Seks takts motor - Six-stroke engine

Begrepet sekstakers motor har blitt brukt på en rekke alternative forbrenningsmotordesign som prøver å forbedre tradisjonelle totakts- og firetaktsmotorer . Påståtte fordeler kan omfatte økt drivstoffeffektivitet , redusert mekanisk kompleksitet og/eller reduserte utslipp . Disse motorene kan deles inn i to grupper basert på antall stempler som bidrar til de seks slagene.

I enkeltstempelutformingene fanger motoren opp varmen som går tapt fra Otto-syklusen eller dieselsyklusen med fire takter og bruker den til å drive et ekstra kraft- og eksoslag av stempelet i den samme sylinderen i et forsøk på å forbedre drivstoffeffektiviteten og/ eller bistå med motorkjøling. Stemplene i denne typen seks-takts motor går opp og ned tre ganger for hver innsprøytning av drivstoff. Disse designene bruker enten damp eller luft som arbeidsvæske for det ekstra kraftslaget.

Designene der de seks slagene bestemmes av samspillet mellom to stempler er mer mangfoldige. Stemplene kan være motsatt i en enkelt sylinder eller kan ligge i separate sylindere. Vanligvis gjør en sylinder to slag mens den andre gjør fire slag, noe som gir seks stempelbevegelser per syklus. Det andre stemplet kan brukes til å erstatte ventilmekanismen til en konvensjonell motor, noe som kan redusere mekanisk kompleksitet og muliggjøre et økt kompresjonsforhold ved å eliminere hotspots som ellers ville begrense kompresjon. Det andre stemplet kan også brukes til å øke ekspansjonsforholdet , frakoble det fra kompresjonsforholdet. Å øke ekspansjonsforholdet på denne måten kan øke den termodynamiske effektiviteten på lignende måte som Miller eller Atkinson -syklusen.

Motortyper

Enkeltstempel design

Disse designene bruker et enkelt stempel per sylinder, som en konvensjonell to- eller firetaktsmotor. En sekundær, ikke -detonerende væske injiseres i kammeret, og gjenværende varme fra forbrenning får den til å ekspandere for et andre kraftslag etterfulgt av et andre eksosslag.

Griffin seks-takts motor

Kerr -motoren ved Anson Engine Museum

I 1883 var den Bath -baserte ingeniøren Samuel Griffin en etablert produsent av damp- og gassmotorer. Han ønsket å produsere en forbrenningsmotor, men uten å betale lisensieringskostnadene for Otto -patentene. Løsningen hans var å utvikle en "patentglideventil" og en enkeltvirkende seksslagsmotor som bruker den. I 1886 så den skotske damplokomotivmakeren Dick, Kerr & Co. en fremtid i store oljemotorer og lisensierte Griffin -patentene. Disse var dobbeltvirkende, tandem-motorer og ble solgt under navnet "Kilmarnock". Et stort marked for Griffin -motoren var innen elektrisitetsproduksjon, hvor de utviklet et rykte for å lyse godt i lange perioder, og plutselig kunne ta opp et stort behov for strøm. Deres store, tunge konstruksjon passet dem ikke til mobil bruk, men de var i stand til å brenne tyngre og billigere oljekvaliteter. Hovedprinsippet for "Griffin Simplex" var en oppvarmet, eksosmantlet ekstern fordamper, der drivstoffet ble sprøytet inn. Temperaturen ble holdt rundt 288 ° C, tilstrekkelig til å fordampe oljen fysisk, men ikke for å bryte den ned kjemisk. Denne brøkdestillasjonen støttet bruk av tungt oljebrensel, de ubrukelige tjærene og asfalter som skilte seg ut i fordamperen. Varmpære tenning ble brukt, som Griffin kalte "katatermisk tenner", et lite isolert hulrom som er koblet til brennkammeret. Sprøyteinjektoren hadde en justerbar indre dyse for lufttilførselen, omgitt av et ringformet hus for oljen, både olje og luft som kom inn ved 20 psi (140 kPa) trykk, og ble regulert av en regulator. Griffin gikk av drift i 1923. Bare to kjente eksempler på en Griffin-seksslagsmotor overlever. Den ene er i Anson Engine Museum . Den andre ble bygget i 1885 og var i noen år i Birmingham Museum of Science and Technology , men i 2007 kom den tilbake til Bath og Museum of Bath at Work .

