Jump to content

Шеститактный двигатель

Термин «шеститактный двигатель» применялся к нескольким альтернативным конструкциям двигателей внутреннего сгорания , которые пытаются улучшить традиционные двухтактные и четырехтактные двигатели. Заявленные преимущества могут включать повышенную топливную экономичность , снижение механической сложности и/или снижение выбросов . Эти двигатели можно разделить на две группы в зависимости от количества поршней , обеспечивающих шесть тактов.

В однопоршневых конструкциях двигатель улавливает тепло, потерянное в четырехтактном цикле Отто или дизельном цикле , и использует его для приведения в действие дополнительной мощности и такта выпуска поршня в том же цилиндре, пытаясь повысить топливную экономичность и помочь с охлаждением двигателя. Поршни в шеститактном двигателе этого типа поднимаются и опускаются три раза при каждом впрыске топлива. В этих конструкциях в качестве рабочей жидкости для дополнительного рабочего хода используется пар или воздух. [1]

Более разнообразны конструкции, в которых шесть тактов определяются взаимодействием двух поршней. Поршни могут быть расположены напротив друг друга в одном цилиндре или могут находиться в отдельных цилиндрах. Обычно один цилиндр совершает два хода, а другой — четыре хода, что дает шесть движений поршня за цикл. Второй поршень можно использовать для замены клапанного механизма обычного двигателя, что может снизить механическую сложность и обеспечить увеличение степени сжатия за счет устранения горячих точек, которые в противном случае ограничивали бы сжатие. Второй поршень также можно использовать для увеличения степени расширения , отделяя ее от степени сжатия. Увеличение степени расширения таким образом может повысить термодинамическую эффективность аналогично циклу Миллера или Аткинсона .

Типы двигателей

[ редактировать ]

Однопоршневые конструкции

[ редактировать ]

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

Шеститактный двигатель Гриффин

[ редактировать ]
Двигатель Керра в Музее двигателей Энсона

В 1883 году инженер Сэмюэл Гриффин из Бата был признанным производителем паровых и газовых двигателей. Он хотел создать двигатель внутреннего сгорания, но не оплачивая затраты на лицензирование патентов Отто . Его решение заключалось в разработке «запатентованного золотникового клапана» и шеститактного двигателя одностороннего действия с его использованием.К 1886 году шотландский производитель паровозов Дик, Керр и компания увидели будущее в больших нефтяных двигателях и лицензировали патенты Гриффина. Это были тандемные двигатели двойного действия, продававшиеся под названием «Килмарнок». [2] Основным рынком сбыта для двигателей Griffin была выработка электроэнергии, где они заработали репутацию устройств, обеспечивающих бесперебойную работу света в течение длительного времени, а затем внезапно смогли 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 подогревом и выхлопной рубашкой, в который распылялось топливо. Температуру поддерживали на уровне около 550 °F (288 °C), что было достаточно для физического испарения масла, но не для его химического разрушения. Эта фракционная перегонка способствовала использованию тяжелого нефтяного топлива, непригодные для использования смолы и асфальты отделялись в испарителе. зажигание с помощью горячей лампы Использовалось , которое Гриффин назвал «кататермическим воспламенителем», представляющим собой небольшую изолированную полость, соединенную с камерой сгорания. Распылительный инжектор имел регулируемое внутреннее сопло для подачи воздуха, окруженное кольцевым кожухом для масла, при этом как масло, так и воздух поступали под давлением 20 фунтов на квадратный дюйм (140 кПа) и регулировались регулятором. [3] [4] Гриффин обанкротился в 1923 году.Сохранились только два известных экземпляра шеститактного двигателя Griffin. Один находится в Музее двигателей Энсона . Другой был построен в 1885 году и несколько лет находился в Бирмингемском музее науки и технологий , но в 2007 году вернулся в Бат и в Музей Бата в работе . [5]

Шеститактный двигатель Дайера

[ редактировать ]

Леонард Дайер изобрел шеститактный двигатель внутреннего сгорания с впрыском воды в 1915 году, очень похожий на конструкцию Кроуэра (см. Ниже). С тех пор было выдано еще дюжину подобных патентов.

