6 тактный двигатель: Шеститактный двигатель — Википедия – 403 — Доступ запрещён

Паровой фантом топлива: 6-тактный двигатель Кроуэра

В шеститактном двигателе Брюса Кроуэра сгоревшее топливо повторно совершает работу, возвращаясь к жизни в виде горячего пара

Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов.

Шесть тактов двигателя внутреннего сгорания цикла Кроуэра

Рассматривать современные моторы под капотами автомобилей — сплошное удовольствие. Какие они мощные, компактные, тихие и экономичные: современный дизель потребляет менее 6 л топлива на 100 км при рабочем объеме 2 л и бешеном крутящем моменте. И все же КПД даже самых технологичных дизельных моторов с технологией Twinturbo не превышает 33%! Атмосферные бензиновые ДВС еще менее эффективны — их КПД с трудом дотягивает до 25%.

Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев — проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.

Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.

Остатки сладки

По признанию самого Брюса, последние 30 лет он постоянно думал о том, как превратить тепло двигателя во вращение коленчатого вала. Озарение, как это часто бывает, пришло к нему во сне. Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов — рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam-o-Lene.

Цикл Кроуэра отличается от традиционного цикла Отто не только количеством тактов, но и отношением количества рабочих тактов к их общему числу. Так, у Отто это отношение составляет 1:4, а у Кроуэра — 1:3, дополнительные 40% полезной работы совершаются на неизменном количестве топлива. На четвертом такте раскаленные выхлопные газы не удаляются из камеры сгорания полностью, а сжимаются поршнем, создавая очень высокое давление. Вода в такой среде испаряется быстрее и равномернее. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду. Часть остаточного тепла используется для обогрева салона автомобиля.

Снег — знак победы

Брюсу не терпелось проверить свою идею на практике. В его домашнем гараже давно стоял одноцилиндровый дизельный мотор, переделанный под бензин. Его-то он и решил использовать для проверки гипотезы. Мотор получил новый распределительный вал под два «лишних» такта и модернизированную систему впрыска. Ненужная дизельная форсунка была приспособлена под впрыск воды, а вентилятор системы охлаждения для «чистоты» эксперимента отсоединен. Когда, наконец, все было готово, Брюс присоединил к топливному тракту два бачка — с бензином и чистой дождевой водой, рванул тросик стартера, и двигатель заработал. Через пару секунд на ошарашенного Брюса откуда-то сверху начал падать «снег». Это были кусочки белой краски, отвалившиеся от потолка из-за направленного вверх открытого выпускного коллектора, извергавшего горячий пар вперемежку с выхлопными газами. Мотор нормально работал больше часа, но его можно было спокойно касаться руками — он был едва теплым!

Целый год после этого Брюс Кроуэр экспериментировал с различными настройками газораспределения и впрыска воды. И только наверняка убедившись, что концепция Steam-o-Lene работоспособна, он приступил к оформлению патента. Любопытно, что идея шеститактного ДВС с впрыском воды в цилиндры еще за 90 лет до Брюса Кроуэра пришла в голову некоему Леонарду Дайеру из штата Коннектикут. Дайер даже запатентовал свое изобретение в 1920 году, но за все эти годы никто из автопроизводителей им так и не заинтересовался. В 2007 году патентное ведомство США признало приоритет за Брюсом Кроуэром.

Паровые перспективы

Преимущества Steam-o-Lene перед традиционными четырехтактными ДВС очевидны. Во‑первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч.

Во‑вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30−50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14−16:1, а для дизельных — до 25−35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто.

Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam-o-Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол, дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа.

Концепция 6-тактного Steam-o-Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда — системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10−15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam-o-Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.

Ложка дегтя

Разумеется, концепция Кроуэра не лишена недостатков. Основная проблема — это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе?

Другая проблема — необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика.

Steam-o-Lene не может работать полноценно сразу после запуска — ему нужно время для разогрева рабочих поверхностей камеры сгорания до 450−500˚С. Несколько минут он работает как обычный 4-тактный ДВС, а затем переходит на полный рабочий цикл. Перед остановкой мотор тоже должен некоторое время поработать в 4-тактном режиме для полного удаления пара из цилиндра. Разумеется, вода должна быть дистиллированной: при использовании обычной на седле клапана со временем образуется твердая накипь, обладающая высокими абразивными свойствами. При серийном производстве двигателей цикла Кроуэра придется наладить целую инфраструктуру производства и реализации дистиллированной воды.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2008).

Парово-бензиновый шеститактный двигатель | CarsLiga.ru

Современные авто движки характеризуются высочайшей мощностью, низким коэффициентом шума и экономичностью – дизельные установки рабочим объемом 2 л на наивысшем вращающем моменте потребляют на 100 км 6 л горючего. Но очень достижимый КПД дизельных движков, использующих технологию TwinTurbo, составляет только 33%, а бензиновых – 25%.

Основной неувязкой, встающей при попытке роста КПД, являются высочайшие температуры рабочих процессов в четырехтактных ДВС Отто (в камере сгорания температура газа добивается 2000°C), в итоге чего происходит нагрев внутренней стены цилиндра и рабочей поверхности поршня до 1500°C. Также часть термический энергии отводится из камеры сгорания с выхлопными газами на 4-ом такте. Нужным условием в таком режиме работы является наличие сильной и надежной системы остывания, позволяющей поддерживать температуру камеры сгорания на рациональном уровне.

Перегрев мотора – основная неувязка высокооборотных спортивных движков. Во время заезда снутри кокпита температура может подниматься до 70°C, при всем этом отдельные элементы мотора могут накалиться докрасна. Таким макаром выходит, что значимая часть энергии горючего расходуется на нагрев частей конструкции автомобиля, который никчемно рассеивается в окружающую среду. Над решением данной трудности разламывали голову многие изобретатели, но отыскать обычный и действенный выход удалось 75-летнему Брюсу Кроуэру – изобретателю, на практике продемонстрировавшему работоспособность собственного устройства.

