ترقی کے حاشیے پر پھنسے عجیب انجن

وانکل انجن، اسٹرلنگ انجن، اور مختلف اقسام کے ٹربو پاور یونٹ کبھی بھی موٹر گاڑیوں کی مرکزی دھارے میں شامل نہ ہو سکے۔ کئی معروف کمپنیوں — مزدا سے جی ایم تک، مرسیڈیز سے وولوو تک — نے ان پر کئی دہائیوں تک کام کیا۔ چھوٹی فرمیں اور انفرادی موجد بھی ڈٹے رہے۔ پھر بھی یہ بات سامنے آئی کہ ہر متبادل ڈیزائن میں ابتدائی توقعات سے کہیں زیادہ خامیاں پوشیدہ تھیں۔ اس کا مطلب یہ نہیں کہ غیر روایتی پاور یونٹس کی ترقی ناممکن ہے۔ شوقین افراد مختلف خیالات کو آگے بڑھاتے رہتے ہیں، اور یہاں ہم اب تک تعمیر کیے گئے کچھ انتہائی غیر معمولی انجن تصورات کا جائزہ لیتے ہیں۔

اسپلٹ سائیکل انجن: دو سلنڈر، ایک پاور اسٹروک

کچھ انجن ڈیزائنرز نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ سلنڈر، پسٹن، کنیکٹنگ راڈ اور کرینک شافٹ کا کلاسک مجموعہ ایک صدی سے زائد عرصے میں اپنی افادیت ثابت کر چکا ہے — اور یہ کہ اندرونی دہن کے انجنوں کو بہتر بنانے کے لیے ابتدا سے ازسرنو ایجاد کرنے کے بجائے صرف چند پہلوؤں میں تبدیلی کی ضرورت ہے۔ ہماری فہرست میں پہلی مثال امریکی کمپنی Scuderi Group کی طرف سے تیار کردہ انجن ہے، جو کلاسک انٹیک، کمپریشن، پاور اور ایگزاسٹ اسٹروک کو برقرار رکھتا ہے — لیکن انہیں دو الگ سلنڈروں میں تقسیم کرتا ہے:

• ٹھنڈا (کمپریسر) سلنڈر — انٹیک اور کمپریشن کا کام کرتا ہے
• گرم (ورکنگ) سلنڈر — پاور اسٹروک اور ایگزاسٹ کا کام کرتا ہے

جب گیس ورکنگ سلنڈر میں پھیلتی ہے، تو ٹھنڈے کمپریسر سلنڈر میں انٹیک اسٹروک ہوتا ہے۔ جب ورکنگ سلنڈر ایگزاسٹ کرتا ہے، تو کمپریسر سلنڈر کمپریس کرتا ہے۔ کمپریشن اسٹروک کے اختتام پر، دونوں پسٹن اپنے اوپری ڈیڈ سینٹرز کے قریب آتے ہیں، مرکب بائی پاس چینل کے ذریعے ٹھنڈے سلنڈر سے گرم سلنڈر میں منتقل ہوتا ہے اور اسے جلایا جاتا ہے۔ یہ اسپلٹ سائیکل — جو بنیادی طور پر ایک ترمیم شدہ اوٹو سائیکل ہے — 2006 میں پیٹنٹ کیا گیا، اور 2009 میں Scuderi Group نے پائلٹ Scuderi Split Cycle Engine تعمیر کیا۔

کمپریسر اور ورکنگ سلنڈروں کے مختلف قطر اور پسٹن اسٹروک ہو سکتے ہیں، جس سے انجن کے پیرامیٹرز کو لچک کے ساتھ ترتیب دینا ممکن ہوتا ہے — جو اضافی گیس توسیع کے ساتھ ملر سائیکل کے متبادل کے طور پر کام کرتا ہے۔ سلنڈروں کے درمیان چینل میں والوز اور ہائی پریشر بوتل کے ساتھ ایک شاخ شامل کریں، اور انجن بریکنگ کے دوران توانائی بازیافت کر سکتا ہے اور سرعت کے دوران اسے استعمال کر سکتا ہے۔ تاہم، کئی سالوں سے Scuderi Group کی سرگرمیاں پروٹوٹائپس اور تجارتی نمائشوں تک محدود رہی ہیں۔ حقیقی دنیا میں کارکردگی کے فوائد ابھی تک ڈیزائن کی قابل ذکر پیچیدگی کو جائز نہیں ٹھہرا پائے۔