Характеристики шеститактного двигателя Дайера:

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

Шеститактный двигатель Баюлаз

[ редактировать ]

Шеститактный двигатель Bajulaz по конструкции аналогичен обычному двигателю внутреннего сгорания, но в головку блока цилиндров были внесены изменения с двумя дополнительными камерами фиксированной производительности: камерой сгорания и камерой предварительного подогрева воздуха над каждым цилиндром. Камера сгорания получает заряд нагретого воздуха из цилиндра; при впрыске топлива начинается изохорное (постоянного объема) сгорание, что повышает тепловой КПД по сравнению со сгоранием в цилиндре. Достигнутое высокое давление затем сбрасывается в цилиндр для работы рабочего хода или такта расширения. Между тем, во второй камере, которая покрывает камеру сгорания, содержимое воздуха 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 как минимум на 40%, два такта расширения за шесть тактов, возможность использования нескольких видов топлива и резкое снижение уровня загрязнения . [6]

Шеститактный двигатель Bajulaz был изобретен в 1989 году Роджером Баюлазом из компании Bajulaz SA, базирующейся в Женеве , Швейцария ; он имеет патент США 4 809 511 и патент США 4 513 568 .

Заявленные характеристики шеститактного двигателя Bajulaz:

  • Снижение расхода топлива минимум на 40%
  • Два хода расширения (рабочие) за шесть ходов
  • Многотопливные, включая сжиженный нефтяной газ
  • Резкое сокращение загрязнения воздуха
  • Затраты сопоставимы с затратами на четырехтактный двигатель.

Скоростной шеститактный двигатель

[ редактировать ]

В двигателе Velozeta во время такта выпуска в цилиндр впрыскивается свежий воздух, который расширяется под действием тепла и, следовательно, заставляет поршень опускаться для дополнительного такта. Перекрытия клапанов были удалены, а два дополнительных хода с использованием впрыска воздуха обеспечивают лучшую продувку газов . Кажется, что двигатель демонстрирует снижение расхода топлива на 40% и значительное снижение загрязнения воздуха. [7] Его удельная мощность немного меньше, чем у четырехтактного бензинового двигателя. [7] Двигатель может работать на различных видах топлива: от бензина и дизельного топлива до сжиженного нефтяного газа . Измененный двигатель демонстрирует снижение выбросов угарного газа на 65% по сравнению с четырехтактным двигателем, на базе которого он был разработан. [7] Двигатель был разработан в 2005 году группой студентов-механиков У Кришнараджем, Боби Себастьяном, Аруном Наиром и Аароном Джозефом Джорджем из Инженерного колледжа Тривандрама .

Шеститактный двигатель НИЙКАДО.

[ редактировать ]

Этот двигатель был разработан Чанаилом Клитусом Анилом 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 Ассоциации автомобильных исследований Индии, Пуна. [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 НИЙКАДО более 15 лет. Двигатель был впервые испытан в 2004 году, а Анил подал заявку на патент в 2005 году. Он утверждает, что его конструкция производит значительно меньше загрязнений и что использование в автомобильной промышленности может привести к «мобильности с меньшими выбросами».

Функционал двигателя:

Различные штрихи:

  1. Такт впуска
  2. Ход сжатия
  3. Мощность хода
  4. Такт выпуска
  5. Воздухозаборник
  6. Вытяжка воздуха

Двигатель имеет четыре клапана:

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

Такт впуска: В этом такте поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан открывается и топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр.

Такт сжатия: поршень перемещается из НМТ в ВМТ, и все клапаны закрыты.

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

Такт выпуска: поршень перемещается от НМТ к ВМТ, в то время как выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из цилиндра.

