Шестицилиндровый двигатель - Six-stroke engine

Период, термин шестицилиндровый двигатель был применен к ряду альтернативных двигатель внутреннего сгорания дизайны, которые пытаются улучшить традиционные двухтактный и четырехтактный двигатели. Заявленные преимущества могут включать повышенное эффективность топлива, уменьшенная механическая сложность и / или уменьшенная выбросы. Эти двигатели можно разделить на две группы в зависимости от количества поршней, участвующих в шести тактах.

В однопоршневых двигателях двигатель улавливает тепло, теряемое четырехтактным двигателем. Цикл Отто или же Дизельный цикл и использует его для приведения в действие дополнительной мощности и такта выпуска поршня в том же цилиндре в попытке улучшить топливную эффективность и / или способствовать охлаждению двигателя. Поршни в этом типе шестицилиндрового двигателя поднимаются и опускаются три раза при каждом впрыске топлива. В этих конструкциях в качестве рабочего тела для дополнительного рабочего хода используется пар или воздух.^[1]

Конструкции, в которых шесть ходов определяются взаимодействием двух поршней, более разнообразны. Поршни могут быть противостоят в одном цилиндре или может находиться в отдельных цилиндрах. Обычно один цилиндр совершает два хода, а другой - четыре хода, что дает шесть движений поршня за цикл. Второй поршень может использоваться для замены клапанного механизма обычного двигателя, что может снизить механическую сложность и позволить увеличить коэффициент сжатия за счет устранения горячих точек, которые в противном случае ограничили бы сжатие. Второй поршень также может использоваться для увеличения степени расширения, отделяя его от степени сжатия. Увеличение степени расширения таким образом может повысить термодинамическую эффективность аналогично Миллер или же Аткинсон цикл.

Типы двигателей

Однопоршневые конструкции

В этих конструкциях используется один поршень на цилиндр, как в обычном двух- или четырехтактном двигателе. Вторичная недетонирующая жидкость впрыскивается в камеру, и оставшееся тепло от сгорания заставляет ее расширяться для второго рабочего такта, за которым следует второй такт выпуска.

Шестицилиндровый двигатель Griffin

Двигатель Керра на Музей двигателя Энсона

В 1883 г. Баня Инженер Сэмюэл Гриффин был признанным производителем паровых и газовых двигателей. Он хотел создать двигатель внутреннего сгорания, но не заплатил лицензионных расходов на Отто патенты. Его решением было разработать «запатентованный золотниковый клапан» и шестицилиндровый двигатель одностороннего действия, используя его. К 1886 году шотландский производитель паровозов Дик, Керр и Ко. увидел будущее в больших нефтяных двигателях и получил лицензию на патенты Griffin. Это были тандемные двигатели двойного действия, которые продавались под названием «Килмарнок».^[2] Основным рынком для двигателей Griffin была выработка электроэнергии, где они заработали репутацию тех, кто успешно работает на свету в течение долгих периодов времени, а затем внезапно получает возможность удовлетворить большой спрос на электроэнергию. Их большая и тяжелая конструкция не подходила для мобильного использования, но они были способны сжигать более тяжелые и дешевые сорта нефти. Ключевым принципом «Griffin Simplex» был внешний испаритель с обогреваемой выхлопной рубашкой, в который распылялось топливо. Температуру поддерживали около 550 ° F (288 ° C), что было достаточно для физического испарения масла, но не для его химического разложения. Эта фракционная перегонка способствовала использованию тяжелого нефтяного топлива, непригодных для использования гудронов и асфальтов, отделяемых в испарителе.Зажигание от горячей лампы была использована, которую Гриффин назвал «кататермический воспламенитель», небольшая изолированная полость, соединенная с камерой сгорания. Распылительный инжектор имел регулируемое внутреннее сопло для подачи воздуха, окруженное кольцевым кожухом для масла, причем как масло, так и воздух поступали под давлением 20 фунтов на квадратный дюйм (140 кПа), и регулировались регулятором.^[3][4]Griffin обанкротился в 1923 году, сохранились только два известных экземпляра шестицилиндрового двигателя Griffin. Один находится в Музей двигателя Энсона. Другой был построен в 1885 году и несколько лет находился в Бирмингемский музей науки и технологий, но в 2007 году он вернулся в Бат и Музей бани за работой.^[5]

Шеститактный двигатель Dyer

Леонард Дайер изобрел шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с впрыском воды в 1915 году, очень похожий на конструкцию Кроуэра (см. ниже). С тех пор было выдано еще десяток аналогичных патентов.

