Ösüşiň Gyrasynda Galan Geň Hereketlendirijiler

Wankel hereketlendirijisi, Stirling hereketlendirijisi we dürli görnüşli turbo güýç enjamlary hiç haçan awtomobil senagaty üçin esasy akymyna girip bilmedi. Mazda-dan GM-e, Mercedes-den Volvo-a çenli bir topar meşhur kompaniýa onlarca ýyl olaryň üstünde işledi. Kiçi firmalar we aýratyn oýlap tapyjylar hem yzlaryny goýbermedi. Ýöne her bir alternatiw taslamanyň başda garaşylandan has köp kemçilik saklaýandygy ýüze çykdy. Bu adaty bolmadyk güýç enjamlarynyň ösdürilmeginiň mümkin däldigini aňlatmaýar. Höwesjeňler dürli pikirleri öňe sürüp durandyrlar, şu ýerde biz häzire çenli gurlan iň ekzotik hereketlendiriji konsepsiýalarynyň käbirini öwrenýäris.

Bölünen Siklli Hereketlendirijiler: Iki Silindr, Bir Güýç Geçiş

Käbir hereketlendiriji dizaýnerler silindr, porşen, birleşdiriji çybyk we krank walynyň klassik utgaşmasynyň ýüz ýyldan gowrak wagt geçende özüni subut edendigine we içki ýanma hereketlendirijilerini gowulandyrmak üçin noldan täzeden oýlap tapmak däl-de, diňe käbir taraplary sazlamagyň ýeterlikdigine göz ýetirdi. Biziň sanawymyzdaky birinji mysal Amerikan kompaniýasy Scuderi Group tarapyndan işlenip düzülen hereketlendiriji bolup, ol klassik sorulma, gysylma, güýç we çykyş geçişlerini saklaýar — ýöne olary iki ayrı silindr boýunça bölýär:

• Sowuk (kompressor) silindr — sorulma we gysylmany dolandyrýar
• Yssy (işçi) silindr — güýç geçişini we çykary dolandyrýar

Işçi silindrdä gaz giňelýän wagtynda sowuk kompressor silindrdä sorulma geçişi bolup geçýär. Işçi silindr çykary geçirende, kompressor silindr gysylýar. Gysylma geçişiniň ahyrynda iki porşen hem ýokarky ölü merkezlerine golaýlaşýar, garyndysy sowuk silindrdän yssy silindrä şunt kanaly arkaly geçýär we ot alýar. Bu bölünen sikl — esasan üýtgedilen Otto sikli — 2006-njy ýylda patent aldy we 2009-njy ýylda Scuderi Group synag Scuderi Bölünen Siklli Hereketlendirijisini gurdy.

Kompressor we işçi silindrleriň dürli diametrleri we porşen geçişleri bolup biler, bu goşmaça gaz giňelmesi bilen Miller sikliniň analogy hökmünde işläp, hereketlendiriji parametrlerini çeýe sazlamaga mümkinçilik berýär. Silindrleriň arasynda ýerleşýän kanala klapanly şaha we ýokary basyşly çüýşe goşuň, hereketlendiriji tormozlama wagtynda energiýany dikeldip we tizlenme wagtynda ulanyp biler. Ýöne birnäçe ýyl bäri Scuderi Group-yň işleri prototiplar we söwda sergilerine gatnaşmak bilen çäklenýär. Hakyky dünýädäki netijelilik gazanylmagy taslamanyň ep-esli çylşyrymlylygynyň esaslydygyny heniz subut etmedi.

Horwatiýanyň Paut Motor kompaniýasy hem bölünen iş siklini saýlady. Olaryň giňişlikdäki taslama birnäçe sebäpden üns çekdi:

• Adaty hereketlendirijilerden ep-esli az hereket edýän bölekler
• Pes sürtülme ýitgileri
• Azaldylan iş sesi
• Ykjam ölçegler: 7 litrlik kuwwat bilen 500×440×440 mm
• Takmynan 135 kg agram — şol bir işçi göwrümi bolan adaty hereketlendirijiniň takmynan ýarysy

Krank gutusyndaky ýagyň ýoklugy daşky ýaglaýjy gaba zerurlyk döredýär, ýöne oýlap tapyjylar muny kabul ederlikli kompromis hasapladylar. Birnäçe prototip guruldy, ýöne jemleýji güýç çykyşy resmi taýdan hiç haçan kesgitlenilmedi. Soňky prototip 2011-nji ýylda ýygnaldy, şondan bäri taslama durdy.