Dyer sekstakers motor

Leonard Dyer oppfant en sekstakt, forbrenning, vanninjeksjonmotor i 1915, veldig lik Crowers design (se nedenfor). Et titalls flere lignende patenter har blitt utstedt siden.

Dyers seks-takts motor har:

  • Ingen kjølesystem nødvendig
  • Forbedrer drivstofforbruket til en typisk motor
  • Krever tilførsel av rent vann for å fungere som medium for det andre kraftslaget.
  • Trekker ut ekstra kraft fra ekspansjon av damp.

Bajulaz sekstakers motor

Bajulaz-seksslagsmotoren ligner en vanlig forbrenningsmotor i utformingen, men det ble gjort endringer i sylinderhodet, med to ekstra faste kapasitetskamre: et forbrenningskammer og et luftforvarmingskammer over hver sylinder. Brennkammeret mottar en ladning med oppvarmet luft fra sylinderen; injeksjonen av drivstoff begynner en isokorisk (konstant volum) forbrenning, noe som øker termisk effektivitet sammenlignet med en forbrenning i sylinderen. Det oppnådde høytrykket slippes deretter inn i sylinderen for å arbeide med kraften eller ekspansjonsslaget. I mellomtiden får et annet kammer, som dekker forbrenningskammeret, luftinnholdet oppvarmet i høy grad av varme som passerer gjennom sylinderveggen. Denne oppvarmede og trykkluften brukes deretter til å drive et ekstra slag av stempelet.

De påståtte fordelene med motoren inkluderer reduksjon i drivstofforbruk med minst 40%, to ekspansjonsslag på seks slag, mulighet for bruk av flere drivstoff og en dramatisk reduksjon i forurensning .

Bajulaz seks-takts motor ble oppfunnet i 1989 av Roger Bajulaz fra Bajulaz SA selskapet, basert i Genève , Sveits ; den har US Patent 4,809,511 og US Patent 4,513,568 .

Bajulaz seks-takts motoregenskaper som hevdes er:

  • Reduksjon i drivstofforbruk med minst 40%
  • To ekspansjons (arbeid) slag i seks slag
  • Multifuel, inkludert flytende petroleumsgass
  • Dramatisk reduksjon av luftforurensning
  • Kostnader som er sammenlignbare med en firetaktsmotor

Velozeta sekstakers motor

I en Velozeta -motor blir frisk luft sprøytet inn i sylinderen under eksosslaget, som ekspanderer med varme og derfor tvinger stemplet ned for et ekstra slag. Ventiloverlappene er fjernet, og de to ekstra slagene som bruker luftinjeksjon gir bedre gassfjernelse . Motoren ser ut til å vise 40% reduksjon i drivstofforbruk og dramatisk reduksjon i luftforurensning. Sin strøm-til-vektforholdet er litt mindre enn den for en firetakts bensinmotor. Motoren kan kjøre på en rekke drivstoff, alt fra bensin og diesel til LPG . En endret motor viser en 65% reduksjon i karbonmonoksidforurensning sammenlignet med firetaktsmotoren den ble utviklet fra. Motoren ble utviklet i 2005 av et team av maskintekniske studenter, U Krishnaraj, Boby Sebastian, Arun Nair og Aaron Joseph George fra College of Engineering, Trivandrum .

NIYKADO seks-takts motor

Denne motoren ble utviklet av Chanayil Cleetus Anil, fra Cochin, India, som patenterte designet i 2012. Navnet på motoren er hentet fra navnet på selskapet hans, NIYKADO Motors. Motoren gjennomgikk en innledende runde med full-gasstester ved Automotive Research Association of India, Pune. Oppfinneren hevder at denne motoren "er 23% mer drivstoffeffektiv sammenlignet med en konvensjonell firetaktsmotor", og at den er "veldig lav forurensning".