К созданию действующего макета мотора, использующего тепло мотора для вращения коленчатого вала, Брюс шел в течение 30 лет. В конце концов, он пришел к умозаключению, что концепция Отто несовершенна – для большей эффективности требуется добавить еще 2 такта. Эти такты (рабочий и холостой) производятся не очередной порцией топливовоздушной консистенции, а за счет энергии лишней температуры. Рабочим телом в установке Кроуэра являлась вода, которая обладает таковой чертой как 1600-кратное повышение объема при превращении из водянистого состояния в парообразное. Таким макаром удается при атмосферном давлении сделать припас колоссальной энергии.

Принцип функционирования доработанного мотора последующий. Впрыскивание воды в камеру сгорания под давлением 150 атм. осуществляется в конце 4-ого цикла, при возвращении поршня в начальное положение. Мелкие капельки воды попадают на подогретую поверхность гильзы и поршня цилиндра и испаряются, создавая давление, толкающее поршень вниз (5-ый такт). После чего делается удаление через выпускной клапан отработанного пара из камеры сгорания. Таким макаром осуществляется дополнительная нужная работа термический энергии спаленного горючего, а данная разработка получила заглавие Steam-o-Lene.

Различие в циклах Кроуэра и Отто заключается не только лишь в количестве тактов, да и в отношении количества рабочих к полному количеству тактов. В цикле Отто данный параметр составляет 1:4, а в цикле Кроуэра – 1:3. Проведя легкие расчеты можно убедиться, что 40% полезной работы в цикле Кроуэра совершаются без роли горючего. В конце 4-го такта отсутствует полное удаление из камеры сгорания раскаленных выхлопных газов, которые потом сжимаются поршнем. В сделанном завышенном давлении в камере сгорания вода испаряется существенно равномернее и резвее. Отработанный пар отводится в конденсатор, в каком, охлаждаясь, вновь перебегает в жидкое состояние. Остаточное тепло воды употребляется в отопительной системе салона автомобиля.

Для проверки собственных рассуждений и расчетов Брюс использовал дизельный движок одноцилиндрового типа, переделанный для работы на бензине. В качестве усовершенствований этот движок получил освеженную конструкцию распределительного вала системы впрыска. Для впрыска воды использовалась дизельная форсунка. Не считая того, был отсоединен вентилятор охлаждающей системы, способный воздействовать на результаты опыта. После подсоединения топливного тракта к двум бакам (с незапятанной водой и бензином) был произведен запуск мотора. Больше часа его работы не привели к существенному увеличению температуры установки.

В течение года Брюс Кроуэр был занят проведением тестов с разными опциями впрыска воды и газораспределения. За этот период времени он совсем убедился в работоспособности концепции Steam-o-Lene, потому немедленно приступил к патентованию изобретения. И здесь выяснилось, что схожая мысль была патентована еще в 1920 году Леонардом Дайером, но беря во внимание, что к данному патенту не было проявлено особенного внимания со стороны автопроизводителей, патентным ведомством США ценность изобретательства был признан за Кроуэром.

Главным преимуществом технологии Steam-o-Lene над обычным ДВС является радикальное решение трудности остывания корпуса камеры сгорания, за счет чего из конструкции исключаются, весящая выше 100 кг, охлаждающая система и решетка радиатора, что содействует улучшению коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля на больших скоростях. Не считая того достигается существенное (до 30 – 50%) форсирование движков по степени сжатия без допущения детонации – для бензиновых до (14 – 16):1, для дизельных до (25 – 35):1. Таким макаром, за счет увеличения эффективности при сгорании топливовоздушной консистенции удается сделать лучше экологические характеристики движков.

Расширение числа тактов до 6 обеспечило возможность значимого понижения скорости вращения коленвала для получения более ровненькой и насыщенной «полки» вращающего момента даже на низких оборотах. В качестве предстоящей модификации Steam-o-Lene подразумевается внедрение в композиции с движком турбокомпаунда – силовой турбины, последующей в выпускном тракте за турбиной нагнетателя. Она создана для сообщения коленвалу дополнительного вращающего момента через гидромуфту. Увеличение эффективности мотора за счет внедрения турбокомпаунда составляет 10 – 15%. Не считая того, разработаны предложения по использованию не 2-ух, а 4 и поболее паровых тактов.

Необходимо отметить, что в технологии Steam-o-Lene имеется и ряд недочетов, основной – это замерзание воды. Эта неувязка не решается добавлением в воду антифриза, так как в данном случае приметно ухудшаются экологические и испарительные характеристики системы. Также появляется необходимость в установке на автомобиль дополнительных резервуаров для воды и оборудования для ее конденсации. Ну и, в конце концов, будет нужно создание разветвленной инфраструктуры по производству и сбыту дистиллированной воды.

Сравнение 4-тактного двигателя и 6-тактного двигателя Б.Кроуэра

Слайд 1

Сравнение 4-тактного двигателя и 6-тактного двигателя Б.К роуэра Чубик Павел 8 а 2012 Рассматривать современные моторы под капотами автомобилей – сплошное удовольствие. Какие они мощные, компактные, тихие и экономичные: современный дизель потребляет менее 6 л топлива на 100 км при рабочем объеме 2 л и бешеном крутящем моменте. И все же КПД даже самых технологичных дизельных моторов с технологией Twinturbo не превышает 33%! Атмосферные бензиновые ДВС еще менее эффективны – их КПД с трудом дотягивает до 25%. Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев – проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства. Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.