Такт впуска воздуха: впускной клапан только для воздуха открывается, когда поршень движется от ВМТ к НМТ, втягивая свежий воздух из атмосферы в цилиндр. Этот воздух смешивается с остатками выхлопных газов или несгоревшим топливом, одновременно охлаждая внутреннюю часть цилиндра.

Такт выпуска воздуха: выпускной клапан воздуха открывается, когда поршень движется от НМТ к ВМТ. Свежий воздух и большая часть остатков топлива и выхлопных газов покидают цилиндр. Анил утверждает, что это создает более свежую атмосферу внутри цилиндра перед следующим тактом впуска топлива, помогает двигателю сжечь почти 100% топливно-воздушной смеси и снижает вредные выбросы (в том числе сокращение выбросов угарного газа на 98%). .

Шеститактный двигатель Кроуэр

[ редактировать ]

В шеститактном двигателе, прототип которого разработал в США Брюс Кроуэр, вода впрыскивается в цилиндр после такта выпуска и мгновенно превращается в пар , который расширяется и толкает поршень вниз для дополнительного рабочего такта. Таким образом, отходящее тепло, для отвода которого в большинстве двигателей требуется воздушная или водяная система охлаждения, улавливается и используется для приведения в движение поршня. [1] Кроуэр подсчитал, что его конструкция снизит расход топлива на 40% за счет генерации той же выходной мощности при более низкой скорости вращения. Вес, связанный с системой охлаждения, можно было бы исключить, но это было бы уравновешено необходимостью в резервуаре для воды в дополнение к обычному топливному баку.

Шеститактный двигатель Crower представлял собой экспериментальную конструкцию, которая привлекла внимание средств массовой информации в 2006 году из-за интервью, данного 75-летним американским изобретателем, который подал заявку на патент на свою конструкцию. [1] Впоследствии эта патентная заявка была отклонена. [9]

Оппозитно-поршневые конструкции

[ редактировать ]

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

Медвежья голова

[ редактировать ]

Конструкция двигателя Bear-head была разработана Малкольмом Биром из Австралии . Эта технология сочетает в себе нижнюю часть четырехтактного двигателя с оппозитным поршнем в головке блока цилиндров, работающим с вдвое меньшей циклической частотой, чем нижний поршень. Функционально второй поршень заменяет клапанный механизм обычного двигателя. Заявленные преимущества включают увеличение мощности на 9% и улучшенный термодинамический КПД за счет увеличения степени сжатия, обеспечиваемого отсутствием горячего выпускного клапана. [10]

Анимация рабочего цикла двигателя М4+2

Идея была разработана в Силезском политехническом университете (Польша) под руководством инженера Адама Цеселкевича. Он получил патент № 195052 Польского патентного ведомства .

Двигатели M4+2 имеют много общего с двигателями Bear-head , сочетая два противоположных поршня в одном цилиндре. Один поршень работает с вдвое меньшей циклической частотой, чем другой, но в то время как основная функция второго поршня в двигателе Bear-head заключается в замене клапанного механизма обычного четырехтактного двигателя, M4+2 делает принцип на один шаг. дальше. Работа двухпоршневого двигателя внутреннего сгорания основана на взаимодействии обоих модулей. Изменение воздушной нагрузки происходит в двухтактной части двигателя. Поршень четырехтактной секции представляет собой систему облегчения обмена воздушной нагрузкой, работающую как система клапанов. Цилиндр заполнен воздухом или топливовоздушной смесью. Процесс наполнения происходит под избыточным давлением через систему впускного шибера. Выхлопные газы удаляются, как и в классическом двухтактном двигателе, через выпускные окна в цилиндре. Топливо в цилиндр подается с помощью системы впрыска топлива. Зажигание осуществляется двумя свечами зажигания. Эффективная выходная мощность двухпоршневого двигателя передается двумя коленчатыми валами. Характерной особенностью этого двигателя является возможность непрерывного изменения объема цилиндров и степени сжатия в процессе работы двигателя за счет изменения положения поршня. Механическая и термодинамическая модели предназначены для двухпоршневых двигателей, что позволяет построить новый теоретический термодинамический цикл для двухпоршневого двигателя внутреннего сгорания. [11]

Принцип работы двигателя описан в статье о двух- и четырехтактных двигателях .