Anil, en mekaniker, utviklet NIYKADO -motoren i løpet av mer enn 15 år. Motoren ble først testet i 2004 og Anil søkte om patent i 2005. Han hevder at designet gir drastisk mindre forurensning og at bruk i bilindustrien kan føre til "utslippsfri mobilitet".

Motorfunksjon:

De forskjellige slagene er:

  1. Inntaksslag
  2. Kompresjonsslag
  3. Kraftslag
  4. Eksoslag
  5. Luftinntak
  6. Luftutblåsning

Motoren har fire ventiler:

  1. Luft-drivstoffinntaksventil
  2. Innblåsningsventil kun for luft
  3. Forbrenningsavtrekksventil
  4. Avgassventil kun for luft

Inntaksslag: I dette slaget beveger stemplet seg fra topp dødpunkt (TDC) til nedre dødpunkt (BDC). Inntaksventilen åpnes og luft-drivstoffblandingen kommer inn i sylinderen.

Kompresjonsslag: Stempelet beveger seg fra BDC til TDC, og alle ventiler er stengt.

Kraftuttak: Tennpluggen tenner luft-drivstoffblandingen. Stempelet beveger seg fra TDC til BDC, mens alle ventiler forblir lukket.

Eksoslag: Stempelet beveger seg fra BDC til TDC mens eksosventilen åpnes, slik at avgasser kan komme ut av sylinderen.

Luftinntaksslag: Luftinntaksventilen åpnes mens stempelet beveger seg fra TDC til BDC og trekker frisk luft fra atmosfæren inn i sylinderen. Denne luften blandes med eventuell gjenværende eksos eller uforbrent drivstoff, mens du kjøler sylinderens innside.

Luftavgasslag: Luftutblåsningsventilen åpnes mens stempelet beveger seg fra BDC til TDC. Frisk luft og mesteparten av det resterende drivstoffet og eksosen forlater sylinderen. Anil hevder at dette skaper en friskere atmosfære inne i sylinderen før neste luft-drivstoffinntaksslag, hjelper motoren til å brenne nesten 100% av luft-drivstoffblandingen og reduserer skadelige utslipp (inkludert en 98% reduksjon i karbonmonoksidutslipp) .

Crower seks-takts motor

I en seks-takts motor prototypet i USA av Bruce Crower, injiseres vann i sylinderen etter eksosslaget og blir øyeblikkelig omgjort til damp , noe som ekspanderer og tvinger stemplet ned for et ekstra kraftslag. Dermed blir spillvarme som krever at et luft- eller vannkjølesystem tømmes i de fleste motorer fanget opp og tatt i bruk for å drive stempelet. Crower estimerte at designet hans ville redusere drivstofforbruket med 40% ved å generere samme effekt ved lavere rotasjonshastighet. Vekten forbundet med et kjølesystem kan elimineres, men det vil bli balansert av behovet for en vanntank i tillegg til den normale drivstofftanken.

Crower seks-takts motor var en eksperimentell design som vakte medieoppmerksomhet i 2006 på grunn av et intervju gitt av den 75 år gamle amerikanske oppfinneren , som har søkt om patent på designet hans. Denne patentsøknaden ble deretter henlagt.

Motstander med stempel

Disse designene bruker to stempler per sylinder som opererer med forskjellige hastigheter, med forbrenning mellom stemplene.

Beare hode

Dette designet ble utviklet av Malcolm Beare fra Australia . Teknologien kombinerer en firetakts bunnende med en motsatt stempel i sylinderhodet som arbeider med halve sykliske hastigheten til bunnstemplet. Funksjonelt erstatter det andre stemplet ventilmekanismen til en konvensjonell motor. Påståtte fordeler inkluderer en 9% økning i effekt og forbedret termodynamisk effektivitet gjennom et økt kompresjonsforhold muliggjort ved eliminering av den varme eksosventilen.