کروشین کمپنی Paut Motor نے بھی اسپلٹ ورکنگ سائیکل کی طرف رخ کیا۔ ان کے فاصلہ دار ڈیزائن نے کئی وجوہات سے توجہ حاصل کی:

• روایتی انجنوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم متحرک پرزے
• کم رگڑ کا نقصان
• کم آپریٹنگ شور
• کمپیکٹ ابعاد: 7 لیٹر گنجائش پر 500×440×440 ملی میٹر
• تقریباً 135 کلوگرام وزن — ایک ہی ڈسپلیسمنٹ کے روایتی انجن کا تقریباً نصف

کرینک کیس میں تیل کی غیر موجودگی کے لیے ایک بیرونی لوبریکیشن ٹینک درکار ہے، لیکن موجدوں نے اسے قابل قبول سمجھا۔ کئی پروٹوٹائپس تعمیر کیے گئے، حالانکہ حتمی پاور آؤٹ پٹ کبھی سرکاری طور پر طے نہیں کی گئی۔ آخری پروٹوٹائپ 2011 میں جوڑا گیا، اور تب سے منصوبہ رک گیا ہے۔

بونر ٹو اسٹروک انجن: زیادہ سے زیادہ پیچیدگی، بلند حوصلہ اہداف

بونر ٹو اسٹروک انجن (اپنے سرپرست Bonner Motor کے نام پر) 2006 میں ریاستہائے متحدہ امریکہ میں والٹر شمڈ نے ایجاد کیا اور یہ میکانکی پیچیدگی کو مزید آگے لے جاتا ہے۔ Paut Motor کی طرح، اس کے سلنڈر X ترتیب میں ہیں، اور کرینک شافٹ ایک گیئر سسٹم کے ذریعے سیاروی حرکت انجام دیتا ہے۔ اہم خصوصیات میں شامل ہیں:

• گیس تقسیم کے لیے سلنڈر کی تہہ میں والوز اور موٹر باڈی میں گھومنے والے اسپول والوز
• بیرونی پسٹن جو تیل کے دباؤ کے تحت قدرے حرکت کر سکتے ہیں تاکہ متغیر کمپریشن ریشو فراہم کیا جا سکے
• بنیادی ڈیزائن ہدف کے طور پر اعلیٰ پاور ٹو ویٹ ریشو

نظریاتی طور پر، بونر انجن دلکش نظر آتا ہے۔ عملی طور پر، تاہم، کئی سالوں سے اس منصوبے سے کوئی اہم خبر سامنے نہیں آئی — بظاہر یہ توقعات پر پورا نہیں اترا۔

محوری انجن: ریوالور کی طرح ترتیب دیے گئے سلنڈر

دیگر موجدوں نے اندرونی دہن انجن کے ورکنگ سائیکل کو برقرار رکھا لیکن اس کے اجزاء کی جسمانی ترتیب کو ازسرنو تصور کیا۔ محوری انجن، جو ایک صدی سے زائد عرصے سے موجود ہیں، اس کی ایک بہترین مثال ہیں۔ وہ تفصیلات میں مختلف ہیں لیکن ایک مشترکہ اصول رکھتے ہیں: سلنڈرز ریوالور ڈرم میں کارتوسوں کی طرح، آؤٹ پٹ شافٹ کے ہم محور ترتیب دیے جاتے ہیں۔ مختلف طریقہ کار — جیسے مائل پن اور ٹیپر واشر — پسٹنوں کی باری باری حرکت کو شافٹ گردش میں تبدیل کرتے ہیں۔

نیوزی لینڈ کا Duke Engines منصوبہ ایک قابل ذکر قسم ہے: ایک پانچ سلنڈر، فور اسٹروک محوری انجن جس کی گنجائش 3 لیٹر ہے۔ ایک ہی گنجائش کے روایتی انجن کے مقابلے میں، Duke یونٹ نے یہ پیش کیا:

• 19 فیصد کم وزن
• 36 فیصد زیادہ کمپیکٹ پیکجنگ
• موٹر گاڑیوں، سمندری اور ہوابازی کے شعبوں میں متنوع اطلاق کی صلاحیت

اس کے وسیع پیمانے پر اپنانے کے بارے میں بڑے وعدے کیے گئے تھے — لیکن دنیا کو فتح کرنے کے خواب خواب ہی رہے۔