Особенности шестицилиндрового двигателя Дайера:

• Система охлаждения не требуется
• Улучшает расход топлива типичного двигателя
• Требуется подача чистой воды в качестве среды для второго рабочего хода.
• Извлекает дополнительную мощность за счет расширения пара.

Шестицилиндровый двигатель Баюлаз

Шеститактный двигатель Баюлаз по конструкции аналогичен обычному двигателю внутреннего сгорания, но были внесены изменения в головку блока цилиндров с двумя дополнительными камерами фиксированного объема: камера сгорания и камеру предварительного нагрева воздуха над каждым цилиндром. В камеру сгорания поступает заряд нагретого воздуха от цилиндра; впрыск топлива начинается изохорный (постоянный объем) ожог, который увеличивает тепловая эффективность по сравнению с ожогом в цилиндре. Достигнутое высокое давление затем сбрасывается в цилиндр для выполнения рабочего хода или хода расширения. Между тем, во второй камере, которая покрывает камеру сгорания, воздух нагревается до высокой степени за счет тепла, проходящего через стенку цилиндра. Этот нагретый и сжатый воздух затем используется для дополнительного хода поршня.

Заявленные преимущества двигателя включают снижение расхода топлива не менее чем на 40%, два такта расширения за шесть тактов, возможность использования нескольких видов топлива и резкое снижение расхода топлива. загрязнение.^[6]

Шеститактный двигатель Bajulaz был изобретен в 1989 году Роджером Баюлазом из компании Bajulaz S.A., расположенной в г. Женева, Швейцария; она имеет Патент США 4809511 и Патент США 4513568 .

Заявленные характеристики шестицилиндрового двигателя Баюлаз:

• Снижение расхода топлива минимум на 40%
• Два развертка (рабочих) за шесть ходов
• Многотопливный, включая сжиженный углеводородный газ
• Резкое сокращение загрязнения воздуха
• Стоимость сопоставима со стоимостью четырехтактного двигателя.

Шеститактный двигатель Велозета

В двигателе Velozeta свежий воздух впрыскивается в цилиндр во время такта выпуска, который расширяется за счет тепла и, следовательно, вынуждает поршень опускаться для дополнительного хода. Перекрытия клапанов удалены, а два дополнительных хода с впрыском воздуха обеспечивают лучшее удаление газа. Двигатель, похоже, показывает снижение расхода топлива на 40% и резкое снижение загрязнения воздуха.^[7] это удельная мощность немного меньше, чем у четырехтактного бензинового двигателя.^[7] Двигатель может работать на различных видах топлива, начиная от бензин и дизельное топливо к LPG. Измененный двигатель показывает снижение загрязнения окиси углерода на 65% по сравнению с четырехтактным двигателем, из которого он был разработан.^[7] Двигатель был разработан в 2005 году группой студентов-механиков У Кришнараджа, Боби Себастьяна, Аруна Наира и Аарона Джозефа Джорджа из Инженерный колледж, Тривандрам.

Шестицилиндровый двигатель НИЙКАДО

Этот двигатель был разработан Chanayil Cleetus Anil из Кочина, Индия, который запатентовал конструкцию в 2012 году.^[8] Название двигателя взято из названия его компании NIYKADO Motors. Двигатель прошел предварительные испытания на полном газу в Индийской ассоциации автомобильных исследований, Пуне.^[8] Изобретатель утверждает, что этот двигатель «на 23% более экономичен по сравнению с обычным четырехтактным двигателем».^[8] и это «очень низкий уровень загрязнения».^[8]

Анил, механик, разрабатывал двигатель NIYKADO более 15 лет. Двигатель был впервые испытан в 2004 году, и Анил подал заявку на патент в 2005 году. Он утверждает, что его конструкция значительно снижает загрязнение окружающей среды и что использование в автомобильной промышленности может привести к «мобильности без выбросов».