Слайд 2

4-тактный двигатель Первый такт, впуск. Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает из карбюратора в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается . Второй такт, сжатие . Поршень идет вверх, топливная смесь сжимается. Кокда поршень находится в нескольких миллиметрах от верхней мертвой точки ( ВМТ ), свеча воспламеняет топливо, сжатое поршнем. Третий такт, рабочий ход (расширение). После воспламенения горючего оно сгорает, горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз (оба клапана закрыты). Четвертый такт, выпуск. По инерции коленвал продолжает свое вращение (для равномерности вращения на коленвале установлены грузы — щеки коленвала ), поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. При достижениии поршнем ВМТ , выпускной клапан закрывается

Слайд 3

Шеститактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, для которого за основу взят четырёхтактный двигатель, но в нём в конструкцию введены новые элементы, повышающие его КПД и снижающие потери. При первом подходе двигатель задерживает потери тепла от четырёхтактного цикла Отто или цикла Дизеля, и использует их в качестве дополнительной мощности и во время выпускного хода поршня в том же самом цилиндре. В конструкциях таких двигателей используется пар или воздух в качестве рабочей среды для добавочного хода поршня, при котором вырабатывается мощность При втором подходе шеститактные двигатели используют в каждом цилиндре второй поршень, расположенный напротив основного, который движется с частотой, равной половине частоты основного поршня, и таким образом имеется шесть ходов поршней за каждый цикл. Функционально второй поршень заменяет клапанный механизм традиционного двигателя, но к тому же ещё и увеличивает степень сжатия l типа ll типа

Слайд 4

6-тактный двигатель Б.Кроуэра Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов – рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam -o- Lene .

Слайд 5

+ 6-тактного двигателя Б.Кроуэра Преимущества Steam -o- Lene перед традиционными четырехтактными ДВС очевидны. Во-первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч. Во-вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30–50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14–16:1, а для дизельных – до 25–35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто. Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam -o- Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол , дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа. Концепция 6-тактного Steam -o- Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда – системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10–15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam -o- Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.

Слайд 6

— 6-тактного двигателя Б.Кроуэра концепция Кроуэра не лишена недостатков. Основная проблема – это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе? Другая проблема – необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика. Steam -o- Lene не может работать полноценно сразу после запуска – ему нужно время для разогрева рабочих поверхностей камеры сгорания до 450–500˚С. Несколько минут он работает как обычный 4-тактный ДВС, а затем переходит на полный рабочий цикл. Перед остановкой мотор тоже должен некоторое время поработать в 4-тактном режиме для полного удаления пара из цилиндра. Разумеется, вода должна быть дистиллированной: при использовании обычной на седле клапана со временем образуется твердая накипь, обладающая высокими абразивными свойствами. При серийном производстве двигателей цикла Кроуэра придется наладить целую инфраструктуру производства и реализации дистиллированной воды.

Слайд 7

M4+2 Двигатели M4+2 реализованы в двигателях Бир Хэд , содержащих два противоположно расположенных поршня в одном цилиндре. Один из поршней движется с частотой, равной половине частоты другого поршня. Основной функцией второго поршня является замена клапанного механизма обычного четырёхтактного двигателя.

Слайд 8

источники https:// ru.wikipedia.org http:// www.popmech.ru/article/3378-parovoy-fantom-topliva

Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания (его варианты)

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Способ включает впуск в цилиндр воздуха на первом такте, сжатие на втором, впрыск топлива в сжатый воздух, воспламенение и сжигание топлива, расширение продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом также вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара, в надпоршневое пространство впрыскивают жидкость в конце четвертого такта, в качестве жидкости используют нейтрализующую жидкость или жидкость в смеси с малотоксичным топливом. Двигатель снабжен форсункой для впрыска нейтрализующей жидкости или жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Форсунка выполнена комбинированной для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости или топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Изобретение позволяет повысить эффективный КПД двигателя, снизить шум при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшить их токсичность. 3 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к конструкциям шеститактных двигателей внутреннего сгорания и способам их работы.

