Axial engine
एक अक्षीय इंजन (कभी-कभी बैरल इंजन या जेड-क्रैंक इंजन के रूप में जाना जाता है) एक प्रकार का पारस्परिक इंजन है जिसमें पिस्टन एक आउटपुट शाफ्ट के चारों ओर व्यवस्थित होते हैं और उनके अक्ष शाफ्ट के समानांतर होते हैं। बैरल सिलेंडर समूह के बेलनाकार आकार को संदर्भित करता है (पिस्टन के केंद्रीय क्रैंकशाफ्ट के चारों ओर समान रूप से फैले होने और क्रैंकशाफ्ट अक्ष के समानांतर संरेखित होने का परिणाम) जबकि जेड-क्रैंक क्रैंकशाफ्ट के आकार को संदर्भित करता है। एक कैम इंजन के रूप में, एक अक्षीय इंजन पिस्टन गति को घूर्णन में बदलने के लिए या तो एक स्वैशप्लेट या एक वॉबल प्लेट का उपयोग कर सकता है। एक वॉबल प्लेट एक स्वैशप्लेट के समान होती है, जिसमें पिस्टन अनुक्रम में प्लेट पर नीचे दबाते हैं, एक पार्श्व क्षण प्रदान करते हैं जिसे रोटरी गति में अनुवादित किया जाता है। इस गति को इसके केंद्र में एक बॉल बेयरिंग पर एक कॉम्पैक्ट डिस्क रखकर और इसकी परिधि के आसपास प्रगतिशील स्थानों पर नीचे दबाकर अनुकरण किया जा सकता है। अंतर यह है कि जब एक हिलती हुई प्लेट घूमती है, तो एक स्वैश-प्लेट घूमती है। एक वैकल्पिक डिजाइन, रैंड कैम इंजन, प्लेट को एक या अधिक साइनसॉइडल कैम सतहों से बदल देता है। एक बेलनाकार 'बैरल' के अंदर लगे एक शाफ्ट के समानांतर लगे वैन जो रोटर, स्टेटर दीवारों और दहन कक्षों का गठन करने वाले वैन द्वारा बनाए गए खंडों, साइनस कैम की सवारी करने के लिए स्वतंत्र हैं। वास्तव में ये रिक्त स्थान एक अक्षीय इंजन के सिलेंडरों के समान उद्देश्य को पूरा करते हैं, और साइनस कैम सतह पिस्टन के चेहरे के रूप में कार्य करती है। अन्य संदर्भों में यह रूप आंतरिक दहन के सामान्य चक्रों का अनुसरण करता है, लेकिन जलती हुई गैस के साथ सीधे कैम सतह पर एक बल प्रदान करता है, जो एक या अधिक विस्फोटों के समय द्वारा एक घूर्णन बल में अनुवादित होता है। यह डिजाइन एक पारंपरिक 'बैरल' इंजन के कई पारस्परिक पिस्टन, बॉल जॉइंट्स और स्वैश प्लेट को समाप्त करता है, लेकिन महत्वपूर्ण रूप से स्लाइडिंग और घूर्णन सतहों द्वारा प्रदान की गई प्रभावी सीलिंग पर निर्भर करता है। अक्षीय डिजाइन का प्रमुख लाभ यह है कि सिलेंडरों को रेडियल और इनलाइन इंजनों के विपरीत आउटपुट/क्रैंक शाफ्ट के चारों ओर समानांतर रूप से व्यवस्थित किया जाता है, दोनों प्रकार के सिलेंडरों में शाफ्ट के समकोण पर होते हैं। नतीजतन, यह एक बहुत ही कॉम्पैक्ट, बेलनाकार इंजन है, जो चलने के दौरान इंजन के संपीड़न अनुपात में भिन्नता की अनुमति देता है। एक स्वैशप्लेट इंजन में पिस्टन की छड़ें शाफ्ट के समानांतर रहती हैं, और पिस्टन साइड-फोर्स जो अत्यधिक घिसाव का कारण बनती हैं, उन्हें लगभग पूरी तरह से समाप्त किया जा सकता है। एक पारंपरिक कनेक्टिंग रॉड का छोटा-अंत असर, जो एक पारंपरिक इंजन