Муҳаррикҳои аҷиб дар канори пешрафт монда

Муҳаррики Ванкел, муҳаррики Стирлинг ва намудҳои гуногуни агрегатҳои турбогузаронида ҳеҷ гоҳ ба ҷараёни асосии автомобилсозӣ дохил нашуданд. Як қатор ширкатҳои маъруф — аз Mazda то GM, аз Mercedes то Volvo — даҳсолаҳо дар онҳо кор карданд. Ширкатҳои хурд ва ихтироъкорони инфиродӣ низ идома доданд. Аммо маълум шуд, ки ҳар як тарҳи алтернативӣ бисёр мушкилоти беш аз он чизе, ки дар аввал тасаввур мешуд, дорад. Ин маънои онро надорад, ки рушди агрегатҳои ғайристандартӣ ғайриимкон аст. Ашхоси ҳавасманд идеяҳои гуногунро пеш мебаранд ва дар ин ҷо мо баъзе аз аҷибтарин консепсияҳои муҳаррикҳоеро, ки то ба имрӯз сохта шудаанд, баррасӣ мекунем.

Муҳаррикҳои давраи тақсимшуда: Ду силиндр, як зарбаи кор

Баъзе тарроҳони муҳаррик ба хулосае расиданд, ки омезиши классикии силиндр, поршен, шатун ва меҳвари чархдандона тӯли зиёда аз як аср худро исбот кардааст — ва беҳтар кардани муҳаррикҳои сӯзишии дохилӣ танҳо тағир додани ҷанбаҳои муайянро талаб мекунад, на ихтирои дубора аз сифр. Аввалин мисол дар рӯйхати мо муҳаррики ширкати амрикоии Scuderi Group мебошад, ки зарбаҳои классикии даркашӣ, фишурда, кор ва хуруҷро нигоҳ медорад — аммо онҳоро байни ду силиндри алоҳида тақсим мекунад:

• Силиндри хунук (компрессорӣ) — даркашӣ ва фишурдро иҷро мекунад
• Силиндри гарм (корӣ) — зарбаи кор ва хуруҷро иҷро мекунад

Дар ҳоле ки газ дар силиндри корӣ васеъ мешавад, зарбаи даркашӣ дар силиндри хунуки компрессорӣ сурат мегирад. Вақте ки силиндри корӣ газро хориҷ мекунад, силиндри компрессор мефишорад. Дар охири зарбаи фишурда, ҳарду поршен ба марказҳои болоии худ наздик мешаванд, омехта тавассути канали байнӣ аз силиндри хунук ба силиндри гарм мегузарад ва оташ мегирад. Ин давраи тақсимшуда — дар асл давраи тағирёфтаи Отто — соли 2006 патент гирифт ва соли 2009 Scuderi Group прототипи аввалини Scuderi Split Cycle Engine-ро сохт.

Силиндрҳои компрессор ва корӣ метавонанд диаметрҳо ва зарбаҳои поршени гуногун дошта бошанд, ки ин имкон медиҳад параметрҳои муҳаррик ба таври чандир танзим карда шаванд — ҳамчун аналоги давраи Миллер бо васеъшавии иловагии газ. Агар ба канали байни силиндрҳо шохаи клапан ва шишаи фишори баланд илова карда шавад, муҳаррик метавонад дар вақти тормозгирӣ энергия ҷамъ карда, дар вақти шитоб онро истифода барад. Аммо солҳои зиёд аст, ки фаъолияти Scuderi Group бо прототипҳо ва ширкат дар намоишгоҳҳо маҳдуд аст. Афзоиши самаранокии воқеӣ то ҳол мураккабии зиёди тарҳро сафеҳ накардааст.

Ширкати хорватии Paut Motor низ ба давраи корӣи тақсимшуда рӯ овард. Тарҳи фосилавии онҳо бо якчанд сабаб диққатро ба худ ҷалб кард:

• Қисмҳои ҳаракатии хеле камтар нисбат ба муҳаррикҳои маъмулӣ
• Талафоти иштикок камтар
• Садои кории коҳишёфта
• Андозаҳои фишурда: 500×440×440 мм дар ҳаҷми 7 литр
• Вазни тақрибан 135 кг — тақрибан нисфи муҳаррики анъанавии ҳамон ҳаҷм

Набудани равған дар картер ниёзмандии бака хориҷии равғанкаширо талаб мекунад, аммо ихтироъкорон ин мубодиларо қобили қабул мешуморанд. Чанд прототип сохта шуд, гарчанде тавони ниҳоии иҷрошуда ҳеҷ гоҳ расман муайян нашуд. Охирин прототип соли 2011 сохта шуд ва лоиҳа аз он вақт мондааст.