Bonner Iki Zarbly Hereketlendiriji: Iň Ýokary Çylşyrymlylyk, Tutumly Maksatlar

Bonner iki zarbly hereketlendiriji (hemaýatçysy Bonner Motor-yň adyndan alnan) 2006-njy ýylda Amerikanyň Birleşen Ştatlarynda Walter Şmit tarapyndan oýlanyp tapyldy we mehaniki çylşyrymlylygy has hem öňe itýär. Paut Motor ýaly, onuň silindrleri X-konfigurasiýasynda ýerleşdirilýär we krank waly dişli ulgam arkaly planeta hereketini ýerine ýetirýär. Esasy aýratynlyklary:

• Gaz paýlaýyş üçin silindr düýbündäki klapanlar we motor gövdesindäki aýlanýan gabyşak klapanlar
• Üýtgeýän gysylma derejesi üpjün etmek üçin ýag basyşy astynda biraz süýşüp bilýän daşky porşenler
• Ýokary güýç/agram gatnaşygy esasy dizaýn maksady hökmünde

Nazary taýdan Bonner hereketlendirijisi özüne çekiji görünýär. Emma tejribede birnäçe ýyl bäri taslamadan ähmiýetli habar çykmady — görünşine görä, ol garaşylanlara laýyk gelmedi.

Aksial Hereketlendirijiler: Rewolwer Ýaly Tertipli Silindirler

Beýleki oýlap tapyjylar içki ýanma hereketlendirijisiniň iş sikllerini üýtgetmän sakladylar, ýöne onuň bölekleriniň fiziki ýerleşişini täzeden düşündirdiler. Ýüz ýyldan gowrak wagt bar bolan aksial hereketlendirijiler ajaýyp mysal bolup durýar. Olar jikme-jiklikleri boýunça tapawutlanýar, ýöne umumy prinsipde birleşýär: silindirler rewolwer barabanynyň patronlary ýaly çykyş waly bilen bir okly tertipde ýerleşdirilýär. Eğik piçler we konus şaýbalary ýaly dürli mehanizmler porşenleriň gaýtalaýan hereketini wally aýlanmaga öwürýär.

Täze Zelandiýadan Duke Engines taslama bellärlikli bir görnüş: 3 litrlik işçi göwrümli bäş silindirli dört zarply aksial hereketlendiriji. Şol bir kuwwatly adaty hereketlendiriji bilen deňeşdirilende, Duke agregaty şulary teklip etdi:

• 19% az agram
• 36% has ykjam ölçeg
• Awtomobil, deňiz we awiasiýa pudaklarynda köp taraply ulanmak mümkinçiligi

Onuň giňden ýaýramagy barada tutumly wadalar berildi — ýöne dünýäni eýelemek arzuwlary arzuw bolup galdy.

Kanadanyň Reg Technologies kompaniýasynyň RadMax hereketlendirijisi aksial konsepsiýany has hem öňe äkidýär. Ayrym silindirler ýerine umumy barabanyň içinde inçe piliň kömegi bilen bir ondan gowrak bölüm emele gelýär. Rotor ýerleşdirmelerinde berkidilen plitalar rotor aýlananda olaryň ýoly boýunça hereket edýär, barabanyň ujundaky egri ýüzeýler piliň yzlaryny kesgitleýär we gaz çalşygyny dolandyrýar. Bellärlikli aýratynlyklary:

• Dizel ilkinji üns merkezi bolsa-da, birnäçe ýangyç görnüşleri bilen gabat gelýär
• 2003-nji ýyldaky prototip diametri we uzynlygy boýunça diňe 152 mm ölçegde bolup 42 at güýji çykardy — şol bir ölçegli adaty hereketlendirijiden ep-esli has köp
• Soňraky prototipleriň 127 at güýjüne we 380 at güýjüne ýetendigini habar berýärler

Bu umyt beriji sanlara garamazdan, ähli RadMax işi tejribe derejesinde galýan ýaly görünýär.

Toroidal Hereketlendirijiler: Silindr Donut Bolanda

Häzir ýapylan Kanadanyň VGT Technologies kompaniýasynyň VGT Hereketlendirijisi (Üýtgeýän Geometriýaly Toroidal Hereketlendiriji) teoriýanyň tejribeden öňe geçmeginiň başga bir ýagdaýy. 2005-nji ýylda ilkinji gezek synagdan geçirilen bu hereketlendiriji adaty silindiri toroid bilen — donut şekilli kamera — çalyşýar, onuň içinde birikdirilen porşen jübüti bolan rotor aýlanýar.