में सबसे अधिक समस्याग्रस्त असरों में से एक है, समाप्त हो जाता है। जबकि अक्षीय इंजनों को विशिष्ट इंजन संचालन गति पर व्यावहारिक बनाना चुनौतीपूर्ण है, कुछ कैम इंजनों का परीक्षण किया गया है जो बेहद कॉम्पैक्ट आकार (लगभग छह इंच (150 मिमी) घन) प्रदान करते हैं, फिर भी सी 7000 आरपीएम पर लगभग चालीस हॉर्स पावर का उत्पादन करते हैं, जो हल्के हवाई अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है। हल्के और यांत्रिक रूप से सरल (एक रोटर के रूप में बहुत कम प्रमुख चलने वाले भाग और चौबीस दहन कक्ष बनाने वाले बारह अक्षीय वैन) इंजनों का आकर्षण, यहां तक कि एक सीमित कार्य जीवन के साथ, छोटे मानव रहित विमानों के लिए स्पष्ट अनुप्रयोग है। 1911 में लॉस एंजिल्स की मैकोंबर रोटरी इंजन कंपनी ने ऑलस्टन, मैसाचुसेट्स की एविस इंजन कंपनी द्वारा निर्मित पहले अक्षीय आंतरिक-दहन इंजनों में से एक का विपणन किया। एक चार-स्ट्रोक, एयर-कूल्ड इकाई, इसमें सात सिलेंडर और एक परिवर्तनीय संपीड़न अनुपात था, जिसे वॉबल-प्लेट कोण और इसलिए पिस्टन स्ट्रोक की लंबाई को बदलकर बदला गया था। इसे "रोटरी इंजन" कहा जाता था, क्योंकि पूरा इंजन अंत केसिंग से अलग घूमता था। इग्निशन की आपूर्ति सीधे कैम गियर से संचालित बॉश मैग्नेट द्वारा की गई थी। उच्च वोल्टेज धारा को फिर सामने के असर वाले मामले पर एक निश्चित इलेक्ट्रोड में ले जाया गया, जिससे चिंगारी सिलेंडर के सिर में स्पार्क प्लग पर कूद जाएगी क्योंकि वे इसके अंदर से गुजरती हैं। मैकोंबर के साहित्य के अनुसार, यह "अधिक गर्म नहीं होने की गारंटी थी"। इंजन के 150 से 1,500 आरपीएम पर चलने में सक्षम होने का दावा किया गया था। 1, 000 आर. पी. एम. की सामान्य गति से, यह कथित तौर पर 50 एच. पी. विकसित हुआ। इसका वजन था और यह व्यास में लंबा था। पायनियर एविएटर चार्ल्स फ्रांसिस वॉल्श ने मई 1911 में मैकोंबर इंजन द्वारा संचालित एक विमान, "वॉल्श सिल्वर डार्ट" उड़ाया। स्टेटैक्स 1913 में ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड के स्टेटैक्स-मोटर ने एक स्वैशप्लेट इंजन डिजाइन पेश किया। केवल एक प्रोटोटाइप का उत्पादन किया गया था, जो वर्तमान में लंदन के विज्ञान संग्रहालय में रखा गया है। 1914 में कंपनी स्टेटैक्स इंजन कंपनी बनने के लिए लंदन चली गई और रोटरी इंजनों की एक श्रृंखला शुरू करने की योजना बनाई; 10 एचपी का 3-सिलेंडर, 40 एचपी का 5-सिलेंडर, 80 एचपी का 7-सिलेंडर और 100 एचपी का 10-सिलेंडर। ऐसा प्रतीत होता है कि केवल 40 एचपी डिजाइन का उत्पादन किया गया था, जिसे ब्रिटिश 1914 एरियल डर्बी के लिए कैडरन जी. II में स्थापित किया गया था, लेकिन उड़ान से पहले वापस ले लिया गया था। हैनसेन ने 1922 में इस डिजाइन का एक पूर्ण-एल्यूमीनियम संस्करण पेश किया, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि उन्होंने इसे किसी भी मात्रा में उत्पादित किया था या नहीं। 