کینیڈین کمپنی Reg Technologies کا RadMax انجن محوری تصور کو مزید آگے لے جاتا ہے۔ الگ سلنڈروں کی بجائے، ایک مشترکہ ڈرم کے اندر پتلے بلیڈز کا استعمال کر کے درجن بھر خانے بنائے جاتے ہیں۔ روٹر سلاٹس میں نصب پلیٹیں ان کے ساتھ حرکت کرتی ہیں جب روٹر گھومتا ہے، اور ڈرم کے سروں پر مڑی ہوئی سطحیں بلیڈ کی رفتار کا تعین کرتی ہیں اور گیس کے تبادلے کو کنٹرول کرتی ہیں۔ قابل ذکر خصوصیات:

• متعدد ایندھن کی اقسام کے ساتھ مطابقت، حالانکہ ڈیزل ابتدائی توجہ تھی
• 2003 کے پروٹوٹائپ کا قطر اور لمبائی دونوں صرف 152 ملی میٹر تھے پھر بھی 42 ہارس پاور پیدا کی — ہم حجم روایتی انجن سے کہیں زیادہ
• بعد کے پروٹوٹائپس نے مبینہ طور پر 127 ایچ پی اور 380 ایچ پی حاصل کی

ان امید افزا اعداد و شمار کے باوجود، تمام RadMax سرگرمی تجرباتی مرحلے پر ہی رہتی نظر آتی ہے۔

ٹوروئیڈل انجن: جب سلنڈر ڈونٹ بن جائے

اب بند ہو چکی کینیڈین کمپنی VGT Technologies کا VGT انجن (Variable Geometry Toroidal Engine) ایک اور کیس اسٹڈی ہے جس میں نظریہ عملی کارکردگی سے بہتر رہا۔ 2005 میں پہلی بار آزمایا گیا، یہ انجن روایتی سلنڈر کو ٹوروئیڈ — ڈونٹ کی شکل کے چیمبر — سے بدل دیتا ہے، جس کے اندر جوڑے ہوئے پسٹنوں کے ساتھ ایک روٹر گھومتا ہے۔

پسٹنوں کے کٹ آؤٹ والی ایک پتلی تقسیمی ڈسک بیلٹ ڈرائیو کے ذریعے ٹوروئیڈ میں گھومتی ہے، کمپریشن اور پاور اسٹروک کے دوران ایندھن-ہوا کے مرکب کو روکتی ہے۔ 2009 میں، امریکی کاروباری افراد گیری کیلی اور رک آئیواس نے آزادانہ طور پر ایک ٹوروئیڈل انجن تیار کیا جو کینیڈین ڈیزائن سے قریباً ملتا جلتا تھا۔ ان کے تخمینوں کے مطابق نصف میٹر قطر کا ٹوروئیڈ یہ فراہم کرے گا:

• 230 ہارس پاور
• تقریباً 1,000 N·m ٹارک
• یہ سب صرف 1,050 RPM پر

ان کی کمپنی Garric Engines اب اپنی ویب سائٹ پر صرف ایک مختصر پیغام ظاہر کرتی ہے: “آپ کی دلچسپی کا شکریہ۔ صفحہ مستقبل میں اپ ڈیٹ کیا جا سکتا ہے۔”

نیوٹیٹنگ انجن: پسٹنوں کی بجائے گھومنے والی ڈسکیں

قدرے زیادہ امید افزا انجام نیوٹیٹنگ انجن کا ہو سکتا ہے جسے 2006 میں امریکی لیونارڈ میئر نے ایجاد کیا — کم از کم کئی کارآمد نمونے تعمیر کیے گئے ہیں۔ یہ نام لاطینی nutatio (سر ہلانا یا ڈگمگانا) سے ماخوذ ہے۔ میئر کا ڈیزائن موٹر باڈی اور ایک ڈسک کے درمیان متغیر حجم کے چار ورکنگ چیمبر بناتا ہے جو نیوٹیٹ (ایک طرف سے دوسری طرف ڈگمگاتی) ہے، پسٹن کے طور پر کام کرتی ہے۔ ڈسک کو اس کے قطر کے ساتھ آدھا کاٹا جاتا ہے اور Z شکل کے آؤٹ پٹ شافٹ پر پروئی جاتی ہے، جبکہ باڈی میں چینلز اور والوز گیس کے تبادلے کا انتظام کرتے ہیں۔

