汪克尔发动机、斯特林发动机和各种类型的涡轮动力装置从未进入汽车主流。许多知名公司（从马自达到通用汽车，从梅赛德斯到沃尔沃）几十年来一直致力于研究它们，小公司和个人发明家也坚持不懈。可惜的是，事实证明，特定设计中的缺陷比最初看起来的要多得多。但这并不意味着替代动力装置的开发是不可能的。爱好者们提出了不同的想法，我们想与您分享一些奇特的方案。
一些有前途的发动机的创造者认为，气缸、活塞、连杆和曲轴的组合已经证明了自己一个多世纪以来的威力，没有必要为了改进内燃机的参数而重新发明它——只需纠正一些方面就足够了。因此，我们列表中的第一个是美国公司 Scuderi Group 的发动机，它具有经典的进气、压缩、动力和排气冲程，但它们不是在同一个气缸中，而是在不同的气缸中。所谓的冷缸负责进气和压缩，而第二个热缸负责动力冲程和排气。
当工作缸中发生气体膨胀时，在冷的压缩机缸中发生进气冲程。工作缸中发生排气，在冷缸中发生压缩。在压缩冲程结束时，活塞接近其上止点，混合物通过旁通通道从冷缸移动到热缸并点燃。这种分离循环（原则上是奥托循环，尽管有所修改）是由美国人在 2006 年发明的，并于 2009 年制造了试点 Scuderi 分离循环发动机。压缩机和工作缸可以具有不同的直径和活塞冲程，这使得可以灵活地调整参数 – 它是米勒循环的类似物，但增加了气体膨胀。
如果在气缸之间的通道中添加带有阀门和高压瓶的分支，则可以使这种发动机在制动时收集能量并在加速时使用。然而，多年来，Scuderi 集团的活动仅限于原型和参加展览。看来真正的效率仍然无法战胜这里设计的高复杂性。
克罗地亚公司 Paut Motor 的开发人员也转向了分体工作循环。他们的“间隔”设计以更少的零件、低摩擦和降低的噪音引起了人们的注意。而由于曲轴箱中没有油而导致润滑系统需要外部油箱，这一点并不令人害怕。发明者制造了几个原型。容量为七升，它们的尺寸（500×440×440 毫米）和重量（135 公斤）几乎是传统内燃机的一半。但输出从未确定。最后一个原型于 2011 年组装，然后项目停滞不前。
2006 年，美国 Walter Schmid 发明的 Bonner 二冲程发动机（以发起人 Bonner Motor 命名）则更为复杂。与 Paut Motor 项目一样，这里的气缸也呈 X 字形排列，曲轴也通过齿轮系统进行行星运动。
Bonner 的气体分配由气缸底部的阀门和发动机体内的旋转滑阀负责。同时，外部活塞可以在油压下轻微移动，从而提供可变的压缩比。多么复杂的方案！而这一切都是为了单位重量的高功率。从理论上讲，Bonner 看起来很有趣，但在实践中，很长时间没有关于它的消息——显然，它没有达到预期。
其他发明家并没有改变内燃机的工作循环，而是专注于其零件的位置。例如，这些是已有一百多年历史的轴向马达。它们在细节上各不相同，但都遵循一个共同的原理——气缸的排列方式像左轮手枪的弹筒一样，输出轴同轴。不同的系统，如倾斜于发动机纵轴的销钉、锥形垫圈等，负责将活塞的往复运动转换为轴的旋转。
杜克发动机公司在新西兰的一项项目，是一款容量为三升的五缸四冲程发动机，是一种轴向装置。根据作者的计算，与相同容量的经典内燃机相比，这款发动机重量减轻了 19%，体积缩小了 36%。它被承诺用于各种领域，但征服整个世界的梦想仍然是梦想。
加拿大 Reg Technologies 公司生产的 RadMax 发动机是一个更为复杂的轴向示例。在这里，不是气缸，而是在薄叶片的帮助下将十几个隔室组织在一个共同的鼓中。在转子的槽中安装了板，当转子旋转时，这些板会沿着槽移动。由此产生的可变体积限制了末端的曲面：它们设置了叶片的轨迹并控制了气体交换。
RadMax 方案使得制造用于不同类型燃料的发动机成为可能，尽管发明者最初选择了柴油。 2003 年，制造了一个直径和长度仅为 152 毫米的原型。它产生了 42 马力的功率 – 比类似尺寸的内燃机高出许多倍。后来，该公司报告了制造功率为 127 和 380 马力的更大原型。但从发布情况来看，其所有活动仍然没有超出实验范围。
已经消失的加拿大公司 VGT Technologies 的环形圆形发动机（或 VGT 发动机）是理论优于实践的另一个例子。早在 2005 年，工程师们就测试了首批带有可变几何环形发动机（因此命名为 VGT——可变几何环形发动机）的发动机原型。