1929 में स्टेटैक्स के जर्मन डिवीजन द्वारा बहुत बेहतर संस्करण पेश किए गए थे, जिसमें 29बी के रूप में जाने जाने वाले एक नए स्लीव वाल्व संस्करण में 42 एचपी का उत्पादन किया गया था। सैन फ्रांसिस्को के ग्रीनवुड और रेमंड ने अमेरिका, कनाडा और जापान के लिए पेटेंट अधिकार हासिल कर लिए और 100 एचपी के 5-सिलेंडर और 350 एचपी के 9-सिलेंडर की योजना बनाई। मिशेल ने 1917 में एंथनी मिशेल ने अपने स्वैशप्लेट इंजन डिजाइन के लिए पेटेंट प्राप्त किया। इसकी अनूठी विशेषता पिस्टन से स्वैशप्लेट तक भार को स्थानांतरित करने का साधन था, जिसे तेल की एक फिल्म पर स्लाइडिंग टिल्टिंग स्लिपर पैड का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। मिशेल द्वारा एक और नवाचार यांत्रिक डिजाइन का उनका गणितीय विश्लेषण था, जिसमें घटकों का द्रव्यमान और गति शामिल थी, ताकि उनके इंजन सभी गति पर सही गतिशील संतुलन में हों। 1920 में मिशेल ने फिट्जरोय (ऑस्ट्रेलिया) में क्रैंकलेस इंजन कंपनी की स्थापना की, और पंप, कंप्रेसर, कार इंजन और एयरो इंजन के काम करने वाले प्रोटोटाइप का उत्पादन किया, जो सभी एक ही बुनियादी डिजाइन पर आधारित थे। इंजन डिजाइनर फिल इरविंग ने एचआरडी में अपने समय से पहले क्रैंकलेस इंजन कंपनी के लिए काम किया था। कई कंपनियों ने मिशेल के डिजाइन के लिए विनिर्माण लाइसेंस प्राप्त किया। इनमें से सबसे सफल ब्रिटिश कंपनी वालर एंड सन थी, जिसने गैस बूस्टर का उत्पादन किया। सबसे बड़ा मिशेल क्रैंकलेस इंजन एक्सबी-4070 था, जो संयुक्त राज्य अमेरिका की नौसेना के लिए बनाया गया एक डीजल विमान इंजन था। 18 पिस्टन से युक्त, इसे 2000 हॉर्स पावर पर रेट किया गया था और इसका वजन 2150 पाउंड था। विमान उपयोग के लिए जॉन ओ. अल्मेन प्रायोगिक बैरल इंजनों का निर्माण और परीक्षण 1920 के दशक की शुरुआत में सिएटल, वाशिंगटन के अमेरिकी जॉन ओ. अल्मेन द्वारा किया गया था, और 1920 के दशक के मध्य तक पानी से ठंडा किए गए अल्मेन ए-4 (18 सिलेंडर, नौ के दो समूह क्षैतिज रूप से-विरोध) ने अपने यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी एयर कॉर्प्स स्वीकृति परीक्षणों को पारित कर दिया था। हालांकि, कथित तौर पर सीमित धन और एयर-कूल्ड रेडियल इंजनों पर एयर कॉर्प्स के बढ़ते जोर के कारण, इसने कभी भी उत्पादन में प्रवेश नहीं किया। ए-4 में तुलनीय बिजली उत्पादन के जल-शीतलित इंजनों की तुलना में बहुत छोटा अगला क्षेत्र था, और इस तरह बेहतर सुव्यवस्थित संभावनाओं की पेशकश की। इसका मूल्यांकन किया गया था, और केवल वजन किया गया था, इस प्रकार 1:2 से बेहतर शक्ति/वजन अनुपात दे रहा था, जो उस समय एक महत्वपूर्ण डिजाइन उपलब्धि थी। हेराक्लियो अल्फारो हेराक्लियो अल्फारो फोरनियर एक स्पेनिश एविएटर थे जिन्हें 