پروٹوٹائپس Baker Engineering اور اس کی ذیلی کمپنی Kinetic BEI نے تعمیر کیے، حیران کن نتائج کے ساتھ:

• واحد 102 ملی میٹر ڈسک: 7 ایچ پی
• دوہری 203 ملی میٹر ڈسکیں: 120 ایچ پی
• دو ڈسک انجن کے ابعاد: 500 ملی میٹر لمبائی، 300 ملی میٹر قطر، 3.8 لیٹر ڈسپلیسمنٹ
• پاور ٹو ویٹ ریشو: 2.5–3 ایچ پی/کلوگرام بمقابلہ بڑے پیمانے پر تیار شدہ قدرتی طور پر سانس لینے والے انجنوں کے لیے 1–2 ایچ پی/کلوگرام

لیٹر مخصوص آؤٹ پٹ کم متاثر کن ہے، لیکن پاور ڈینسٹی قابل ذکر ہے۔ Baker اور Kinetic ڈیزائن کو بہتر بنا رہے نظر آتے ہیں، حالانکہ ان کی ویب سائٹس پر سرگرمی محدود ہے۔

LiquidPiston: وانکل انجن اندر سے باہر

گھومنے والے انجن کے تصورات اختراع کاروں کو مسحور کرتے رہتے ہیں، گویا مانوس پسٹن اور سلنڈر کی ترتیب سے ہٹنا فطری طور پر بہتر کارکردگی کا وعدہ کرتا ہے۔ نکولائی شکولنِک، ایک سابق سوویت انجینئر جو ریاستہائے متحدہ امریکہ منتقل ہو گئے، اور ان کے بیٹے الیگزینڈر نے ایک انجن تیار کیا جو وانکل انجن کو اندر سے باہر کرنے جیسا ہے۔ ایک مونگ پھلی کی شکل کا روٹر مثلث چیمبر کے اندر گھومتا ہے — وانکل جیسی ہی بنیادی جیومیٹری — لیکن اہم بات یہ ہے کہ سیل روٹر کی بجائے چیمبر کی دیواروں سے جڑے ہوتے ہیں۔

شکولنِک نے تصور کو فروغ دینے کے لیے LiquidPiston قائم کی، DARPA سے مشترکہ فنڈنگ حاصل کی جو ممکنہ استعمال کے لیے تھی:

• ہلکے طیارے اور ڈرونز
• پورٹیبل پاور جنریٹر
• ہائبرڈ گاڑیوں کے پاور ٹرینز

23 مکعب سینٹی میٹر کا پروٹوٹائپ پہلے سے 20 فیصد حرارتی کارکردگی حاصل کر لیتا ہے — اس ڈسپلیسمنٹ کلاس کے لیے متاثر کن۔ ٹیم اب تقریباً 13 کلوگرام وزنی اور 40 ایچ پی پیدا کرنے والے ڈیزل پروٹوٹائپ کو ہدف بنا رہی ہے، جس کی تخمینی حرارتی کارکردگی 45 فیصد تک پہنچنے کی توقع ہے۔

سوئنگنگ پسٹن انجن: چوکور شکل اختیار کرنا

ہمارے جائزے کا آخری انجن یہ ثابت کرتا ہے کہ چپٹے، کمپیکٹ یونٹ کی کشش حقیقی ہے — اور یہ کہ روٹر اسے حاصل کرنے کا واحد راستہ نہیں ہیں۔ Pivotal Engineering کا سوئنگنگ پسٹن انجن روایتی پسٹن کو سادگی سے چوکور بنا دیتا ہے، جس سے اوپر کے نظارے میں سلنڈر مستطیل ہو جاتا ہے۔ یہ ٹو اسٹروک ڈیزائن کئی سالوں سے موجود ہے، جس دوران کئی پروٹوٹائپس نے موٹر سائیکل اور طیارے دونوں چلائے۔

کمپنی بنیادی طور پر ہوابازی کی ایپلی کیشنز کو ہدف بناتی ہے، اور ڈیزائن کچھ حقیقی فوائد پیش کرتا ہے:

• اعلیٰ آؤٹ پٹ ٹو ویٹ اور آؤٹ پٹ ٹو سائز ریشو
• بہترین فورسڈ انڈکشن صلاحیت، پسٹن کے مقررہ محور سے گزرنے والے مائع کولنگ چینل کی بدولت ممکن — روایتی انجن آرکیٹیکچر میں یہ ایک مشکل کارنامہ ہے
• چپٹی شکل، کیونکہ چوکور روٹر بہت پتلا بنایا جا سکتا ہے

دیگر قابل ذکر غیر معمولی انجن تصورات

یہاں زیر بحث انجنوں سے آگے بھی بہت سے قابل ذکر غیر معمولی انجن ڈیزائن موجود ہیں۔ چند اہم ذکر:

• 12 روٹر وانکل انجن — مزدا کے روٹری تصور کو انتہا تک لے جانا
• نائٹ سلیو والو انجن — ایک صدی پرانا ڈیزائن جس نے مختصر عرصے کے لیے پاپٹ والو کا مقابلہ کیا
• اوپوزڈ پسٹن انجن — ایک سلنڈر میں دو پسٹن، بغیر کسی سلنڈر ہیڈ کے
• متغیر کمپریشن ریشو انجن — بوجھ کے حالات میں کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے کمپریشن کی ریئل ٹائم ایڈجسٹمنٹ کی اجازت دیتے ہیں
• فائیو اسٹروک انجن — دہن گیسوں سے مزید کام نکالنے کے لیے ایک مخصوص توسیعی سلنڈر کا اضافہ
• روٹری بلیڈڈ انجن — جہاں روٹر اجزاء آپس میں ملنے اور دور ہونے والے قینچی بلیڈز کی طرح حرکت کرتے ہیں

متبادل انجن بڑے پیمانے پر پیداوار تک کیوں نہیں پہنچتے؟

غیر روایتی اندرونی دہن انجن ڈیزائنز کا ایک مختصر جائزہ بھی ایک حیران کن نمونہ ظاہر کرتا ہے: درجنوں ذہین خیالات، بہت کم پیداواری گاڑیاں۔ بار بار آنے والی رکاوٹیں یکساں ہیں:

• سیل کا گھِسنا — روٹری ڈیزائن اکثر وقت کے ساتھ ایپکس سیل کے خراب ہونے کی وجہ سے ناکام ہوتے ہیں
• باری باری میکانکی بوجھ — روٹری بلیڈ والے تصورات بلیڈ سے شافٹ کے کنکشن پر تھکاوٹ کا شکار ہوتے ہیں
• مینوفیکچرنگ کی پیچیدگی — غیر معمولی جیومیٹریز بڑے پیمانے پر تیار کرنا مہنگا اور مشکل ہے
• قابل اعتماد اور پائیداری — غیر روایتی انجن شاذ و نادر ہی 100 سال سے زائد عرصے میں بہتر روایتی پسٹن انجنوں کی پائیداری کے ریکارڈ سے مماثلت رکھتے ہیں

متبادل انجنوں کی مشکلات کی دوسری وجہ یہ ہے کہ روایتی اندرونی دہن انجن ٹیکنالوجی رکی نہیں ہے۔ ملر سائیکل استعمال کرنے والے جدید ترین پیٹرول انجن بغیر ٹربو چارجنگ کے بھی 40 فیصد تک حرارتی کارکردگی حاصل کرتے ہیں — یہ ایک قابل ذکر اعداد و شمار ہے، اس بات کو مدنظر رکھتے ہوئے کہ زیادہ تر پیٹرول انجن صرف 20–30 فیصد اور ڈیزل انجن 30–40 فیصد (جبکہ بڑے سمندری ڈیزل 50 فیصد تک) حاصل کرتے ہیں۔

سب سے اہم بات یہ ہے کہ اندرونی دہن انجن کا عالمی متبادل پہلے ہی آ چکا ہے: الیکٹرک موٹرز اور فیول سیل پاور یونٹس۔ اگر ان غیر معمولی تجسس انگیز ایجادات کے پیچھے موجد اپنے تکنیکی چیلنجز بہت جلد حل نہ کر سکے، تو انہیں شاید یہ معلوم ہو کہ ان کا انتظار کرنے والی کوئی مارکیٹ باقی نہیں رہی — الیکٹرک گاڑیاں پہلے ہی سڑکوں پر آ چکی ہوں گی۔

یہ ایک ترجمہ ہے۔ آپ اصل مضمون یہاں پڑھ سکتے ہیں: https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html