Муҳаррики ду зарбаи Bonner: Мураккабии ҳадди аксар, ҳадафҳои баландпарвоз

Муҳаррики ду зарбаи Bonner (ба номи сарпараст Bonner Motor) соли 2006 дар Иёлоти Муттаҳида аз ҷониби Валтер Шмид ихтироъ шуд ва мураккабии механикиро боз ҳам бештар мекунад. Мисли Paut Motor, силиндрҳои он дар конфигуратсияи X ҷойгир карда шудаанд ва меҳвари чархдандона тавассути системаи дандонадор ҳаракати сайёравӣ мекунад. Хусусиятҳои асосӣ:

• Клапанҳо дар кафи силиндрҳо ва клапанҳои қарқаракии гардонак дар бадани муҳаррик барои тақсимоти газ
• Поршенҳои берунӣ, ки метавонанд зери фишори равған каме ҷойивазкунӣ кунанд ва нисбати фишурдаро тағир диҳанд
• Нисбати баланди тавон ба вазн ҳамчун ҳадафи асосии тарҳ

Дар назария, муҳаррики Bonner ҷолиб ба назар мерасад. Аммо дар амал, солҳост ки ягон хабари муҳим аз лоиҳа ба миён наомадааст — ба назар мерасад, ки он интизориятро барнаовардааст.

Муҳаррикҳои меҳварӣ: Силиндрҳо ба монанди барабани таппонча

Ихтироъкорони дигар давраҳои корӣи муҳаррики сӯзишии дохилиро нигоҳ доштанд, аммо ҷойгиркунии физикии ҷузъҳои онро аз нав тасаввур карданд. Муҳаррикҳои меҳварӣ, ки зиёда аз як аср мавҷуданд, намунаи барҷаста мебошанд. Онҳо дар тафсилот фарқ мекунанд, аммо принсипи умумӣ доранд: силиндрҳо ба монанди патронҳо дар барабани таппонча, ҳамшӯъо бо меҳвари баромадӣ ҷойгир карда мешаванд. Механизмҳои гуногун — ба монанди пинҳои майл ва шайбаҳои конусӣ — ҳаракати рафтубаргашти поршенҳоро ба гардиши вал табдил медиҳанд.

Лоиҳаи Duke Engines аз Зеландияи Нав навъи намоёнест: муҳаррики меҳварии панҷ силиндра, чаҳор зарба бо ҳаҷми 3 литр. Дар муқоиса бо муҳаррики маъмулии ҳамон ҳаҷм, агрегати Duke пешниҳод мекард:

• Вазни 19% камтар
• 36% андозаи фишурдатар
• Имконияти истифодаи серҳама дар соҳаҳои автомобилӣ, баҳрӣ ва авиатсионӣ

Ваъдаҳои баландпарвоз дар бораи паҳнши васеъи он дода шуданд — аммо орзуи забт кардани ҷаҳон орзу монд.

Муҳаррики RadMax аз ширкати канадии Reg Technologies консепсияи меҳвариро боз ҳам дуртар мебарад. Ба ҷои силиндрҳои алоҳида, як дӯзина ҳуҷраҳо дар дохили барабани умумӣ бо истифода аз тиғаҳои тунук ташкил мешаванд. Тахтаҳо дар ноқисҳои ротор ҷойгир карда шуда ҳангоми гардиши ротор дар онҳо ҳаракат мекунанд ва сатҳҳои каҷ дар охирҳои барабан масирҳои тиға ва мубодилаи газро назорат мекунанд. Хусусиятҳои барҷаста:

• Мутобиқат бо намудҳои гуногуни сӯзишворӣ, гарчанде дизел ҳадафи аввалия буд
• Прототипи соли 2003 танҳо 152 мм дар ҳам диаметр ва ҳам дарозӣ буд, аммо 42 аспқувватро истеҳсол мекард — хеле зиёдтар аз муҳаррики маъмулии ҳамон андоза
• Прототипҳои баъдӣ гӯё ба 127 аспқувват ва 380 аспқувват расидаанд

Бо вуҷуди ин рақамҳои умедбахш, ба назар мерасад тамоми фаъолияти RadMax дар марҳилаи таҷрибавӣ мемонад.

Муҳаррикҳои тороидӣ: Вақте силиндр ба ҳалқа табдил мешавад

VGT Engine (Муҳаррики тороидии геометрияи тағирёбанда) аз ширкати канадии VGT Technologies, ки ҳоло дигар вуҷуд надорад, мисоли дигарест, ки дар он назария аз амал пеш рафт. Аввалин бор соли 2005 санҷида шуда, муҳаррик силиндри маъмулиро бо тороид — ҳуҷраи шакли ҳалқа — иваз мекунад, ки дар дохили он ротор бо ҷуфти поршенҳои часпонидашуда мегардад.