18 साल की उम्र में स्पेन के राजा अल्फोंसो XIII द्वारा स्पेन के पहले हवाई जहाज के डिजाइन, निर्माण और उड़ान के लिए नाइट की उपाधि दी गई थी। उन्होंने विमान उपयोग के लिए एक बैरल इंजन विकसित किया जिसे बाद में भारतीय मोटरसाइकिल निर्माण कंपनी द्वारा अल्फारो के रूप में निर्मित किया गया। यह "पुट इन एवरीथिंग" डिजाइन का एक आदर्श उदाहरण था, क्योंकि इसमें एक घूर्णन सिलेंडर हेड पर आधारित एक स्लीव वाल्व सिस्टम शामिल था, एक ऐसा डिज़ाइन जो कभी भी किसी भी इंजन पर उत्पादन में प्रवेश नहीं करता था। इसे बाद में इंडियन मोटरसाइकिल कंपनी के अध्यक्ष के बेटे स्टीफन डुपॉन्ट द्वारा डोमन हेलीकॉप्टर में उपयोग के लिए आगे विकसित किया गया था, जो मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में अल्फारो के छात्रों में से एक थे। ब्रिस्टल 1930 के दशक के मध्य के ब्रिस्टल एक्सियल इंजन को चार्ल्स बेंजामिन रेड्रप द्वारा ब्रिस्टल ट्रामवेज एंड कैरिज कंपनी के लिए डिजाइन किया गया था; यह 7-लीटर, 9-सिलेंडर, वॉबल-प्लेट प्रकार का इंजन था। इसे मूल रूप से बसों के लिए एक बिजली इकाई के रूप में माना गया था, संभवतः इसलिए कि इसका कॉम्पैक्ट प्रारूप इसे वाहन के फर्श के नीचे स्थापित करने की अनुमति देगा। प्रेरण और निकास को नियंत्रित करने के लिए इंजन में एक ही घूर्णन वाल्व था। 1930 के दशक के अंत में ब्रिस्टल बसों में कई प्रकारों का उपयोग किया गया था, आर. आर. 1 से आर. आर. 4 तक कई संस्करणों से गुजरने वाला इंजन, जिसमें 2900 आर. पी. एम. पर 145 एच. पी. का बिजली उत्पादन था। 1936 में ब्रिस्टल कंपनी में प्रबंधन में बदलाव के बाद विकास को रोक दिया गया था। वूलर शायद डिजाइनों में सबसे परिष्कृत 1947 का ब्रिटिश वूलर वॉबल-प्लेट इंजन था। इस 6-सिलेंडर इंजन को विमान के उपयोग के लिए मोटरसाइकिल इंजन डिजाइनर के रूप में जाने जाने वाले जॉन वुलर द्वारा डिजाइन किया गया था। यह ब्रिस्टल अक्षीय इंजन के समान था, लेकिन इसमें दो कंपन-प्लेटें थीं, जो 6 सिलेंडरों में 12 विरोधी पिस्टन द्वारा संचालित थीं। इंजन को अक्सर गलत तरीके से स्वैशप्लेट इंजन के रूप में संदर्भित किया जाता है। एक उदाहरण लंदन के विज्ञान संग्रहालय की हवाई जहाज दीर्घा में संरक्षित है। एच. एल. एफ ट्रेबर्ट कुछ छोटे बैरल इंजनों का उत्पादन एच. एल. एफ. द्वारा किया गया था। समुद्री उपयोग के लिए रोचेस्टर, न्यूयॉर्क के ट्रेबर्ट इंजन वर्क्स। वर्तमान डायना-कैम इंजन मूल रूप से ब्लेज़र भाइयों द्वारा डिजाइन किया गया था, जो पीतल युग के मोटर वाहन उद्योग में दो अमेरिकी इंजीनियर थे जिन्होंने 1916 में स्टडबेकर के लिए काम किया था। उन्होंने स्टडबेकर के इंजीनियरिंग के प्रमुख कार्ल हर्मन को अधिकार बेच दिए, जिन्होंने कई वर्षों तक इस अवधारणा को विकसित किया, अंततः 1941 में अमेरिकी पेटेंट 2237989 निकाल लिया। इसमें 6 सिलेंडरों में काम करने वाले 6 दोहरे छोर वाले पिस्टन हैं, और इसके 12 दहन कक्ष ड्राइव शाफ्ट के हर चक्कर में दागे जाते हैं। एक स्वैशप्लेट या वॉबल-प्लेट के विपरीत, पिस्टन एक साइन के आकार का कैम चलाते हैं, इसलिए इसका नाम है। 