Функционал двигателя:

Различные штрихи:

1. Впускной ход
2. Ход сжатия
3. Рабочий ход
4. Выпускной ход
5. Воздухозаборник
6. Выпуск воздуха

Двигатель имеет четыре клапана:

1. Впускной воздушно-топливный клапан
2. Впускной клапан только для воздуха
3. Выпускной клапан сгорания
4. Выпускной клапан только для воздуха

Впускной ход: В этом ходе поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан открывается, и топливовоздушная смесь поступает в цилиндр.

Ход сжатия: Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, и все клапаны закрываются.

Рабочий ход: Свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь. Поршень перемещается из ВМТ в НМТ, при этом все клапаны остаются закрытыми.

Выпускной ход: Поршень перемещается из НМТ в ВМТ при открытии выпускного клапана, позволяя выхлопным газам выходить из цилиндра.

Ход впуска воздуха: Впускной клапан только для воздуха открывается, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ, втягивая свежий воздух из атмосферы в цилиндр. Этот воздух смешивается с остатками выхлопных газов или несгоревшим топливом, охлаждая внутреннюю часть цилиндра.

Ход выпуска воздуха: Клапан выпуска воздуха открывается, когда поршень перемещается из НМТ в ВМТ. Свежий воздух и большая часть оставшегося топлива и выхлопных газов покидают цилиндр. Анил утверждает, что это создает более свежую атмосферу внутри цилиндра перед следующим тактом впуска воздуха и топлива, помогает двигателю сжигать почти 100% воздушно-топливной смеси и снижает вредные выбросы (включая 98% сокращение выбросов окиси углерода). .

Шеститактный двигатель Crower

В шестицилиндровом двигателе, прототипе которого был создан Брюсом Крауэром в Соединенных Штатах, вода впрыскивается в цилиндр после такта выпуска и мгновенно превращается в пар, который расширяется и заставляет поршень опускаться на дополнительный рабочий ход. Таким образом, отработанное тепло, для отвода которого требуется система воздушного или водяного охлаждения в большинстве двигателей, улавливается и используется для привода поршня.^[1] Кроуэр подсчитал, что его конструкция снизит расход топлива на 40% за счет выработки такой же выходной мощности при более низкой скорости вращения. Вес, связанный с системой охлаждения, можно было бы устранить, но это было бы уравновешено необходимостью в резервуаре для воды в дополнение к обычному топливному баку.

Шестицилиндровый двигатель Crower был экспериментальной разработкой, которая привлекла внимание средств массовой информации в 2006 году из-за интервью, которое дал 75-летний мужчина. Американец изобретатель, который подал заявку на патент на свой дизайн.^[1] Впоследствии эта заявка на патент была отклонена.^[9]

Конструкции с оппозитными поршнями

В этих конструкциях используются два поршня на цилиндр, работающие с разной скоростью, причем сгорание происходит между поршнями.

Нести голову

Этот дизайн был разработан Малкольмом Беаром из Австралия. Эта технология сочетает в себе нижнюю часть четырехтактного двигателя с оппозитным поршнем в головке блока цилиндров, работающим с половиной циклической скорости нижнего поршня. Функционально второй поршень заменяет клапанный механизм обычного двигателя. Заявленные преимущества включают увеличение мощности на 9% и улучшенный термодинамический КПД за счет увеличения степени сжатия за счет исключения горячего выпускного клапана.^[10]

M4 + 2

Анимация рабочего цикла двигателя М4 + 2

Идея была разработана в Силезский технологический университет, Польша, под руководством др. Инż. Адам Чесёлкевич. Патент № 195052 был выдан Патентным ведомством Польши.