此处的环形线圈充当气缸的作用，转子在转子内部旋转，转子上连接着一对活塞。确保动力冲程所需的可变体积通过薄分配盘在活塞之间形成，薄分配盘上有一个活塞切口，活塞通过皮带传动或其他方式在环形线圈上旋转。该盘在压缩和动力冲程期间限制燃料-空气混合物。
2009 年，美国企业家 Gary Kelley 和 Rick Ivas 开发了他们的环形发动机，基本上是加拿大发动机的翻版。根据他们的估计，直径为半米的环形线圈在 1050 rpm 的转速下可提供 230 hp 和约 1000 N⋅m。但是……现在他们的公司 Garric Engines 的网站上有一段文字：“感谢您的关注。该页面将来可能会更新。”也许美国人 Leonard Meyer 于 2006 年发明的所谓的章动发动机的命运会稍微好一些——至少它被制造了好几份。
该发动机的名称源于拉丁语 nutatio。Meyer 在发动机体和起活塞作用的向两侧摆动的圆盘之间形成了四个可变容积的工作室。圆盘沿其直径切成两半，并串在产生动力的 Z 形轴上。机体中的通道和阀门负责气体交换。
Meyer 发动机的原型由 Baker Engineering 及其姊妹公司 Kinetic BEI 制造。该装置使用直径为 102 毫米的单个圆盘产生 7 马力，使用一对 203 毫米圆盘已经产生 120 马力！双盘发动机的长度为 500 毫米，直径为 300 毫米，容量为 3.8 升。每公斤 2.5-3 马力，而量产的大气内燃机只有一到两马力（在非量产发动机中，一些法拉利发动机每公斤产生超过三马力，但转速高达 9000 rpm）。然而，容量并不令人印象深刻。现在，Baker 和 Kinetic 似乎正在推动这些项目的发展，尽管他们的网站上没有太多活动。
各种类型的旋转装置的想法经常吸引创新者，好像只要脱离熟悉的方案就能显着提高性能。因此，很久以前移居美国的苏联人 Nikolay Shkolnik 和他的儿子 Alexander 开发了一种类似于汪克尔发动机的发动机。花生形转子以相同的方式在三角形腔室中旋转，但与汪克尔装置不同的是，密封件不是固定在活塞上，而是固定在腔室壁上。
为了开发设计，Shkolniks 创立了 LiquidPiston 公司，该公司吸引了 DARPA——现在它共同资助实验，以期在轻型飞机（包括无人机）和便携式发电机中运行“花生”装置。容量为 23 cm3 的原型电机在这种尺寸下具有 20% 的良好效率。现在，作者们的目标是开发一款重量约为 13 公斤、功率为 40 马力的柴油原型机，安装在混合动力汽车上。据称，其效率将提高到 45%。
我们将要回顾的最后一台发动机表明，扁平装置的想法（因为转子可以做得非常窄）是诱人的。同时，转子本身对于其实现并不是那么必要——将传统活塞弄成方形就足够了，因此，使气缸在顶视图中呈矩形。
Pivotal Engineering 公司的这一奇怪发展已经存在了好几年，在此期间，制造了许多原型，用于摩托车和飞机。作者主要将所谓的摆动活塞用于航空。除了相对于重量和尺寸的高输出特性外，这种二冲程装置由于液体冷却通道通过活塞的固定轴而完全能够强制。使用不同的方案很难实现这种技巧。
除了我们的评测之外，还有很多奇特的发明，比如 12 转子汪克尔发动机、骑士发动机或对置活塞装置、可变压缩比或五冲程内燃机（也有这样的！），以及转子部件像剪刀叶片那样收缩和发散的运动的旋转叶片装置。
即使是粗略地超越传统内燃机的极限，也可以看出有多少想法没有在大规模生产中实现。转子经常因密封磨损问题而损坏。旋转叶片选项还会受到高交变载荷的影响，从而破坏叶片和轴之间的连接机制。这只是我们在量产汽车上看不到这种“奇迹”的原因之一。
第二个原因是传统内燃机的生产不会停滞不前。在最新的米勒循环汽油机样品中，即使没有涡轮增压，热效率也能达到 40%。这可是个大数目。大多数汽油机的热效率为 20-30%。柴油机为 30-40%（大型船舶上最高可达 50%）。最重要的是，已经找到了内燃机的全球替代品。这些是电动机和燃料电池动力装置。因此，如果奇特发明者不能在不久的将来解决所有技术问题，他们就无法在电动汽车面前取得进步。
這是翻譯。您可以在這裡閱讀原文： https://www.drive.ru/technic/57769ed4ec05c4745f00009b.html
发布 October 07, 2021 • 9m to read