1961 में, 80 साल की उम्र में, हर्मन ने अपने कर्मचारियों में से एक, एडवर्ड पामर को अधिकार बेच दिए, जिन्होंने बेटे डेनिस के साथ डायना-कैम इंजन कार्पोरेशन की स्थापना की। एडवर्ड के बेटे डेनिस और बेटी पैट ने तब पाइपर एरो हवाई जहाज में इंजन लगाने में मदद की। 1987 से 1991 तक इंजन को लगभग 700 घंटे तक उड़ाया गया था। उनका सबसे लंबा जीवन वाला इंजन ओवरहाल से पहले लगभग 4000 घंटे तक चलता था। डायना-कैम ने 1993 के आसपास एक अनुसंधान और विकास सुविधा खोली और एक ही डायना-कैम इंजन के विभिन्न रूपों के लिए नासा, संयुक्त राज्य नौसेना, संयुक्त राज्य मरीन कॉर्प्स, कैलिफोर्निया ऊर्जा आयोग, वायु गुणवत्ता प्रबंधन जिला और लॉस एंजिल्स क्षेत्रीय प्रौद्योगिकी गठबंधन से कई विभिन्न पुरस्कार जीते। लगभग 40 प्रोटोटाइप इंजनों का निर्माण हर्मन समूह द्वारा किया गया था और अन्य 25 का निर्माण डायना-कैम समूह द्वारा किया गया था क्योंकि उन्होंने इंजन का अधिग्रहण किया और अपनी दुकान खोली। डेनिस पामर और एडवर्ड पामर को एक नया पेटेंट दिया गया, पहले 1985 में और फिर 2000 के आसपास डेनिस पामर को कई और पेटेंट दिए गए। 2003 में डायना-कैम इंजन कॉर्पोरेशन की परिसंपत्तियों का अधिग्रहण एयरो-मरीन कॉर्पोरेशन द्वारा किया गया था, जिसने अपना नाम बदलकर एक्सियल वेक्टर इंजन कॉर्पोरेशन कर लिया। अक्षीय वेक्टर ने तब कैम इंजन को पूरी तरह से फिर से डिजाइन किया। अक्षीय वेक्टर का नया इंजन, इस सूची के कई अन्य इंजनों की तरह, "पुट इन एवरीथिंग" समस्या से ग्रस्त है, जिसमें पीजोइलेक्ट्रिक वाल्व और इग्निशन, बिना पिस्टन रिंग वाले सिरेमिक सिलेंडर लाइनर और कई अन्य उन्नत सुविधाएँ शामिल हैं। इसकी मूल हर्मन और डायना-कैम इंजनों के साथ बहुत कम समानता है, क्योंकि डायना-कैम इंजन में पारंपरिक वाल्व, पिस्टन रिंग, सहायक उपकरण का उपयोग किया जाता था, इसमें कोई अप्रमाणित चीनी मिट्टी की सामग्री नहीं थी और वास्तव में एक विमान में उड़ता था और चार साल से अधिक समय तक एक "एलिमिनेटर" स्की नाव को भी संचालित करता था। कोवैक्स यूनाइटेड किंगडम कंपनी कोवैक्स लिमिटेड (जिसे 2017 तक फेयरडीजल लिमिटेड के रूप में जाना जाता था) दो-स्ट्रोक डीजल विरोधी पिस्टन बैरल इंजनों को डिजाइन कर रही है जो औद्योगिक अनुप्रयोगों और विमानन उपयोग के लिए गैर-साइनसॉइडल कैम का उपयोग करते हैं। उनके इंजन डिजाइन 2-सिलेंडर, 80 मिमी बोर से लेकर 32-सिलेंडर, 160 मिमी बोर तक होते हैं। 