Двигатели M4 + 2 имеют много общего с Двигатели с несущей головкой, объединяя два противоположных поршня в одном цилиндре. Один поршень работает с половиной циклической скорости другого, но в то время как основная функция второго поршня в двигателе с носовой головкой заключается в замене клапанного механизма обычного четырехтактного двигателя, M4 + 2 выполняет принцип на один шаг. дальше. Работа двухпоршневого двигателя внутреннего сгорания основана на взаимодействии обоих модулей. Изменение нагрузки по воздуху происходит в двухтактной части двигателя. Поршень четырехтактной секции представляет собой вспомогательную систему воздухообмена, работающую как систему клапанов. Цилиндр заполнен воздухом или топливовоздушной смесью. Процесс наполнения происходит под избыточным давлением системой впуска задвижек. Выхлопные газы удаляются, как в классическом двухтактном двигателе, через выхлопные окна в цилиндре. Подача топлива в цилиндр осуществляется системой впрыска топлива. Зажигание осуществляется двумя свечами зажигания. Эффективная мощность двухпоршневого двигателя передается двумя коленчатыми валами. Отличительной особенностью этого двигателя является возможность непрерывного изменения объема цилиндров и степени сжатия в процессе работы двигателя за счет изменения положения поршня. Механические и термодинамические модели предназначены для двухпоршневых двигателей, что позволяет составить новый теоретический термодинамический цикл для двухпоршневых двигателей внутреннего сгорания.^[11]

Принцип работы двигателя объяснен в двух- и четырехтактные двигатели статья.

Другие двухпоршневые конструкции

Поршневой двигатель

Эта секция могут содержать чрезмерные или неуместные ссылки на самостоятельно опубликованные источники. Пожалуйста помоги Улучши это удалив ссылки на ненадежные источники где они используются ненадлежащим образом. (Январь 2014) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В этом двигателе, аналогичном по конструкции головке Beare, «поршневой нагнетатель» заменяет клапанную систему. Поршневое зарядное устройство заряжает главный цилиндр и одновременно регулирует впускное и выпускное отверстия, что исключает потерю воздуха и топлива в выхлопе.^[12] В главном цилиндре сгорание происходит каждый оборот, как в двухтактный двигателя, при этом смазка осуществляется так же, как и в четырехтактный. Впрыск топлива может происходить в поршневом нагнетателе, в газоотводном канале или в камере сгорания. Также возможно заряжать два рабочих цилиндра одним поршневым зарядным устройством. Комбинация компактной конструкции камеры сгорания с отсутствием потерь воздуха и топлива, как утверждается, дает двигателю больший крутящий момент, большую мощность и лучшую топливную экономичность. Утверждается, что преимущество меньшего количества движущихся частей и меньшего количества конструкции приводит к снижению производственных затрат. Двигатель заявлен как пригодный для использования на альтернативных видах топлива, поскольку на клапанах не остается коррозии или отложений. Шесть тактов:

1. Стремление
2. Предварительное сжатие
3. Передача газа
4. Сжатие
5. Зажигание
6. Выброс.

Это изобретение Гельмута Коттманна из Германии, проработавшего 25 лет в компании MAHLE GmbH по производству поршней и цилиндров. Патенты Коттмана 3921608 и 5755191 в США перечислены ниже.

Ilmor / Schmitz пятитактный

Эта конструкция была изобретена бельгийским инженером Герхардом Шмитцем, а прототип ее прототипа - Ilmor Engineering.^[13]

Эти конструкции используют два (или четыре, шесть или восемь) цилиндров с обычным четырехтактным циклом Отто. Дополнительный поршень (в собственном цилиндре) используется двумя цилиндрами цикла Отто. Выхлоп из цилиндра цикла Отто направляется в общий цилиндр, где он расширяется, создавая дополнительную работу. В некоторых отношениях это похоже на работу составной паровой машины, где цилиндры цикла Отто являются ступенью высокого давления, а общий цилиндр - ступенью низкого давления. Работа двигателя:

Конструкторы рассматривают это как пятитактную конструкцию, рассматривая одновременный ход выхлопа высокого давления и ход расширения низкого давления как один ход. Такая конструкция обеспечивает более высокую топливную экономичность за счет более высокой степени расширения комбинированных цилиндров. Степень расширения, сравнимая с дизельными двигателями, может быть достигнута при использовании бензина (бензина) топлива. Пятитактные двигатели якобы легче и имеют большую удельную мощность, чем дизельные.^{[нужна цитата ]}