Диски тақсимкунандаи тунук бо буриш барои поршенҳо тавассути тасмаи интиқолӣ дар саросари тороид мегардад ва омехтаи сӯзишворӣ-ҳаворо ҳангоми фишурда ва зарбаи кор маҳдуд мекунад. Соли 2009, соҳибкорони амрикоии Гэри Келли ва Рик Ивас мустақилона муҳаррики тороидиеро таҳия карданд, ки ба тарҳи канадӣ хеле монанд буд. Тахминҳои онҳо нишон медоданд, ки тороиди бо диаметри ним метр чунин натиҷаҳо медиҳад:

• 230 аспқувват
• Тақрибан 1 000 Н·м момент
• Ҳама инҳо дар суръати танҳо 1 050 гардиш дар дақиқа

Ширкати онҳо, Garric Engines, ҳоло дар сомонааш танҳо паёми мухтасар нишон медиҳад: “Ташаккур аз таваҷҷӯҳи шумо. Саҳифа шояд дар оянда навсозӣ карда шавад.”

Муҳаррики нутатсионӣ: Дискҳои гардон ба ҷои поршенҳо

Тақдири каме умедбахштаре шояд муҳаррики нутатсионӣ-ро интизор бошад, ки соли 2006 аз ҷониби амрикоии Леонард Мейер ихтироъ шуд — ҳадди ақал чанд нусхаи корӣ сохта шудааст. Ном аз калимаи лотинии nutatio (хамшавӣ ё ларзиш) гирифта шудааст. Тарҳи Мейер чаҳор ҳуҷраи кории ҳаҷми тағирёбандаро байни бадани муҳаррик ва диске, ки нутатсия мекунад (аз тараф ба тараф ларзиш мекунад), ташкил мекунад ва ҳамчун поршен хизмат мекунад. Диск дар дивори диаметраш буридашуда ва ба вали баромадии шакли Z дӯхта шудааст, ва каналҳо ва клапанҳо дар бадан мубодилаи газро идора мекунанд.

Прототипҳо аз ҷониби Baker Engineering ва ширкати хоҳари он Kinetic BEI сохта шуданд ва натиҷаҳои таъсирбахш ба даст омаданд:

• Диски ягонаи 102 мм: 7 аспқувват
• Ду диски 203 мм: 120 аспқувват
• Андозаҳои муҳаррики ду диска: дарозии 500 мм, диаметри 300 мм, ҳаҷми 3,8 литр
• Нисбати тавон ба вазн: 2,5–3 аспқувват/кг дар муқоиса бо 1–2 аспқувват/кг барои муҳаррикҳои оммавии атмосфериавӣ

Истеҳсоли махсуси литрӣ камтар таъсирбахш аст, аммо зичии тавон назаррас мебошад. Baker ва Kinetic ба назар мерасад тарҳро такмил медиҳанд, гарчанде фаъолияти сомонаҳои онҳо маҳдуд мемонад.

LiquidPiston: Муҳаррики Ванкел аз дохил баргашта

Консепсияҳои муҳаррики гардонӣ ихтироъкоронро ҳамчунон ба худ мекашанд, гӯё ки дур шудан аз чидамони шинои поршен-силиндр худ аз худ иҷрои беҳтарро ваъда медиҳад. Николай Школник, муҳандиси собиқи Шӯравӣ, ки ба Иёлоти Муттаҳида кӯч кард, ва писараш Александр муҳаррике таҳия карданд, ки ба муҳаррики Ванкел аз дохил баргашта монанд аст. Ротори шакли арахис дар дохили ҳуҷраи секунҷа мегардад — ҳамон геометрияи асосии Ванкел — аммо муҳим он аст, ки тамбандҳо ба деворҳои ҳуҷра ва на ба ротор часпонида шудаанд.

Школникҳо LiquidPiston-ро таъсис доданд то консепсияро таҳия кунанд ва маблағгузории ҳамтое аз DARPA ҷалб карданд барои истифодаи эҳтимолӣ дар:

• Тайёраҳои сабук ва парандаҳои беодам
• Генераторҳои барқии ғайринишинда
• Агрегатҳои нерӯдиҳандаи мошинҳои гибридӣ

Прототипи 23 см³ аллакай 20% самаранокии гармиро ба даст меорад — рақами таъсирбахш барои ин синфи ҳаҷм. Гурӯҳ ҳоло прототипи дизелии тақрибан 13 кг бо 40 аспқувватро ҳадаф мегирад ва самаранокии гармии пешбинишуда то 45% боло хоҳад рафт.