1993 में शुरू हुई ड्यूक इंजन न्यूजीलैंड कंपनी ने कई अलग-अलग इंजन बनाए हैं और 1999 में एक कार में एक स्थापित किया है। यह इंजन अपनी अनूठी अक्षीय व्यवस्था के साथ एक 5-सिलेंडर, 3 लीटर, 4-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन प्लेटफॉर्म चलाता है, जो इसकी तीसरी पीढ़ी में है। वाल्वलेस डिजाइन के कारण, ड्यूक इंजन पावर स्ट्रोक के बीच कम ऊर्जा खो देता है। ड्यूक के इंजनों के वर्तमान प्रोटोटाइप पारंपरिक आंतरिक दहन इंजनों की विशेषताओं से मेल खाने का दावा करते हैं लेकिन कम भागों और 30 प्रतिशत हल्के के साथ। यह एक अधिक कुशल इंजन विकसित करने की दिशा में जाता है। विकास के दौरान ड्यूक का परीक्षण यूनाइटेड किंगडम और संयुक्त राज्य अमेरिका में एम. ए. एच. एल. ई. पावरट्रेन में किया गया है; परीक्षण परिणाम बताते हैं कि इसमें बहु-ईंधन क्षमताएं हैं। ड्यूक इंजन के हल्केपन और सघनता के लाभ इस डिजाइन को मोटरसाइकिल इंजनों के लिए आदर्श बनाते हैं और ये लाभ पावरप्लांट को हल्के विमानों के लिए भी उपयुक्त बना सकते हैं। (ड्यूक इंजन चिकना है या नहीं, इस बारे में बहुत कम जानकारी है; मेनशाफ्ट में एक बड़ा काउंटरवेट संलग्न है)। आई. एन. एन. इंजन एक शास्त्रीय, स्पेनिश निर्मित डिजाइन, विपरीत में काम करने वाले समानांतर पिस्टन, साइन-वेव स्वैशप्लेट, 2023 में दो संस्करणों के साथ, एक कार आकार, तरल शीतलन के साथ, प्रोटोटाइप के रूप में, और एक एयर कूल्ड चार सिलेंडर, 125 सीसी, 22 एचपी, 4.5 किग्रा इकाई, जिसका उद्देश्य ड्रोन और बड़े एरोमॉडल, पूर्व-उत्पादन चरण में है। सिलैंडरिकल एनर्जी मॉड्यूल सिलैंडरिकल एनर्जी मॉड्यूल (सी. ई. एम.) एक साइन-वेव स्वैशप्लेट इंजन है जिसका उपयोग एक स्वतंत्र पंप के रूप में भी किया जा सकता है, जो एक बाहरी स्रोत द्वारा संचालित होता है। घूर्णन स्वैशप्लेट रोटर असेंबली को पिस्टन ड्राइव पिन की मदद से आगे और पीछे ले जाया जाता है, जो एक स्थिर साइनसॉइडल कैम ट्रैक का अनुसरण करता है जो रोटर असेंबली को घेरता है। अनुप्रयोग सबसे प्रसिद्ध अनुप्रयोग टॉरपीडो में है, जहाँ बेलनाकार आकार वांछनीय है। आधुनिक मार्क 48 टारपीडो एक पंप-जेट प्रणोदक के लिए तैयार 500 एचपी स्वैशप्लेट इंजन द्वारा संचालित है। यह ओटो ईंधन II द्वारा ईंधन दिया जाता है, एक मोनोप्रोपेलेंट जिसे ऑक्सीजन की आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है और टारपीडो को (74.56 मील प्रति घंटे) तक आगे बढ़ा सकता है। अन्य अनुप्रयोगों में वायवीय और हाइड्रोलिक मोटर, हाइड्रोस्टैटिक संचरण जैसे होंडा के होंडामैटिक सीवीटी और एयर कंडीशनर पंप शामिल हैं। इसके अलावा, कुछ स्टर्लिंग इंजन एक स्वैशप्लेट व्यवस्था का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए, स्टर्लिंग थर्मल मोटर्स का एसटीएम 4-120 इंजन। अक्षीय पिस्टन पंप नोट्स संदर्भ बाहरी लिंक बैरल इंजन-भाग 2 उड़ान दिसंबर 1941 इंजन प्रौद्योगिकी पिस्टन इंजन देखें