Двигатели Revetec

В управляемые двигатели внутреннего сгорания, разработанные Брэдли Хауэлл-Смитом из австралийской фирмы Revetec Holdings Pty Ltd, используют встречные пары поршней для приведения в движение пары встречно вращающихся трехлопастных кулачков через подшипники. Эти элементы заменяют обычный коленчатый вал и шатуны, которые позволяют поршням двигаться чисто аксиально, так что большая часть мощности, которая в противном случае тратится на поперечное движение шатунов, эффективно передается на выходной вал. Это дает шесть рабочих ходов на один оборот вала (распределенных по паре поршней). Независимый тест измерял удельный расход топлива на тормоз прототипа бензинового двигателя Revetec X4v2 мощностью 212 г / кВт · ч^[14] (что соответствует энергоэффективности 38,6%). Может использоваться любое четное количество поршней в конфигурации Boxer или X; три выступа кулачков могут быть заменены любым другим нечетным числом больше единицы; а геометрию кулачков можно изменять в соответствии с потребностями целевого топлива и применением двигателей. Такие варианты могут иметь 10 и более ударов за цикл.

Связанные патенты

Связанные патенты США

• 1217788 Внутреннее сгорание и паровой двигатель 27 февраля 1917 года. Хьюго Ф. Лидтке, кажется, был одним из первых, кто задумал чередовать внутреннее сгорание и впрыск пара в камеру сгорания.
• 1339176 Двигатель внутреннего сгорания 4 мая 1920 года. Леонард Х. Дайер изобрел первый 6-тактный двигатель внутреннего сгорания с впрыском воды в 1915 году.
• 2209706 Двигатель внутреннего сгорания 30 июля 1940 г.
• 3921608 Двухтактный двигатель внутреннего сгорания 25 ноября 1975 г.
• 3964263 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания и испарения жидкости 22 июня 1976 г.
• 4143518 Внутреннее сгорание и паровой двигатель 13 марта 1979 г.
• 4301655 Комбинация двигателя внутреннего сгорания и парового двигателя 24 ноября 1981 г.
• 4433548 Комбинация двигателя внутреннего сгорания и парового двигателя 28 февраля 1984 г.
• 4489558 Составной двигатель внутреннего сгорания и способ его использования 25 декабря 1984 г.
• 4489560 Составной двигатель внутреннего сгорания и способ его использования 25 декабря 1984 г.
• 4736715 Двигатель с шестицилиндровым циклом, переменной степенью сжатия и постоянным ходом 12 апреля 1988 г.
• 4917054 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания 17 апреля 1990 г.
• 4924823 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания 15 мая 1990 г.
• 5755191 Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с зарядным цилиндром 26 мая 1998 г.
• 6253745 Многотактный двигатель с топливно-паровым зарядом 3 июля 2001 г.
• 6311651 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания с компьютерным управлением и принцип его работы 6 ноября 2001 г.
• 6571749 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания с компьютерным управлением и принцип его работы 3 июня 2003 г.
• 7021272 Электрогенерирующая установка с многоступенчатым циклом с компьютерным управлением и принцип работы 4 апреля 2006 г.

Связанные индийские патенты

• В патенте 252642 Six Stroke Engine 25 мая 2012 г.

Связанные польские патенты

• Бюллетень Патентное ведомство Польши, № 12 (664) 1999 с. 53, Пат. № П323508 «Принцип работы внутреннего сгорания многоходового двигателя» (автор: Антони Гноиньски, конструктор из Бендзин, Польша )

Рекомендации

внешняя ссылка

• Шеститактный двигатель Баюлаз По состоянию на июнь 2007 г.
• Баюлаз Анимация По состоянию на июнь 2007 г.
• Шеститактный двигатель Beare
• Видео от изобретателя шестицилиндрового двигателя NIYKADO
• Опытный образец пятитактного двигателя Ilmor