Motores de combustão interna axial

Motor axial ICE Duke

Estamos acostumados ao design clássico de motores de combustão interna, que, de fato, existe há um século. A combustão rápida da mistura combustível no interior do cilindro leva a um aumento na pressão que empurra o pistão. Isso, por sua vez, gira o eixo através da biela e da manivela.


ICE clássico

Se quisermos tornar o motor mais potente, primeiro precisamos aumentar o volume da câmara de combustão. Ao aumentar o diâmetro, aumentamos o peso dos pistões, o que afeta negativamente o resultado. Ao aumentar o comprimento, aumentamos a biela e aumentamos todo o motor como um todo. Ou você pode adicionar cilindros - o que, é claro, também aumenta a capacidade do motor resultante.



O engenheiro ICE da primeira aeronave enfrentou esses problemas. Eles finalmente chegaram a um belo design de motor em forma de estrela, onde os pistões e os cilindros estão dispostos em círculo em relação ao eixo em ângulos iguais. Esse sistema é bem resfriado pelo fluxo de ar, mas é muito dimensional. Portanto, a busca por soluções continuou.

Em 1911, a Macomber Rotary Engine Company de Los Angeles introduziu o primeiro dos  ICEs axiais (axiais) . Eles também são chamados de "barril", motores com uma arruela oscilante (ou oblíqua). O esquema original permite colocar pistões e cilindros ao redor do eixo principal e paralelos a ele. A rotação do eixo ocorre devido à arruela oscilante, na qual as hastes do pistão são pressionadas alternadamente.

O motor Macomber tinha 7 cilindros. O fabricante afirmou que o motor era capaz de operar em velocidades de 150 a 1500 rpm. Ao mesmo tempo, a 1000 rpm, ele produziu 50 hp. Sendo feito de materiais disponíveis na época, pesava 100 kg e tinha dimensões de 710 × 480 mm. Esse motor foi instalado na aeronave do aviador pioneiro Charles Francis Walsh, “Walsh Silver Dart”. Os engenheiros soviéticos



não se afastaram  . Em 1916, o motor do design de A. A. Mikulin e B. S. Stechkin apareceu e, em 1924, o motor Starostin. Talvez apenas os fãs da história da aviação conheçam esses motores. Sabe-se que testes detalhados realizados em 1924 revelaram aumento de perdas por atrito e grandes cargas em elementos individuais de tais motores.


Motor de Starostin do Monino Aviation Museum Um

engenheiro, inventor, designer e empresário brilhante e um pouco louco, John Zachariah Delorean, sonhava em construir um novo império automóvel, apesar do existente, e criar um "carro dos sonhos" completamente único. Todos conhecemos o DMC-12, que é simplesmente chamado DeLorean. Ela não só se tornou a estrela da tela no filme "De Volta para o Futuro", mas também se destacou por soluções únicas em tudo - desde o corpo de alumínio na moldura de acrílico até as portas das "asas de gaivota". Infelizmente, em meio à crise econômica, a produção de máquinas não deu resultado. E então Delorean processou por um longo tempo em um caso de drogas falsas.

Mas poucas pessoas sabem que Delorean queria complementar a aparência única da máquina com um mecanismo único - entre os desenhos encontrados após sua morte, havia também desenhos do ICE axial. A julgar por suas cartas, ele concebeu esse mecanismo em 1954 e começou a trabalhar seriamente em 1979. Havia três pistões no motor Delorean, e eles estavam localizados em um triângulo equilátero ao redor do eixo. Mas cada pistão tinha dois lados - cada uma das extremidades do pistão tinha que trabalhar em seu próprio cilindro.


Desenho do caderno de Delorean

Por alguma razão, o nascimento do motor não ocorreu - talvez porque o desenvolvimento de um carro do zero tenha se tornado um empreendimento bastante complicado. O DMC-12 foi equipado com um motor V6 de 2,8 litros desenvolvido em conjunto pela Peugeot, Renault e Volvo com capacidade para 130 litros. com. Um leitor curioso pode estudar digitalizações de desenhos e notas de Delorean nesta página .


A versão exótica do mecanismo axial é o "mecanismo de demanda"

No entanto, esses motores não eram amplamente utilizados - na aviação de grande porte, a transição para os turbojatos ocorreu gradualmente e, nos carros até hoje, é usado um esquema no qual o eixo é perpendicular aos cilindros. É interessante apenas por que esse esquema não se enraizou nas motocicletas, onde a compacidade seria útil. Aparentemente, eles não poderiam oferecer benefícios significativos em comparação com o design usual. Agora, esses motores existem, mas são instalados principalmente em torpedos - devido ao quão bem eles se encaixam no cilindro.



Opção chamada " Módulo de energia cilíndrica " com pistões de dupla face. As hastes perpendiculares nos pistões descrevem um sinusóide que se move ao longo de uma superfície ondulada

A principal característica distintiva do motor axial de combustão interna é a compactação. Além disso, sua capacidade de alterar o grau de compressão (volume da câmara de combustão) simplesmente alterando o ângulo de inclinação da arruela. A arruela oscila no eixo graças a um rolamento esférico.

No entanto, a empresa neozelandesa Duke Engines apresentou em 2013 sua versão moderna do motor axial. Existem cinco cilindros em sua unidade, mas apenas três bicos para injeção de combustível e - nenhuma válvula. Outra característica interessante do motor é o fato de o eixo e a arruela girarem em direções opostas.



Não apenas a arruela e o eixo giram dentro do motor, mas também um conjunto de cilindros com pistões. Graças a isso, foi possível se livrar do sistema de válvulas - o cilindro em movimento no momento da ignição simplesmente passa pelo orifício onde o combustível é injetado e onde está a vela de ignição. No estágio de exaustão, o cilindro passa pela saída de gás.



Graças a esse sistema, o número de velas e bicos necessários é menor que o número de cilindros. E uma revolução é responsável por um total de tantos cursos de pistão quanto um motor de 6 cilindros de design convencional. Ao mesmo tempo, o peso do motor axial é 30% menor.

Além disso, os engenheiros da Duke Engines argumentam que a taxa de compressão de seus motores é superior aos análogos convencionais e é de 15: 1 para a 91ª gasolina (para ICEs automotivos padrão, esse indicador geralmente é 11: 1). Todos esses indicadores podem levar a uma redução no consumo de combustível e, como resultado, a uma redução nos efeitos nocivos ao meio ambiente (bem, ou a um aumento na potência do motor, dependendo de seus objetivos).



Agora a empresa está trazendo os motores para uso comercial. Em nossa era de tecnologias comprovadas, diversificação, economias de escala, etc. é difícil imaginar como você pode afetar seriamente o setor. Na Duke Engines, aparentemente, eles também representam isso, portanto, pretendem oferecer seus motores para barcos a motor, geradores e pequenas aeronaves.


Demonstração de pequenas vibrações do motor Duke