M4+2

M4+2 -motorens arbeidssyklusanimasjon

Ideen ble utviklet ved Silesian University of Technology , Polen, under ledelse av dr inż. Adam Ciesiołkiewicz . Det ble tildelt patent nr. 195052 av det polske patentkontoret.

M4+2-motorene har mye til felles med Beare-head-motorene , og kombinerer to motsatte stempler i samme sylinder. Det ene stemplet fungerer med halvparten av den sykliske hastigheten til det andre, men mens hovedfunksjonen til det andre stemplet i en Beare-head-motor er å erstatte ventilmekanismen til en konvensjonell firetaktsmotor, tar M4+2 prinsippet ett trinn lengre. Dobbeltstempelforbrenningsmotorens arbeid er basert på samarbeidet mellom begge modulene. Luftbelastningsendringen skjer i totaktsdelen av motoren. Stempelet i firetaktseksjonen er et hjelpesystem for luftvekslingsutveksling, som fungerer som et ventilsystem. Sylinderen er fylt med luft eller med en luft-drivstoffblanding. Fyllingsprosessen finner sted ved overtrykk av skyveinnløpssystemet. Eksosgassene fjernes som i den klassiske totaktsmotoren, av eksosvinduer i sylinderen. Drivstoffet tilføres sylinderen av et drivstoffinnsprøytningssystem. Tenningen skjer med to tennplugger. Den effektive effekten til dobbeltstempelmotoren overføres av to veivaksler. Det karakteristiske trekket ved denne motoren er en mulighet for kontinuerlig endring av sylinderkapasitet og kompresjonshastighet under motorarbeid ved å endre stempelets plassering. De mekaniske og termodynamiske modellene var ment for dobbeltstemplede motorer, som gjør det mulig å lage en ny teoretisk termodynamisk syklus for forbrenning med dobbeltstempler.

Arbeidsprinsippet til motoren er forklart i artikkelen om to- og firetaktsmotorer .

Andre design med to stempel

Stempel-ladermotor

I denne motoren, som har samme design som Beare -hodet, erstatter en "stempellader" ventilsystemet. Stempelladeren lader hovedsylinderen og regulerer samtidig innløpet og utløpsåpningen, noe som ikke fører til tap av luft og drivstoff i eksosen. I hovedsylinderen foregår forbrenning hver sving som i en totaktsmotor , mens smøring oppnås på samme måte som i en firetaktsmotor . Drivstoffinnsprøytning kan skje i stempelladeren, i gassoverføringskanalen eller i forbrenningskammeret. Det er også mulig å lade to arbeidssylindere med en stempellader. Kombinasjonen av kompakt design for forbrenningskammeret sammen med ingen tap av luft og drivstoff hevdes å gi motoren mer dreiemoment, mer kraft og bedre drivstoffeffektivitet. Fordelen med færre bevegelige deler og design hevdes å føre til lavere produksjonskostnader. Det påstås at motoren er egnet for alternative drivstoff siden det ikke er igjen korrosjon eller avleiringer på ventiler. De seks slagene er:

  1. Aspirasjon
  2. Forkomprimering
  3. Gassoverføring
  4. Komprimering
  5. Tenning
  6. Utkastelse.

Dette er en oppfinnelse av Helmut Kottmann fra Tyskland, mens han jobbet 25 år ved MAHLE GmbH stempel- og sylinderkonstruksjon. Kottmans amerikanske patenter 3921608 og 5755191 er oppført nedenfor.

Ilmor/Schmitz fem-takter

Dette designet ble oppfunnet av den belgiske ingeniøren Gerhard Schmitz, og har blitt prototypet av Ilmor Engineering.