Другие двухпоршневые конструкции

[ редактировать ]

Поршнево-нагнетательный двигатель

[ редактировать ]

В этом двигателе, по конструкции похожем на головку Beare, систему клапанов заменяет «поршневой нагнетатель». Поршневое нагнетательное устройство заряжает главный цилиндр и одновременно регулирует впускное и выпускное отверстия, что приводит к исключению потерь воздуха и топлива при выхлопе. [12] В главном цилиндре сгорание происходит при каждом обороте, как в двухтактном двигателе, а смазка осуществляется так же, как и в четырехтактном . Впрыск топлива может осуществляться в поршневой нагнетатель, в газоперекачивающий канал или в камеру сгорания. Также возможно заряжать два рабочих цилиндра одним поршневым зарядным устройством. Утверждается, что сочетание компактной конструкции камеры сгорания с отсутствием потерь воздуха и топлива обеспечивает двигателю больший крутящий момент, большую мощность и лучшую топливную экономичность. Утверждается, что преимущество меньшего количества движущихся частей и конструкции приводит к снижению производственных затрат. Утверждается, что двигатель подходит для альтернативных видов топлива, поскольку на клапанах не остается коррозии и отложений.Шесть ударов:

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

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

Ильмор/Шмитц пятитактный

[ редактировать ]

Эта конструкция была изобретена бельгийским инженером Герхардом Шмитцем и прототипирована компанией Ilmor Engineering. [13]

В этих конструкциях используются два (или четыре, шесть или восемь) цилиндров с обычным четырехтактным циклом Отто. Дополнительный поршень (в собственном цилиндре) используется совместно двумя цилиндрами цикла Отто. Выхлоп из цилиндра цикла Отто направляется в общий цилиндр, где он расширяется, производя дополнительную работу. Это в некотором отношении похоже на работу составного парового двигателя, в котором цилиндры цикла Отто являются ступенью высокого давления, а общий цилиндр - ступенью низкого давления. Работа двигателя заключается в следующем:

HP1 (Отто) LP (общий) HP2 (Отто)
выхлоп расширение (мощь) сжатие
прием выхлоп власть
сжатие расширение (мощь) выхлоп
власть выхлоп прием

Конструкторы считают, что это пятитактная конструкция , рассматривая одновременный такт выпуска ВД и такт расширения НД как один такт. Такая конструкция обеспечивает более высокую топливную экономичность за счет более высокой общей степени расширения комбинированных цилиндров. Степень расширения, сравнимую с дизельными двигателями, может быть достигнута при использовании бензинового (бензинового) топлива. Пятитактные двигатели якобы легче и имеют более высокую удельную мощность, чем дизельные двигатели. [ нужна ссылка ]

двигатели Реветек

[ редактировать ]

В двигателях внутреннего сгорания , разработанных Брэдли Хауэллом-Смитом из австралийской фирмы Revetec Holdings Pty Ltd, используются противоположные пары поршней, которые приводят в движение пару трехлопастных кулачков, вращающихся в противоположных направлениях, через подшипники. Эти элементы заменяют обычные коленчатый вал и шатуны, которые позволяют поршням совершать чисто осевое движение, так что большая часть мощности, которая в противном случае тратится на боковое движение шатунов, эффективно передается на выходной вал. Это дает шесть рабочих ходов за один оборот вала (распределенного по паре поршней). В ходе независимого испытания был измерен удельный расход топлива на тормозах прототипа бензинового двигателя Revetec X4v2 на уровне 212 г/кВт-ч. [14] (что соответствует энергоэффективности 38,6%). Можно использовать любое четное количество поршней в конфигурации Boxer или X; три лепестка кулачков можно заменить любым другим нечетным числом, большим единицы; а геометрия кулачков может быть изменена в соответствии с потребностями целевого топлива и применения двигателей. Такие варианты могут иметь 10 и более тактов за цикл.