Известен способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением путем впуска в цилиндр наддувочного воздуха на первом такте, его сжатия на втором такте в цилиндре и в дополнительной камере, впрыска топлива в сжатый воздух, воспламенения и сжигания топлива, расширения продуктов сгорания с совершением первого рабочего хода на третьем такте, выпуска отработавших газов на четвертом такте, впуска подогретого воздуха из дополнительной камеры в цилиндр, расширения и совершения второго рабочего хода на пятом такте, вытеснения отработавшего воздуха в теплообменник и далее — в форсажную камеру на шестом такте (см. авт. св. СССР N 1254185, кл. F 02 B 75/02). Недостатками описанного способа работы двигателя внутреннего сгорания являются токсичность отработавших газов, загрязняющих окружающую среду, шум при выхлопе отработавших газов из цилиндра вследствие их высокой скорости, потеря энергии за счет выпуска и охлаждения отработавших газов из цилиндра на четвертом такте. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, включающий впуск в цилиндр воздуха на первом такте, сжатие на втором такте, впрыск топлива в сжатый воздух, воспламенение и сжигание топлива, расширение продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом такте вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара (заявка РСТ, WO 95/32360, кл. F 02 B 75/02, 1995). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндр, поршень, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами газораспределения, механизм для подачи топлива в цилиндр (см. там же). Недостатками этого двигателя внутреннего сгорания являются низкий КПД двигателя вследствие неполного сгорания топлива, выпуска из цилиндра отработавших газов, обладающих высокой температурой и энергией; отсутствие нейтрализации продуктов сгорания от токсичных компонентов, образующихся в цилиндре под воздействием высокой температуры и вследствие неполного сгорания топлива, повышенный шум при выхлопе продуктов сгорания, выбрасываемых из цилиндра с большой начальной скоростью. Сущность изобретения заключается в том, что в способе работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр воздуха на первом такте, сжатия на втором также, впрыска топлива в сжатый воздух, воспламенения и сжигания топлива, расширения продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом такте вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара, при этом в надпоршневое пространство впрыскивают жидкость в конце четвертого такта, в качестве жидкости используют нейтрализующую жидкость или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, которая нейтрализует отработавшие газы. Сущность изобретения заключается также в том, что шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу и механизм для подачи топлива в цилиндр, при внешнем смесеобразовании снабжен форсункой для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Сущность изобретения заключается также в том, что шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу, механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительную форсунку для впрыска жидкости, механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительная форсунка выполнены в виде комбинированной форсунки для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Техническим результатом является повышение эффективного КПД двигателя, снижение шума при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшения их токсичности. Конструкции предлагаемого шеститактного двигателя внутреннего сгорания поясняются чертежом, где на фиг. 1 изображен вариант двигателя с внешним смесеобразованием, снабженного дополнительной форсункой, на фиг. 2 — вариант двигателя с внутренним смесеобразованием, снабженного комбинированной форсункой. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания (см. фиг. 1,2, 3) содержит блок цилиндров 1, цилиндр 2, поршень 3, коленчатый вал 4, шатун 5, головку 6 блока цилиндров 1, механизм подачи топлива с впускным 7 и выпускным 8 клапанами. При внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) шеститактный двигатель внутреннего сгорания снабжен форсункой 9 для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом, а также свечой зажигания 10. Механизм для подачи топлива в цилиндр выполнен в виде впускного 7 и выпускного 8 клапана. Также при внутреннем смесеобразовании (см. фиг.3) механизм для подачи топлива в цилиндр и форсунка для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом выполнены в виде комбинированной форсунки 12, например, с двумя соплами для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости или топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) осуществляют следующим образом. Внутреннее пространство цилиндра 2 на первом такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняют топливовоздушной смесью, поступающей через открытый впускной клапан 7. При этом выпускной клапан 8 закрыт. В последующем на втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывают, производят сжатие топливовоздушной смеси. При подходе поршня к верхней мертвой точке происходит воспламенение смеси от свечи зажигания 10. На третьем такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке топливо сгорает, совершается рабочий ход. При последующем движении поршня 3 к верхней мертвой точке на четвертом такте впускной 7 и выпускной 8 клапаны остаются закрытыми, производят дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке через форсунку 9 в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивают нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. На пятом такте под воздействием высокой температуры продуктов сгорания и значительного роста давления осуществляют парообразование нейтрализующей жидкости, нейтрализацию отработавших работавших газов и дожигание частиц топлива, вследствие чего совершается второй рабочий ход. На шестом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывают выпускной клапан 8 и производят выброс из цилиндра 2 в атмосферу нейтрализованных продуктов сгорания с частицами пара. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании (см. фиг. 2) осуществляют следующим образом. Внутреннее пространство цилиндра 2 на первом такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняют воздухом, поступающим через открытый впускной клапан 7, выпускной клапан 8 закрыт. В последующем на втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывают, производят сжатие воздушной смеси. При подходе поршня 3 к верхней мертвой точке в надпоршневое пространство цилиндра 2 через форсунку 11 впрыскивают топливо, которое вследствие высоких давления и температуры воспламеняется, при сгорании воздействует на поршень 3, совершающий на третьем такте рабочий ход. На четвертом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке впускной 7 и выпускной 8 клапаны остаются закрытыми, производят дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а в момент подхода поршня 3 к верхней мертвой точке через форсунку 9 в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивают нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. На пятом такте под воздействием высокой температуры продуктов сгорания и значительного роста давления осуществляют парообразование нейтрализующей жидкости, нейтрализацию отработавших газов и дожигание частиц топлива, вследствие чего совершается второй рабочий ход. На шестом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывают выпускной клапан 8 и производят выброс из цилиндра 2 в атмосферу нейтрализованных продуктов сгорания с частицами пара. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании осуществляют следующим путем (см. фиг. 3). Первый, второй, третий, пятый и шестой такты производят так же, как и в описанном выше втором способе работы. В конце четвертого такта в надпоршневое пространство цилиндра 2 через комбинированную форсунку 12, например, с двумя соплами, впрыскивают топливо и нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или топливо и нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. При работе двигателя по предлагаемому способу соотношение оборотов коленчатого и распределительного валов будет соответствовать 3:1, а именно за три оборота коленчатого распределительный вал будет совершать один оборот. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания при внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) работает следующим образом. На первом такте через механизм для подачи топлива, выполненный в виде впускного клапана 7, внутреннее пространство цилиндра 2 при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняется топливовоздушной смесью. Выпускной клапан 8 закрыт. На втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывается. Производится сжатие топливовоздушной смеси и при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке — воспламенение смеси от свечи зажигания 10. На третьем такте поршень 3 движется к нижней мертвой точке, топливо сгорает и совершается рабочий ход. Далее на четвертом такте поршень 3 движется к верхней мертвой точке, впускной 7 и выпускной 8 клапаны закрыты, производится дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивается форсункой 9 нейтрализующая жидкость или нейтрализующая жидкость в смеси с малотоксичным топливом. На пятом такте совершается второй рабочий ход, а на шестом — при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан 8 и нейтрализованные продукты сгорания с частицами пара вытесняются из цилиндра 2 в атмосферу. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании (см. фиг. 3) работает следующим образом. На первом, втором, третьем, пятом и шестом тактах работа двигателя происходит так же, как и в описанном выше варианте двигателя с внутренним смесеобразованием по фиг. 2. В конце четвертого такта в надпоршневое пространство цилиндра 2 комбинированной форсункой 12 впрыскиваются топливо и нейтрализующая жидкость или топливо и нейтрализующая жидкость в смеси с малотоксичным топливом. Таким образом, предлагаемые способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и варианты его конструктивного выполнения позволяют повысить эффективный КПД двигателя, снизить шум при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшить их токсичность.