Disse designene bruker to (eller fire, seks eller åtte) sylindere med en konvensjonell Otto firetaktsyklus. Et ekstra stempel (i sin egen sylinder) deles av de to Ottosyklus-sylindrene. Eksosen fra Otto-syklus sylinderen ledes inn i den delte sylinderen, hvor den utvides, og genererer ekstra arbeid. Dette ligner på noen måter driften av en sammensatt dampmaskin, med Ottosyklus-sylindrene som høytrykks-trinnet og den delte sylinderen lavtrykks-trinnet. Driften av motoren er:

HP1 (Otto) LP (delt) HP2 (Otto)
eksos utvidelse (kraft) kompresjon
inntak eksos makt
kompresjon utvidelse (kraft) eksos
makt eksos inntak

Designerne anser dette for å være et fem-takts design, med tanke på samtidig HP eksoslag og LP ekspansjonsslag som et enkelt slag. Denne konstruksjonen gir høyere drivstoffeffektivitet på grunn av det høyere totale ekspansjonsforholdet til de kombinerte sylindrene. Utvidelsesforhold som kan sammenlignes med dieselmotorer kan oppnås mens du fortsatt bruker bensin (bensin). Femtaktsmotorer skal angivelig være lettere og ha høyere effekttetthet enn dieselmotorer.

Revetec -motorer

De kontrollerte forbrenningsmotorene , designet av Bradley Howell-Smith fra det australske firmaet Revetec Holdings Pty Ltd, bruker motsatte stempler for å kjøre et par motroterende, treflikede kammer gjennom lagre. Disse elementene erstatter den konvensjonelle veivakselen og koblingsstengene, som gjør at stemplene kan bevege seg rent aksialt, slik at mesteparten av kraften som ellers går til spill på sidebevegelsen til stengene effektivt overføres til utgangsakselen. Dette gir seks kraftslag per omdreining av akselen (spredt over et par stempler). En uavhengig test målte det bremsespesifikke drivstofforbruket til Revetecs X4v2-prototype bensinmotor til 212g/kW-t (tilsvarende en energieffektivitet på 38,6%). Et hvilket som helst jevnt antall stempler kan brukes, i bokser- eller X -konfigurasjoner; de tre flikene i kammene kan erstattes av et annet oddetall større enn en; og geometrien til kammene kan endres for å passe behovene til måldrivstoffene og applikasjonene til motorene. Slike varianter kan ha 10 eller flere slag per syklus.

Relaterte patenter

Relaterte amerikanske patenter

  • 1217788 Forbrenning og dampmaskin 27. februar 1917. Hugo F. Liedtke ser ut til å være en av de første som tenkte på å veksle mellom forbrenning og dampinjeksjon i forbrenningskammeret.
  • 1339176 Forbrenningsmotor 4. mai 1920. Leonard H. Dyer oppfant den første 6-takts forbrennings-/vanninnsprøytningsmotoren i 1915.
  • 2209706 forbrenningsmotor 30. juli 1940
  • 3921608 Totakts forbrenningsmotor 25. november 1975
  • 3964263 Seks syklusers forbrennings- og væskedampningsmotor 22. juni 1976
  • 4143518 Forbrenning og dampmaskin 13. mars 1979
  • 4301655 Kombinasjon forbrenning og dampmaskin 24. november 1981
  • 4433548 Kombinasjon forbrenning og dampmaskin 28. februar 1984
  • 4489558 Sammensatt forbrenningsmotor og metode for bruk den 25. desember 1984
  • 4489560 Sammensatt forbrenningsmotor og metode for bruk den 25. desember 1984
  • 4736715 Motor med en seksslagssyklus , variabelt kompresjonsforhold og konstant slag 12. april 1988
  • 4917054 Seks-takts forbrenningsmotor 17. april 1990
  • 4924823 Seks-takts forbrenningsmotor 15. mai 1990
  • 5755191 Totakts forbrenningsmotor med ladesylinder 26. mai 1998
  • 6253745 Flerslagsmotor med drivstoff og dampladninger 3. juli 2001
  • 6311651 Datastyrt seks-takts forbrenningsmotor og dens driftsmåte 6. november 2001
  • 6571749 Datastyrt seks-takts forbrenningsmotor og dens driftsmåte 3. juni 2003
  • 7021272 Datastyrt flerslagssyklus kraftgenererende enhet og driftsmåte 4. april 2006

Relaterte indiske patenter

  • I patent 252642 Six Stroke Engine 25. mai 2012

Relaterte polske patenter

Referanser

Eksterne linker