[ редактировать ]
[ редактировать ]
  • 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 Внутреннего сгорания и паровой двигатель 13 марта 1979 г.
  • 4301655 Комбинация внутреннего сгорания и парового двигателя, 24 ноября 1981 г.
  • 4433548 Комбинация внутреннего сгорания и парового двигателя, 28 февраля 1984 г.
  • 4489558 Двигатель внутреннего сгорания и способ его использования, 25 декабря 1984 г.
  • 4489560 Двигатель внутреннего сгорания и способ его использования 25 декабря 1984 г.
  • 4736715 Двигатель шеститактный с переменной степенью сжатия и постоянным ходом поршня 12 апреля 1988 г.
  • 4917054 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания 17 апреля 1990 г.
  • 4924823 Шеститактный двигатель внутреннего сгорания 15 мая 1990 г.
  • 5755191 Двигатель внутреннего сгорания двухтактный с наддувным цилиндром 26 мая 1998 г.
  • 6253745 Многотактный двигатель с топливным и паровым зарядами, 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 Многотактный энергогенератор с компьютерным управлением и способ его работы 4 апреля 2006 г.
[ редактировать ]
  • Патент IN 252642 Шеститактный двигатель, 25 мая 2012 г.
[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Лайонс, Пит (27 февраля 2006 г.). «Внутри шеститактного двигателя Брюса Кроуэра» . Autoweek.com . Проверено 28 июля 2012 г.
  2. ^ «Американский паровоз-грифон» . Смокстак.com. Ноябрь 2007 года . Проверено 7 февраля 2014 г. , связанные фотографии и диаграммы периодов
  3. ^ Кодл, П.; Брэйн, Эрик (сентябрь 2000 г.). «Инжиниринговая компания Гриффин» . Staff.bath.ac.uk . Архивировано из оригинала 13 мая 2007 г.
  4. ^ Найт, Патрик. Британские стационарные двигатели от А до Я. п. 83.
  5. ^ «Только уцелевший паровоз «Гриффин» возвращается домой, в музей Бата» . Culture24.org.uk. 15 апреля 2007 года . Проверено 7 февраля 2014 г.
  6. ^ Юэнь, WW; и др. «Цикл Баджулаз: двухкамерный двигатель внутреннего сгорания с повышенным тепловым КПД». Серия технических документов SAE (февраль 1986 г.): 1–10. № 860534.
  7. ^ Перейти обратно: а б с «Блестящий шеститактник от технарей» . 14 февраля 2007 г. Архивировано из оригинала 22 февраля 2013 г. Проверено 8 мая 2012 г.
  8. ^ Перейти обратно: а б с д «Кочиите патентует шеститактный двигатель» . Индус . Thehindu.com. 4 июля 2012 г.
  9. ^ «Заявка 11/494090: Способ и устройство для работы двигателя внутреннего сгорания» . Проверено 6 декабря 2011 г.
  10. ^ «После 16 лет работы – шеститактный двигатель» (PDF) . Пограничная хроника . Том. 87, нет. 4365. Бордертаун, Южная Австралия. 10 ноября 1994 г. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2011 г.
  11. ^ Официальный сайт города Мышкув, Польша ( польский язык )
  12. ^ Берни Кюне [адрес электронной почты защищен] . «Рождение нового поколения двигателей Kottmann-Motor-Team Six-Stroke-Engine. По состоянию на январь 2008 г.» . Sechstaktmotor.de . Проверено 31 января 2014 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  13. ^ «5-тактный двигатель» . Ильмор Инжиниринг . Проверено 6 февраля 2016 г.
  14. ^ «Отчет об испытаниях двигателя Revetec X4v2» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2011 г. Проверено 6 декабря 2011 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: cc550f1a2e68eb56653a4175cdba5b88__1722190080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/cc/88/cc550f1a2e68eb56653a4175cdba5b88.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Six-stroke engine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)