Porşenler üçin kesilen inçe paýlaýjy disk guşak geçiriş arkaly toroid boýunça aýlanýar, gysylma we güýç geçişinde ýangyç-howa garyndysyny çäklendirýär. 2009-njy ýylda Amerikan telekeçiler Gary Kelli we Rik Aýwas Kanada taslamasyny ýakyndan ýansytýan toroidal hereketlendiriji özbaşdak işläp düzdüler. Olaryň çaklamasy ýarym metrlik diametrli toroidiň şulary berjekdigini görkezdi:

• 230 at güýji
• Takmynan 1 000 N·m güýçlendiriji moment
• Hemmesi diňe 1 050 aýlaw/min bilen

Olaryň Garric Engines kompaniýasy häzir öz web sahypasynda diňe gysgaça habar görkezýär: „Gyzyklananyňyz üçin sag boluň. Sahypa geljekde täzelenip biler.”

Nutasiýa Hereketlendirijisi: Porşenler Ýerine Aýlanýan Diskler

2006-njy ýylda Amerikan Leonard Meýer tarapyndan oýlanyp tapylan nutasiýa hereketlendirijisini biraz has umytly ykbal garaşýan bolmagy mümkin — iň bolmanda birnäçe işleýän nusgasy guruldy. At latyn sözünden gelip çykýar nutatio (baş atma ýa-da yranma). Meýeriň taslamasy motor gövdesi we porşen hökmünde işläp iki ýana nutasiýa (yranýan) edýän disk arasynda üýtgeýän göwrümli dört işçi kamera emele getirýär. Disk diametri boýunça iki bölege bölünýär we Z şekilli çykyş walynyň üstüne geçirilýär, gövdedäki kanallar we klapanlar gaz çalşygyny dolandyrýar.

Prototipleri Baker Engineering we onuň doganlyk kompaniýasy Kinetic BEI gurdy, täsir ediji netijeleri bilen:

• Ýeke 102 mm disk: 7 at güýji
• Iki sany 203 mm disk: 120 at güýji
• Iki diskli hereketlendiriji ölçegleri: 500 mm uzynlyk, 300 mm diametr, 3,8 litrlik işçi göwrüm
• Güýç/agram gatnaşygy: köpçülikleýin öndürilen tebigy sorulma hereketlendirijileri üçin 1–2 at güýji/kg-a garşylykly 2,5–3 at güýji/kg

Litrlik özboluşly çykyş has az täsir ediji, ýöne güýç dykyzlygy bellärlikli. Baker we Kinetic taslamany kämilleşdirýän ýaly görünýär, ýöne olaryň web sahypalaryndaky işjeňlik çäkli.

LiquidPiston: Içinden Daşyna Öwrülen Wankel Hereketlendirijisi

Rotary hereketlendiriji konsepsiýalary täzeçilleri özüne çekip durýar, tanşan porşen-silindr tertibinden ayrylmak özüne görä has gowy öndürijiligi wada berýäne meňzeýär. Amerikanyň Birleşen Ştatlaryna göçen öňki Sowet inženeri Nikolaý Şkolnik we onuň ogly Aleksandr Wankel hereketlendirijisiniň içinden daşyna öwrülmesine meňzeş hereketlendiriji işläp düzdüler. Ýer-fistyk şekilli rotor üçburçluk kamerasyna içinde aýlanýar — Wankel bilen şol bir esasy geometriýa — ýöne iň möhümi, möhürler rotora däl-de, kamera diwarlaryna berkidilen.

Şkolnikler konsepsiýany ösdürmek üçin LiquidPiston esaslandyrdy, DARPA-dan şular üçin mümkin bolan ulanylyşy üçin bilelikde maliýeleşdirme çekdi:

• Ýeňil uçarlar we dronlar
• Göçme elektrik generatorlary
• Gibrid ulag güýç özeni

23 sm³lik prototip eýýäm 20% ýylylyk netijeliligine ýetýär — şol işçi göwrüm synpy üçin täsir ediji. Topar häzir takmynan 13 kg agramly we 40 at güýji çykarýan dizel prototipini nyşana alýar, bu gezek prognoz edilýän ýylylyk netijeliligi 45%-e çenli ýokary göterilmeli.

