Động cơ được thiết kế cho một con tàu sẽ không phù hợp với một chiếc ô tô ... nhưng các loại ô tô có xu hướng bị hấp dẫn bởi công nghệ mới nhất về tiếng nổ và tiếng nổ. Rốt cuộc, động cơ là một động cơ, có khả năng tạo ra sức mạnh to lớn (và ai biết được khi nào những đổi mới như vậy sẽ tràn xuống lĩnh vực dân sự).
Vì vậy, với suy nghĩ đó, chúng ta hãy xem xét động cơ kích nổ quay - một loại tua-bin khí được thiết kế để đạt hiệu quả cao, với chu kỳ bơm và nổ nhất quán, được xây dựng cẩn thận của nó. Nó không hẳn là mới - bằng sáng chế đã được trao cách đây khoảng 20 năm - nhưng tính đến cuối năm 2012, nó mới chỉ là bề mặt của tiềm năng tạo ra năng lượng cho các phương thức vận tải lớn.
Các nhà nghiên cứu cho biết động cơ kích nổ quay cũng có thể được điều chỉnh để tạo ra năng lượng điện cho tàu và máy bay chạy hoàn toàn bằng điện ... một khi chúng ta đủ tiên tiến để có những chiếc thuyền và máy bay đáng tin cậy được lái chủ yếu bằng điện.
Quân đội Hoa Kỳ đã chọn đầu tư vào nghiên cứu và phát triển động cơ kích nổ quay, một phần là do công nghệ này có thể dễ dàng mở rộng - kích thước của động cơ có thể được tăng lên và sản lượng điện cũng sẽ được tăng lên. (Tin hay không thì tùy, không phải lúc nào nó cũng hoạt động theo cách đó.) Vì vậy, chúng tôi không bao giờ biết - có lẽ một ngày nào đó động cơ kích nổ quay có thể được thu nhỏ lại và khả năng phát điện êm ái của nó có thể đẩy tất cả các loại đầu máy toa xe.
Chúng ta có xu hướng nghĩ rằng những áp lực tạo ra bên trong một động cơ được kiểm soát nhiều hơn là sự "kích nổ" vô tổ chức - chúng ta muốn nó có thể đoán trước được, không hỗn loạn. Nhưng nếu một động cơ có thể điều khiển một chu trình điển hình với đủ độ chính xác để tạo ra công suất ổn định, nó cũng có thể điều khiển kích nổ. Và sự bùng nổ áp suất mà một vụ nổ tạo ra có thể tạo ra một động cơ hiệu quả hơn, nếu nó được khai thác đúng cách. Thông thường, một động cơ trộn không khí với nhiên liệu để chuẩn bị cho quá trình kích nổ, đó là khi nhiên liệu giải phóng năng lượng của nó. Tuy nhiên, hiệu quả giải phóng năng lượng của nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào loại động cơ.
Đây là điểm mà động cơ kích nổ quay khác với các loại động cơ tuabin khí thông thường hơn. Không khí và nhiên liệu được trộn (như thường lệ) trước khi chúng được bơm vào một buồng đốt dài, hình tròn, theo cách mà "Physics Today" đã mô tả là "một cách tuần tự, theo vòng tròn." Lần kích nổ đầu tiên bắt đầu một chu kỳ trong đó áp suất từ quá trình đánh lửa tiếp tục xung quanh buồng, chiếu sáng từng lần phun theo trình tự. Áp suất từ mỗi lần đánh lửa giữ cho chu trình chuyển động. Sau đó, áp suất sẽ đẩy khí thải ra khỏi buồng đốt thông qua một vòi xả, thực chất là lực đẩy được tạo ra bởi động cơ và chuyển sang cấp năng lượng cho bất kỳ loại phương tiện nào mà động cơ được lắp đặt (trong trường hợp này, thường là tàu thủy. hoặc máy bay).
Động cơ kích nổ quay thực chất là một biến thể của một thiết kế động cơ khác:động cơ sóng kích nổ xung. Mặc dù động cơ kích nổ xung tiết kiệm năng lượng hơn nhiều loại động cơ khác, nhưng chúng vẫn có những điểm kém hiệu quả riêng. Một lý do là buồng đốt phải được thanh lọc sau mỗi lần phát xung. Động cơ kích nổ quay là một cải tiến so với thiết kế phát xung, bởi vì sóng kích nổ liên tục quay quanh buồng, loại bỏ nhu cầu lãng phí thời gian và năng lượng bằng cách xả.
Bởi vì kích nổ tạo ra áp suất cực lớn, động cơ kích nổ có thể được thiết kế mà không cần đến máy nén bổ sung thường được yêu cầu. Máy nén không chỉ phức tạp mà hoạt động của chúng nói chung cũng tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Tuy nhiên, việc thêm một máy nén vào động cơ kích nổ thực sự còn làm cho nó hoạt động hiệu quả hơn. Khả năng tương thích này giúp dễ dàng trang bị thêm các phương tiện sử dụng động cơ tuốc bin khí với công nghệ động cơ kích nổ [nguồn:Green Car Congress].