Муҳаррики поршени навсонак: Чоркунҷа шудан

Охирин муҳаррик дар баррасии мо исбот мекунад, ки ҷозибаи агрегати ҳамвор ва фишурда воқеӣ аст — ва ки роторҳо ягона роҳ барои расидан ба он нестанд. Муҳаррики поршени навсонаки Pivotal Engineering поршени анъанавиро танҳо чоркунҷа мекунад ва нақшаи боло силиндрро мустатил мекунад. Ин тарҳи ду зарба чанд сол мавҷуд аст ва дар ин муддат шумораи прототипҳо ҳам мотосиклетҳо ва ҳам тайёраҳоро ба кор андохтаанд.

Ширкат пеш аз ҳама ба барномаҳои авиатсионӣ нигаронида шудааст ва тарҳ бартариҳои воқеии муайян дорад:

• Нисбатҳои баланди тавон ба вазн ва тавон ба андоза
• Имконияти аъло барои боздиҳии маҷбурӣ, ки бо канали хунукшавии моеъ, ки аз меҳвари собити поршен мегузарад, имконпазир аст — кори мушкил дар меъморӣи муҳаррикҳои маъмулӣ
• Шакли ҳамвор, зеро ротори чоркунҷаро хеле тунук кардан мумкин аст

Дигар консепсияҳои аҷиби муҳаррик, ки арзиши донистанро доранд

Тарҳҳои зиёди аҷиби муҳаррик аз онҳое, ки дар ин ҷо баррасӣ шуданд, вуҷуд доранд. Чанд ёдкарди шоистаи зикр:

• Муҳаррики 12 роторӣ Wankel — консепсияи гардонии Mazda ба ҳадди ифрот расонида мешавад
• Муҳаррики Knight бо клапани ғилоф — тарҳи садсолаи қаблӣ, ки муваққатан бо клапани поппет рақобат мекард
• Муҳаррикҳои поршени рӯ ба рӯ — ду поршен як силиндрро мубодила мекунанд, бе сари силиндр
• Муҳаррикҳо бо нисбати тағирёбандаи фишурда — имкони танзими фаворӣ барои оптимизатсияи самаранокӣ дар шароитҳои гуногуни бор
• Муҳаррикҳои панҷ зарба — бо силиндри иловагии васеъшавӣ барои гирифтани кори зиёдтар аз газҳои сӯзишворӣ
• Муҳаррикҳои тиғаи гардонӣ — ки ҷузъҳои ротор ба монанди тиғаҳои ресмонӣ дар ҳолати кушода ва пӯшидашудан ҳаракат мекунанд

Чаро муҳаррикҳои алтернативӣ ба истеҳсоли оммавӣ намерасанд?

Ҳатто баррасии мухтасари тарҳҳои ғайримаъмулии муҳаррикҳои сӯзишии дохилӣ намунаи намоёнеро ошкор мекунад: даҳҳо идеяи зиракона, хеле кам мошинҳои истеҳсолӣ. Монеаҳои такрорӣ якхела мебошанд:

• Фарсудашавии тамбанд — тарҳҳои гардонӣ аксар вақт аз фарсудашавии тамбандҳои апекс дар тӯли вақт нокомӣ мечашанд
• Борҳои механикии тағирёбанда — консепсияҳои тиғаи гардонӣ аз хастагӣ дар пайвасти тиға ба вал азоб мекашанд
• Мураккабии истеҳсол — геометрияи аҷиб гарон ва барои истеҳсол дар миқёс мушкил аст
• Боварӣ ва умри хизмат — муҳаррикҳои ғайримаъмулӣ ба ندرت ба сабти давомнокии муҳаррикҳои анъанавии поршенӣ, ки тӯли зиёда аз 100 сол такмил ёфтаанд, мутобиқ мешаванд

Сабаби дуюме, ки муҳаррикҳои алтернативӣ мушкил мечашанд, ин аст, ки технологияи маъмулии муҳаррикҳои сӯзишии дохилӣ дар ҷой намондааст. Охирин муҳаррикҳои бензинӣ, ки давраи Миллерро истифода мебаранд, самаранокии гармии то 40%-ро ба даст меоранд, ҳатто бе турбогузаронида — рақами назаррас, бо назардошти он ки аксари муҳаррикҳои бензинӣ танҳо 20–30%, ва муҳаррикҳои дизелӣ 30–40% (бо дизелҳои бузурги баҳрӣ то 50%) ба даст меоранд.

Аз ҳама муҳим, алтернативаи ҷаҳонии муҳаррики сӯзишии дохилӣ аллакай расидааст: муҳаррикҳои барқӣ ва агрегатҳои ҳуҷайраи сӯзишворӣ. Агар ихтироъкорон паси ин ҷолибиятҳои аҷиб мушкилоти техникии худро хеле зуд ҳал накунанд, шояд дарёбанд, ки дигар бозоре онҳоро интизор нест — мошинҳои барқӣ аллакай роҳро гирифтаанд.

Ин тарҷума аст. Аслиро метавонед дар ин ҷо хонед: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html