilluan në mënyrë të pavarur një motor toroidal që pasqyronte ngushtë dizajnin kanadez. Vlerësimet e tyre sugjeronin se një toroid me gjysmë metër diametër do të ofronte:

• 230 kuaj-fuqi
• Afërsisht 1,000 N·m çift rrotullues
• Të gjitha me vetëm 1,050 rpm

Kompania e tyre, Garric Engines, tani shfaq vetëm një mesazh të shkurtër në faqen e saj të internetit: “Faleminderit për interesimin tuaj. Faqja mund të përditësohet në të ardhmen.”

Motori Nutant: Disqe Rrotulluese në Vend të Pistonëve

Një fat paksa më premtues mund t’i presë motorit nutant të shpikur nga amerikani Leonard Meyer në vitin 2006 — të paktën janë ndërtuar disa kopje funksionale. Emri rrjedh nga latinishtja nutatio (tundja ose lëkundja). Dizajni i Meyer-it formon katër dhoma pune me vëllim të ndryshueshëm ndërmjet trupit të motorit dhe një disku që nuton (lëkundet) anash, duke funksionuar si piston. Disku pritet në gjysmë përgjatë diametrit të tij dhe fillon në një bosht dalës në formë Z, me kanale dhe valvola në trup që menaxhojnë shkëmbimin e gazit.

Prototipat u ndërtuan nga Baker Engineering dhe kompania e saj motra Kinetic BEI, me rezultate mbresëlënëse:

• Disk i vetëm 102 mm: 7 kf
• Dy disqe 203 mm: 120 kf
• Dimensionet e motorit me dy disqe: 500 mm gjatësi, 300 mm diametër, zhvendosje 3.8-litërshe
• Raporti fuqi-peshë: 2.5–3 kf/kg kundrejt 1–2 kf/kg për motorët e prodhuar në masë të aspiruar natyrisht

Prodhimi specifik për litër është më pak mbresëlënës, por dendësia e fuqisë është e dukshme. Baker dhe Kinetic duket se po rafinojnë dizajnin, megjithëse aktiviteti në faqet e tyre të internetit mbetet i kufizuar.

LiquidPiston: Motori Wankel i Kthyer Nga Brenda

Konceptet e motorëve rrotullues vazhdojnë të magjepsin inovatorët, si nëse largimi nga konfigurimi i njohur piston-cilindër premton inherentisht performancë më të mirë. Nikolay Shkolnik, një ish-inxhinier sovjetik që u transferua në Shtetet e Bashkuara, dhe djali i tij Alexander zhvilluan një motor që i ngjan motorit Wankel të kthyer nga brenda. Një rotor në formë kikirikësh rrotullohet brenda një dhome trekëndore — e njëjta gjeometri bazë si Wankel — por në mënyrë kritike, vulat janë të fiksuara në muret e dhomës dhe jo në rotor.

Shkolnikët themeluan LiquidPiston për të zhvilluar konceptin, duke tërhequr bashkëfinancim nga DARPA për përdorim të mundshëm në:

• Avionë të lehtë dhe dronë
• Gjeneratorë portativë të energjisë
• Grupe lëvizëse të automjeteve hibride

Një prototip prej 23 cm³ arrin tashmë 20% efikasitet termik — mbresëlënës për atë klasë zhvendosjeje. Ekipi synon tani një prototip dizel që peshon rreth 13 kg dhe prodhon 40 kf, me efikasitet termik të projektuar që rritet në 45%.

Motori me Piston Lëkundes: Duke u Bërë Katror

Motori i fundit në rishikimin tonë vërteton se tërheqja e një njësie të sheshtë dhe kompakte është reale — dhe se rotorët nuk janë rruga e vetme për ta arritur atë. Motori me piston lëkundes i Pivotal Engineering thjesht e bën katror pistonin tradicional, duke e bërë cilindrin drejtkëndësor në pamje nga lart. Ky dizajn me dy kurse ekziston prej disa vitesh, gjatë të cilave një sërë prototipash kanë fuqizuar si motoçikleta ashtu edhe avionë.

Kompania synon kryesisht aplikime të aviacionit, dhe dizajni ofron disa avantazhe të vërteta:

• Raporte të larta prodhim-peshë dhe prodhim-madhësi
• Potencial i shkëlqyer i ngarkimit të detyruar, i mundësuar nga një kanal ftohës me lëng që kalon nëpër boshtin fiks të pistonit — një arritje e vështirë në arkitekturat e motorëve konvencionalë
• Formë e sheshtë, meqë rotori katror mund të bëhet shumë i hollë

Koncepte të Tjera Ekzotike të Motorëve që Ia Vlen të Njihen

Ka shumë dizajne të shquar ekzotike motorësh përtej atyre të mbuluara këtu. Disa përmendja nderi:

• Motor Wankel me 12 rotorë — duke e çuar konceptin rrotullues të Mazda-s në ekstrem
• Motor Knight me valvola mëngë — një dizajn shekullor që për një kohë të shkurtër iu kundërvu valvolës me trokë
• Motorët me piston të kundërt — dy pistonë që ndajnë një cilindër të vetëm, pa kokë cilindri
• Motorët me raport kompresimi të ndryshueshëm — që lejojnë rregullim në kohë reale të kompresimit për të optimizuar efikasitetin në kushte ngarkese të ndryshme
• Motorët me pesë kurse — me shtimin e një cilindri zgjerimi të dedikuar për të nxjerrë më shumë punë nga gazet e djegies
• Motorët me tehe rrotulluese — ku komponentët e rotorit lëvizin si tehe gërshetash konvergjente dhe divergjente

Pse Motorët Alternativë Nuk Arrijnë Prodhimin në Masë?

Edhe një vështrim i shkurtër i dizajneve jokonsiderate të motorëve me djegie të brendshme zbulon një model frapant: dhjetëra ide të zgjuara, shumë pak automjete prodhuese. Pengesat e përsëritura janë të qëndrueshme:

• Konsumimi i vulave — dizajnet rrotulluese dështojnë shpesh për shkak të degradimit të vulave apikale me kalimin e kohës
• Ngarkesat mekanike alternative — konceptet me tehe rrotulluese vuajnë nga lodhja në lidhjen tehë-bosht
• Kompleksiteti i prodhimit — gjeometritë ekzotike janë të shtrenjta dhe të vështira për t’u prodhuar në shkallë
• Besueshmëria dhe jetëgjatësia — motorët jokonsideratë rrallë përputhen me rekordin e qëndrueshmërisë së motorëve tradicionalë me piston të rafinuar gjatë 100+ viteve

Arsyeja e dytë pse motorët alternativë luftojnë është se teknologjia e motorëve me djegie të brendshme konvencionale nuk ka qëndruar në vend. Motorët më të fundit të benzinës që përdorin ciklin Miller arrijnë efikasitet termik deri në 40% edhe pa turbokompresim — një shifër e jashtëzakonshme, duke pasur parasysh se shumica e motorëve me benzinë arrijnë vetëm 20–30%, dhe motorët dizel 30–40% (me dieselët e mëdhenj detar duke arritur deri në 50%).

Më e rëndësishmja, alternativa globale ndaj motorit me djegie të brendshme ka arritur tashmë: motorët elektrikë dhe njësitë e fuqisë me qelizë karburanti. Nëse shpikësit pas këtyre kurioziteteve ekzotike nuk i zgjidhin sfidat e tyre teknike shumë shpejt, mund të zbulojnë se nuk ka më treg që i pret — automjetet elektrike do të kenë zënë tashmë rrugën.

Ky është një përkthim. Mund ta lexoni origjinalin këtu: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html