Формула изобретения

1. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, включающий впуск в цилиндр воздуха на первом такте, сжатие на втором такте, впрыск топлива в сжатый воздух, воспламенение и сжигание топлива, расширение продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом такте вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара, отличающийся тем, что в надпоршневое пространство впрыскивают жидкость в конце четвертого такта, в качестве жидкости используют нейтрализующую жидкость или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, которая нейтрализует отработавшие газы. 2. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу и механизм для подачи топлива в цилиндр, отличающийся тем, что при внешнем смесеобразовании он снабжен форсункой для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. 3. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу, механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительную форсунку для впрыска жидкости, отличающийся тем, что механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительная форсунка выполнены в виде комбинированной форсунки для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Двигатели будущего: чувство такта — журнал За рулем

Умы изобретателей неустанно рождают альтернативные конструкции традиционных агрегатов. Чаще всего это один из главных узлов автомобиля — двигатель. Отделим реальность от утопии?

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

Все схемы открываются в полный размер по клику.

ВСТРЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.

Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.

В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.

Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».

Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.

РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.

Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию смеси — например, с уменьшением выхода NOx на 80% в сравнении с этим же показателем для традиционного ДВС. Заодно утверждают, что SCC на 25% экономичнее равных по мощности атмосферных моторов. Однако лишний цилиндр — это дополнительная масса, увеличение габаритов, возрастающие

Шесть-тактный двигатель — Six-stroke engine

Термин двигатель шесть-тактный был применен к ряду альтернативных двигателей внутреннего сгорания конструкций , которые пытаются улучшить на традиционных двухтактных и четырехтактных двигателей. Заявленные преимущества могут включать в себя повышение топливной эффективности , снижение механической сложности и / или уменьшенные выбросы . Эти двигатели могут быть разделены на две группы в зависимости от количества поршней , которые способствуют шесть ударов.

В одной поршневой конструкции, двигатель захватывает потери тепла от четырехтактного Отто цикла или дизельного цикла и использует его для привода дополнительного питания и выпускной хода поршня в том же цилиндре , в попытке улучшить топливную эффективность и / или помогать при охлаждении двигателя. Поршни в этом типе шесть-тактный двигатель идти вверх и вниз три раза для каждого впрыска топлива. Эти конструкции используют либо пар или воздух в качестве рабочей жидкости для дополнительного рабочего хода.

Конструкции , в которых шесть ударов определяются взаимодействием между двумя поршнями более разнообразны. Поршни могут быть против в одном цилиндре или могут находиться в отдельных цилиндрах. Обычно один цилиндр делает два удара в то время как другие делает четыре удара , давая шесть поршневых движений за цикл. Второй поршень может быть использован для замены механизма клапана обычного двигателя, что может уменьшить сложность и механическую включить повышенную степень сжатия за счет устранения точек доступа , которые могли бы ограничить сжатие. Второй поршень также может быть использован для повышения степени расширения, расцепления его от степени сжатия. Увеличение степени расширения, таким образом , может повысить термодинамическую эффективность аналогичным образом к Miller или Atkinson цикла.

типы двигателей

Single-поршневые конструкции

Эти конструкции используют один поршень в цилиндр, как обычный двух- или четырехтактным двигателем. Вторичная недетонирующая жидкость нагнетает в камеру, а также остатки тепло от сгорания приводит к его расширению в течение второго рабочего хода, за которым следует второй тактом выпуска.

Гриффин шесть-тактный двигатель

В 1883 году, Ванна инженер Сэмюэль основанного Гриффин был создан производителем паровых и газовых двигателей. Он хотел , чтобы произвести двигатель внутреннего сгорания, но без оплаты расходов на лицензирование Отто патентов. Его решение разработать «патент золотник» и один действующий двигатель шесть-тактный , используя его. К 1886 году, шотландский паровоз создатель Dick, Kerr & Co. видел будущее в крупных нефтяных двигателей и лицензию на патенты Griffin. Это были двойное действие, тандемные двигатели и продаются под названием «Килмарнок». Основной рынок для двигателя Griffin был в производстве электроэнергии, где они разработали репутацию счастливо работаю свет в течение длительного времени, а потом вдруг в состоянии взять большой спрос на электроэнергию. Их большая тяжелая конструкция не устраивала их мобильное использование, но они были способны сжигать более тяжелые и более дешевые сорта нефти. Ключевой принцип «Griffin Simplex» был подогреваемый выхлопную рубашкой внешнего равновесного типа, в который распыляется топливо. Температуру поддерживали около 550 ° F (288 ° C), достаточно , чтобы физически vapourise масло , но не разбить его химическим путем . Эта фракционная перегонка поддерживает использование тяжелых нефтяных топлив, негодных гудронов и битумов выделения в равновесном типе. Горячий термометр зажигание было использовано, который Гриффин назвал «catathermic воспламенителя», небольшую изолированную полость , соединенной с камерой сгорания. Спрей инжектор имел регулируемое внутреннее сопло для подачи воздуха, окруженный кольцевым кожухом для масла, как масло и воздух , поступающий при 20 фунтов на квадратный дюйм (140 кПа) давления, и регулируется с помощью губернатора. Гриффин вышел из бизнеса в 1923 году только два известных примеров Griffin шесть-тактный двигатель выжить. Один находится в музее Энсон Engine . Другой был построен в 1885 году и в течение нескольких лет был в Бирмингеме музей науки и техники , но в 2007 году он вернулся в Бат и музей Бата на рабочем месте .

Дайер шесть-тактный двигатель

Леонард Дайер изобрели внутреннего сгорания воды впрыска двигатель с шестью обводки в 1915 году, очень похожий на дизайн Crower (см ниже). Дюжина других подобных патенты были выпущены с тех пор.