Hải quân Hoa Kỳ đang nhận được tất cả các khoản tín dụng cho khoản đầu tư gần đây vào công nghệ (và tăng cường chu kỳ tin tức), nhưng động cơ kích nổ quay thực sự đã hoạt động được vài thập kỷ, vào thời điểm này. Bằng sáng chế cho động cơ này được nộp vào năm 1982 và được cấp vào năm 1988 cho một nhà phát minh có trụ sở tại Rockville, Md tên là Shmuel Eidelman. (Bằng sáng chế thực sự được gọi là "động cơ kích nổ quay", chứ không phải "quay" - không rõ khi nào biệt danh được thay đổi.)
Shmuel Eidelman là một người đàn ông bận rộn. Ông đã được trao 14 bằng sáng chế kể từ năm 1982, tập trung vào lĩnh vực hàng không, động cơ đẩy và hóa chất thông qua công việc của mình với các tập đoàn khoa học và tổ chức quân sự [nguồn:PatentBuddy]. Vì vậy, khi bằng sáng chế được nộp, có vẻ như Hải quân đã đẩy tua-bin khí đi xa nhất có thể, và đã đến lúc bắt đầu suy nghĩ mới.
Hải quân Hoa Kỳ ban đầu quan tâm đến động cơ kích nổ xung (như đã mô tả trước đó) và đầu tư vào nghiên cứu để phát triển các hệ thống tiết kiệm nhiên liệu này. Các nhà nghiên cứu của Hải quân nói rằng việc tối đa hóa tiềm năng của loại động cơ này dựa vào sự hiểu biết về vật lý phức tạp của nó [nguồn:Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ]. Động cơ kích nổ quay vẫn là động cơ tua-bin khí, giống như các động cơ hiện đang cung cấp năng lượng cho hạm đội tàu và máy bay của Hải quân, nhưng việc tinh chỉnh và tinh chỉnh chu trình sẽ mở ra rất nhiều năng lượng bổ sung. Các nhà nghiên cứu hải quân tin rằng động cơ kích nổ quay có khả năng giảm 25% mức tiêu thụ nhiên liệu trong thiết bị mới, tiết kiệm hàng năm khoảng 300 đến 400 triệu USD [nguồn:Quick]. Một lợi ích khác của hệ thống này là nó có thể được định cấu hình để cung cấp năng lượng cho một động cơ điện, về mặt lý thuyết, điều này sẽ cho phép các hạm đội quân sự bắt đầu chuyển đổi sang hệ thống truyền động điện (có khả năng) sạch hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn.
Các động cơ kích nổ quay vẫn chưa sẵn sàng hoạt động, vì vậy các mô phỏng là công cụ dự đoán tốt nhất về hiệu quả của chúng - nhưng chúng vẫn đủ hứa hẹn để Hải quân đang thúc đẩy sự phát triển. Không có ETA nào được biết đến rộng rãi để hoàn thành hoặc triển khai, nhưng dù sao thì động cơ kích nổ quay có thể sẽ đến - vào một ngày nào đó - tại một căn cứ hải quân gần bạn.
Có vẻ như không có ai gợi ý (dù sao thì vẫn chưa) rằng động cơ kích nổ quay có thể thực sự có tiềm năng được sử dụng trên ô tô hoặc xe tải. Nó được phát minh bởi một người chuyên về công nghệ quân sự và đang được Hải quân Hoa Kỳ thúc đẩy phát triển. Kích thước thực tế của mô hình động cơ đang được phát triển chưa được đề cập ở bất kỳ đâu, vì vậy tất cả chỉ là suy đoán. Nhưng chúng tôi biết điều này:Rõ ràng là nó đủ lớn để cung cấp năng lượng cho tàu và máy bay, và đó là cách nhiều năng lượng hơn một chiếc ô tô cần. Hiệu quả sẽ nằm ở đâu trong đó?
Nhưng nhiều năm viết về ô tô và công nghệ giao thông đã cho tôi thấy rằng rất nhiều thứ chúng ta sử dụng hàng ngày ban đầu được phát triển cho các mục đích hoàn toàn khác nhau - và xe đua và xe quân sự là hai nguồn phổ biến. Mặc dù những chiếc ô tô tiết kiệm nhiên liệu hiện đang đi theo một hướng khác (hybrid, điện và nhiên liệu sinh học), không khó hiểu khi nói rằng một ngày nào đó, ai đó có thể tìm ra cách thu nhỏ động cơ tuabin khí siêu hiệu quả và nhét nó vào bên dưới mui xe ô tô.
Cách hoạt động của động cơ làm mát bằng không khí
Cách hoạt động của mô-đun điều khiển động cơ
Cách thức hoạt động của hệ thống bôi trơn động cơ
Cách hoạt động của động cơ diesel