Yranýan Porşen Hereketlendirijisi: Inedördül Forma

Biziň synymyzdaky soňky hereketlendiriji tekiz, ykjam birimiň özüne çekijisiniň hakykatdygyny subut edýär — we rotorlar ony gazanmagyň ýeke-täk ýoly däldigini. Pivotal Engineering-iň yranýan porşen hereketlendirijisi ýöne adaty porşeni inedördülleşdirýär, silindrini ýokardan görnüşde dikdörtnük görnüşine getirýär. Bu iki zarply taslama birnäçe ýyl bar bolupdyr, şol döwürde birnäçe prototip motosiklleri we uçarlary güýçlendirdi.

Kompaniýa esasan awiasiýa programmalaryny nyşana alýar we taslama käbir hakyky artykmaçlyklary hödürleýär:

• Ýokary çykyş/agram we çykyş/ölçeg gatnaşyklary
• Adaty hereketlendiriji arhitekturalarynda kyn iş bolan porşeniň berkidilen okuna geçýän suwuk sowatma kanaly arkaly üpjün edilen ajaýyp mejbury indirim mümkinçiligi
• Tekiz forma faktory, sebäbi inedördül rotor gaty inçe edilip bilner

Bilmäge Mynasyp Beýleki Ekzotik Hereketlendiriji Konsepsiýalary

Bu ýerde örtülenlerden başga-da köp bellärlikli ekzotik hereketlendiriji taslamalary bar. Birnäçe hormatly agzama:

• 12 rotorly Wankel hereketlendirijisi — Mazda-nyň rotary konsepsiýasyny aşa derejä äkitmek
• Knight gabyşak klapanly hereketlendiriji — bir asyr öňki taslama, gysga wagtda popet klapan bilen bäsleşen
• Garşydaş porşenli hereketlendirijiler — silindr kellesiz bir silindri paýlaşýan iki porşen
• Üýtgeýän gysylma derejeli hereketlendirijiler — ýük şertlerinde netijeliligi optimallaşdyrmak üçin gysylmanyň hakyky wagt sazlamasyna mümkinçilik berýär
• Bäş zarply hereketlendirijiler — ýanma gazlaryndan has köp iş çykarmak üçin bagyşlanan giňelme silindri goşmak
• Rotary pilli hereketlendirijiler — rotor bölekleri ýakynlaşýan we daşlaşýan gaýçy pyçaklary ýaly hereket edýän ýerde

Näme Üçin Alternatiw Hereketlendirijiler Köpçülikleýin Önümçilige Geçmeýär?

Adaty bolmadyk içki ýanma hereketlendirijisi taslamalaryny gysgaça seljermek hem göze ilýän bir nusgany ýüze çykarýar: onlarça akylly pikirler, gaty az önümçilik ulaglary. Yzygider kynçylyklar deňje:

• Möhür ezmegi — rotary taslamalar wagtyň geçmegi bilen depejik möhürleriň bozulmagy zerarly köplenç şowsuz bolýar
• Gezekleýin mehaniki ýükler — rotary pilli konsepsiýalar pil-waly birikmesinde ýadawlykdan ejir çekýär
• Önümçilik çylşyrymlylygy — ekzotik geometriýalar gymmat we gerim bilen öndürmek kyn
• Ygtybarlylyk we uzak ömür — adaty bolmadyk hereketlendirijiler seýrek 100+ ýylda kämilleşdirilen adaty porşen hereketlendirijileriniň berkligi rekordyna laýyk gelýär

Alternatiw hereketlendirijileriň kynçylyk çekýändiginiň ikinji sebäbi adaty içki ýanma hereketlendiriji tehnologiýasynyň öz ýerinde durmazlygydyr. Miller siklini ulanýan iň täze benzin hereketlendirijileri turbokompressor bolmazdan hem 40%-e çenli ýylylyk netijeliligine ýetýär — gözüňi doldurmak üçin san, köp benzin hereketlendirijileriniň diňe 20–30% dolandyrýandygyny we dizel hereketlendirijileriň 30–40% (iri deňiz dizelleri 50%-e çenli) göz öňünde tutulsa.

Iň möhümi, içki ýanma hereketlendirijisiniň dünýä alternatiwi eýýäm geldi: elektrik motorlary we ýangyç elementiň güýç birlikleri. Bu ekzotik gyzyklylygyň arkasynda duran oýlap tapyjylar gysga wagtda öz tehniki kynçylyklaryny çözmeseler, olar üçin bazaryň garaşmandygyny görüp bilerleri mümkin — elektrik ulaglary ýoly eýýäm eýelän bolar.

Bu terjimedir. Asyl nusgany şu ýerde okap bilersiňiz: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html