Особенности двигателя шесть-тактных Дайер:

• Нет системы охлаждения требуется
• Повышает расход топлива типичного двигателя
• Требуется запас чистой воды, чтобы действовать в качестве среды для второго рабочего хода.
• Извлекает дополнительную мощность от расширения пара.

Bajulaz шесть-тактный двигатель

Bajulaz шесть-тактный двигатель похож на двигатель внутреннего сгорания регулярного в дизайне. Есть, однако, изменения в головке блока цилиндров, с двумя дополнительными камерами фиксированной емкости: в камере сгорания и воздушной камеры предварительного нагрева выше каждого цилиндра. Камера сгорания получает заряд нагретого воздуха из цилиндра; впрыск топлива начинает изохорический (постоянный объем) сжигания, что повышает тепловую эффективность по сравнению с ожогом в цилиндре. Высокое давление достигается затем выбрасывается в цилиндр , чтобы работать питание или расширение инсульта. В то же время, вторую камеру, которая одеяла в камеру сгорания, имеет содержание воздух , нагретый до высокой степени тепла , проходящего через стенку цилиндра. Этот нагретый сжатый воздух и затем используются для питания дополнительного хода поршня.

Заявленные преимущества двигателя включают в себя снижение расхода топлива по меньшей мере на 40%, два удара расширения в шести ударов, возможность использования мульти-топлива, а также значительное снижение загрязнения .

Bajulaz шесть-тактный двигатель был изобретен в 1989 году Роджером Bajulaz компании Bajulaz SA, базирующаяся в Женеве , Швейцария ; он имеет патент США 4,809,511 и патент США 4,513,568 .

В шесть-тактных особенности Bajulaz двигателя Заявленные являются:

• Снижение расхода топлива по меньшей мере на 40%
• Два расширения (работа) инсульты в шести ударов
• Мультитопливо, включая сжиженный нефтяной газ
• Резкое уменьшение загрязнения воздуха
• Затраты сопоставимы с четырехтактным двигателем

Velozeta шесть-тактный двигатель

В Velozeta двигателя, свежий воздух впрыскивается в цилиндр во время такта выпуска, который расширяется под действием тепла и , следовательно , оказывает давление на поршень вниз в течение дополнительного хода. В перекрывается клапан были удалены, и два дополнительных штрихов с помощью инжекции воздуха обеспечивают для лучшей газовой продувки . Двигатель , кажется, показывает снижение на 40% расхода топлива и резкое снижение загрязнения воздуха. Его отношение мощности к весу немного меньше , чем у бензинового двигателя с четырехтактным двигателем. Двигатель может работать на разных видах топлива, начиная от бензина и дизельного топлива для сжиженного нефтяного газа . Измененный двигатель показывает снижение загрязнения окиси углерода на 65% по сравнению с двигателем четырехтактного двигателя , из которого он был разработан. Двигатель был разработан в 2005 году группой студентов машиностроительных, г — н У Krishnaraj, г — н Boby Себастьян, г — н Арун Наир и г — н Аарон Джозеф Джордж из инженерного колледжа, Тривандрум .

NIYKADO шесть-тактный двигатель

Этот двигатель был спроектирован, разработан и запатентован Chanayil Cleetus Анил, из Коти , Индия, в 2012 году проводит индийский патент номер IN252642, предоставленного IPIndia 25 мая 2012 года имя двигателя берется из названия своей компании , NIYKADO Motors. Двигатель прошел предварительный раунд испытаний полного дросселя на автомобильной исследовательской ассоциации Индии (Arai), Пуна. Изобретатель утверждает этот двигатель «составляет 23 процентов меньше топлива по сравнению со стандартным четырехтактным двигателем» и что это «очень низко на загрязнение».

Crower шесть-тактный двигатель

В шести-тактный двигатель прототипа в Соединенных Штатах Брюса Crower, вода впрыскивается в цилиндр после такта выпуска и мгновенно превратилась в пар , который расширяется и заставляет поршень вниз в течение дополнительного рабочего хода. Таким образом, отходящее тепло , что необходима система воздушного или водяного охлаждения для выпуска в большинстве двигателей захвачен и положить в использовании вождения поршень. Crower подсчитали , что его конструкция позволит сократить расход топлива на 40%, производя такую же выходную мощность при более низкой скорости вращения. Вес , связанный с системой охлаждения может быть устранен, но это будет уравновешено потребностью в емкости для воды в дополнении к обычному топливному баку.

Crower шесть-тактный двигатель был экспериментальный проект , который привлек к себе внимание средств массовой информации в 2006 году из — за интервью на 75-летний американский изобретатель , который подал заявку на патент на его конструкцию. Это заявка на патент была впоследствии отказались.

Оппозитный-поршневые конструкции

Эти конструкции используют два поршня на цилиндр работает с различной скоростью, с встречающими сгорания между поршнями.

голова Beare

Этот проект был разработан Malcolm Бир из Австралии . Технология сочетает в себе четырехтактный двигатель нижний конец с оппозитными поршнями в головке блока цилиндров , работающих на половину циклической скорости нижнего поршня. Функционально, второй поршень заменяет механизм клапана обычного двигателя. Заявленные преимущества включают в себя увеличение на 9% в мощности, а также улучшение термодинамическую эффективность за счет увеличенной степени сжатия позволило за счет исключения горячего выпускного клапана.

M4 + 2

+ 2 двигатель рабочего цикла анимация M4

Идея была разработана в Силезском технологическом университете, Польша, под руководством д-ра Адам Ciesiołkiewicz. Он получил патент номер факса 195052 Патентным ведомством Польши.

М4 + 2 двигатели имеют много общего с Бира-головки двигателей , сочетающий в себе два противоположных поршней в том же цилиндре. Один поршень работает на половину циклической скорости другого, но в то время как основная функция второго поршня в Бира-головки двигателя является замена механизма клапана обычного четырехтактного двигателя, М4 + 2 принимает принцип один шаг в дальнейшем. Работа двигателя сгорания с двойным поршнем основана на сотрудничестве обоих модулей. Изменение нагрузки воздуха происходит в секции двухтактного двигателя. Поршень секции четырехтактного является системой обмена пособничества нагрузки воздуха, работает как система клапанов. Цилиндр заполнен воздухом или воздушно-топливной смеси. Процесс наполнения происходит при избыточном давлении в системе впуска слайдов. Выхлопные газы удаляются как в классическом двухтактном двигателе, выхлопное окно в цилиндре. Топливо подается в цилиндр с помощью системы впрыска топлива. Зажигание осуществляется двумя свечами зажигания. Эффективная выходная мощность двойного поршневого двигателя передается двумя коленчатыми валами. Характерной особенностью этого двигателя является возможность непрерывного изменения мощности цилиндра и степени сжатия во время работы двигателя за счет изменения расположения поршня. Механические и термодинамические модели были предназначены для двойных поршневых двигателей, которые позволяют разработать новый теоретический термодинамический цикл для сгорания двойных поршней двигателя внутреннего.

Принцип работы двигателя объясняется в двух- и четырехтактных двигателей статьи.

Другие конструкции два-поршневые

Поршневой двигатель-зарядного

В этом двигателе, аналогичны по конструкции головки Бира, «поршень зарядного устройство» заменяет систему клапанов. Зарядное устройство поршень заряжает главный цилиндр и одновременно регулирует входное и выходное отверстие, что приводит к без потери воздуха и топлива в выхлопных газах. В главном цилиндре, имеет место каждый поворот , как в сгорания двухтактного двигателя и смазки , как в четырехтактных . Впрыск топлива может иметь место в зарядном устройстве поршня, в газовой передаче канале или в камере сгорания. Кроме того , можно заряжать два рабочих цилиндра с одним поршневым устройством. Сочетание компактной конструкции для камеры сгорания вместе с без потери воздуха и топлива , как утверждается , чтобы дать двигателю больший крутящий момента, больше мощности и лучший расход топлива. Преимущество меньшего количества подвижных деталей и конструкции , как утверждается, приведет к снижению затрат на производство. Хорошо для гибридной технологии и стационарных двигателей. Двигатель утверждал, что подходит для альтернативных видов топлива, так как нет никакой коррозии или отложения оставили на клапанах. Шесть ударов являются:

1. аспирация
2. предварительное сжатие
3. транспорт газа
4. компрессия
5. Зажигание
6. Выброс.

Это изобретение Helmut Kottmann из Германии, работая на 25 лет от MAHLE GmbH поршня и цилиндра конструкции. патенты США Kottman в 3921608 и 5755191, перечислены ниже.

Ilmor / Schmitz Пять-Stroke

Этот дизайн был изобретен бельгийским инженером Gerhard Schmitz, и был прототип по Ilmor Engineering.

Эти конструкции используют два (или 4, 6, 8) цилиндры с обычным Отто четырехтактного цикла. Дополнительный поршень (в его собственном цилиндре) разделяется двумя цилиндрами с циклом Отто. Выхлопные газы из цилиндра Отто цикл направляются в общем цилиндр, где он расширяется генерацией дополнительной работы. Это в некоторых отношениях аналогичны работе парового двигателя соединения, причем цилиндры цикла Отто являются этапом высокого давления и общим цилиндром стадии низкого давления. Работа двигателя, таким образом:

НР1 (Отто)	LP (общий)	НР2 (Отто)
выпускной	Разложение (мощность)	компрессия
потребление	выпускной	мощность
компрессия	Разложение (мощность)	выпускной
мощность	выпускной	потребление

Разработчики считают, что это дизайн пять-тактный, относительно одновременного хода выпуска HP и LP такте расширения в один ход. Такая конструкция обеспечивает более высокую эффективность использования топлива за счет более высокой общей степень расширения объединенных цилиндров. Компенсирующие коэффициенты, сопоставимые с дизельными двигателями может быть достигнуто, в то же время используя топливо (бензин) топливо. Пять-тактные двигатели якобы легче и имеют более высокую плотность мощности, чем дизельные двигатели.

Revetec двигатели

Эти двигатели внутреннего сгорания , контролируемые , разработанные Брэдли Howell-Смита австралийской фирмы Revetec Holdings Pty Ltd, используют противоположные пары поршней для приведения в действие пары вращающихся в противоположных направлениях три-лопастные кулачки через подшипники. Эти элементы заменить обычный коленчатый вал и шатунами, что позволяет движение поршней чисто осевого, так что большая часть энергии в противном случае тратится на боковом движении шатуны эффективно передается на выходной вал. Это дает шесть силовых ударов за один оборот вала (распространения через пару поршней). Независимая Определялась BSFC из X4v2 прототипа бензинового двигателя Revetec по адресу 212g / кВт-ч ( что соответствует энергетической эффективности 38,6%). Любое четное количество поршней может быть использовано, в оппозитных или X конфигурациях; три лопастей кулачков могут быть заменены любым другим нечетным числом больше единицы; и геометрия кулачков может быть изменена , чтобы удовлетворить потребности целевых видов топлива и применения двигателей. Такие варианты могут иметь десять или более ходов за цикл.

Родственные патенты

Связанные патенты США

• 1217788 внутреннего сгорания и паровой двигатель 27 февраля 1917 г. Уго Ф. Лидткекажется, один из первыхчтобы рассмотреть чередуя внутреннего сгорания и инжекции пара в камеру сгорания.
• 1339176 Двигатель внутреннего сгорания 4 мая 1920 года Леонард Х. Дайер изобрел первый 6-тактный внутреннего сгорания / вода впрыска двигателя в 1915 году.
• 2209706 Двигатель внутреннего сгорания 30 июля 1940
• 3921608 двигатель внутреннего сгорания Двухтактного 25 ноября 1975
• 3964263 Шесть циклов горения и испарение жидкости двигателя 22 июня 1976
• 4143518 внутреннего сгорания и паровой двигатель 13 марта 1979
• 4301655 Сочетание сгорания и паровой двигатель внутреннего 24 ноября 1981
• 4433548 Сочетание сгорания и паровой двигатель внутреннего 28 февраля 1984
• 4489558 двигатель внутреннего сгораниясоединение и способ его использования 25 декабря 1984
• 4489560 двигатель внутреннего сгораниясоединение и способ его использования 25 декабря 1984
• 4736715 Двигателя с циклом шесть-тактным, переменной степенью сжатия, и постоянным ходом 12 апреля 1988
• 4917054 двигатель внутреннего сгоранияшесть-тактный 17 апреля 1990
• 4924823 Шесть-тактный двигатель внутреннего сгорания 15 мая 1990
• 5755191 двигателя внутреннего сгорания Двухтактного с зарядным цилиндром 26 мая 1998
• 6253745 Множественные тактный двигательимеющее топливо и пару зарядов 3 июля 2001
• 6311651 двигатель внутреннего сгораниякомпьютерным управлением шесть-тактный и способ его эксплуатации 6 ноября 2001
• 6571749 цикл двигателякомпьютерным управлением шесть-тактный внутреннего сгорания и способ его эксплуатации 3 июня 2003
• 7021272 Компьютер выработки электроэнергии контролируется несколькими тактовый цикл сборки и способ работы 4 апреля 2006

Связанные индийские патенты

• В патенте 252642 Шесть Stroke двигателя 25 мая 2012

Близкие по теме Польские патенты

• Бюллетень патентного ведомства Польши, № 12 (664) 1999 р. 53, в патенте. Нет P323508 «рабочий принцип внутреннего сгорания двигателя multistroke» (Антонио Gnoinski, конструктор из Bedzin, Польша)

Рекомендации

внешняя ссылка

Пятитактный роторный двигатель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 марта 2019; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 марта 2019; проверки требуют 2 правки.

Пятитактный роторный двигатель — роторный двигатель с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с использованием такого же простого вращательного движения уплотнительных элементов.

Впервые такая схема расширительной машины в виде насоса была описана британским изобретателем Д. Эвом в 1820-х годах и опубликована в английской книге Т. Юбанка в 1850 году «Гидравлические и другие машины».

Первую известную и реально действующую машину на этом принципе создал русский инженер-механик из Санкт-Петербурга Н. Н. Тверской в 1880-х годах. Его паровая «коловратная машина» (паровой роторный двигатель) ставился на паровые катера, вращал динамо-машины и даже, работая со сжатым аммиаком, приводил в движение «подводную миноноску» (подводную лодку) конструкции Н. Н. Тверского, на которой сам инженер опускался в воды Финского залива. Паровая машина Н. Н. Тверского стояла даже на императорской паровой яхте «Штандарт». Однако потом эти двигатели по непонятной причине были забыты и не получили в России, да и в мире, дальнейшего развития.

В XX веке с появлением двигателя внутреннего сгорания производились попытки приспособить такую схему роторного двигателя к осуществлению циклов двигателя внутреннего сгорания. Например, в специальной технической литературе европейских стран и США середины XX века описаны схемы двигателей конструкции Ф. Унзина и С. Беймана, которые пытались развить именно эту схему роторных машин применительно к режиму работы двигателя внутреннего сгорания. Однако эти попытки были явно неудачными и о реализации этих схем в металле ничего неизвестно.

Идея разделить шиберные колеса сжатия и расширения (возможно, на несколько колес последовательного расширения) витает в воздухе давно, но только в последние десятилетия обретает технологическую возможность стать сравнимой по эффективности и энергоплотности с турбиной такого же массогабарита, однако, все же, при худшем тепловом режиме не только рабочих элементов, но и корпусных частей. Также, в отличие от турбин, такая модель объемного ДВС требует либо значительной циркуляции жидкого несгораемого уплотнителя, либо ввода через шиберный вал и стенки корпуса тяжёлых топливных фракций (масел, мазутов и т. п.).

Сомнительным преимуществом такого ДВС перед турбиной может стать его простота в фазе разработки, относительная всеядность по топливам и чуть меньшая, чем у турбин, стоимость при производстве в малом габарите. В любом случае, такой ДВС не может превысить в эффективности дизельный двигатель.

Единственное реальное преимущество подобного ДВС перед дизельным — относительная тишина работы, что, впрочем, спорно для больших мощностей и малых оборотов.

Российским инженером И. Ю. Исаевым в 2009 году предложена схема реализации циклов двигателя внутреннего сгорания в конструктивной компоновке данного типа роторных машин, отличающаяся от предложенного ранее. Главным отличием этого изобретения является вынесение в отдельные конструктивно обособленные камеры технологического цикла «горение рабочей смеси — образование газов горения высокого давления». То есть привычный для всех типов двигателей внутреннего сгорания такт «горение — расширение» разделён на два технологических процесса «горение» и «расширение», реализуемые в разных рабочих камерах двигателя. В двигателе в различных конструктивных объёмных камерах последовательно реализуются следующие технологические такты:

1.  всасывание рабочей смеси.
2.  сжатие рабочей смеси.
3.  поджиг и горение рабочей смеси.
4.  расширение рабочих газов.
5.  выпуск отработавших газов.

• Т. Юбанк. Гидравлические и другие машины. — 1850 (на английском языке).
• Записки Русского Императорского Технического общества, 1885.
• Е. Акатов, В. Бологов и др. Судовые роторные двигатели, 1967.