六沖程發(fā)動機是內燃機的一項新發(fā)展,它對缸蓋和進排氣閥的操作采用了革命性設計,利用了部分散發(fā)的熱能去制造蒸汽以回收部分本來會損失的能量。有功率、扭矩增加,往復運動部件的數(shù)量更少和重量更輕、制造工藝簡單等特征。
中文名稱 | 六沖程發(fā)動機 | 描述 | 利用燃汽獲得更高的燃油經濟性 |
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發(fā)明者 | 布魯斯·克勞爾 |
1.首先,在第五沖程向氣缸內噴水,確實可以利用氣缸余熱多做功。但是必須考慮這些水對氣缸的腐蝕,以及潤滑問題。然后,做功之后的水蒸氣需要冷凝,這就需要體積重量都很大的冷凝器,加重了汽車的整備質量,增加了單位油耗,同時會使汽車動力性能嚴重惡化。
2.接下來還是一個技術上的問題:在第五、六沖程中,如果不潤滑,那么氣缸的磨損、腐蝕十分嚴重;而如果潤滑,那么做功之后排出來的水蒸氣就被潤滑油污染,進入冷凝器之后,潤滑油凝結,時間稍長就會堵塞管路。
3.另外,這樣做,氣缸壁會受到強烈的冷熱交變應力,會使其壽命嚴重降低。
實際上,向內燃機氣缸噴水(與燃油一起噴入),就可以提高輸出功率和熱效率,這種嘗試幾十年前就有人研究過,但主要就是因為氣缸腐蝕問題而放棄的。
由于六沖程發(fā)動機具有上述幾個特點,再結合它運轉寧靜、無復雜的機械結構,不需要采用昂貴的陶瓷鍍層和合金材料等,因此特別適合如印度等發(fā)展中國家,將制造、油耗、排放和扭矩(載入/貨物能力)看作重要因素的低成本運輸工具,也符合歐洲、日本和東南亞國家拋棄廉價的二沖程發(fā)動機,熱衷于較高成本、清潔的四沖程發(fā)動機的摩托車工業(yè)發(fā)展趨勢,強勁的動力輸出也成為了一些高檔轎車的首選。
六沖程節(jié)油內燃發(fā)動機,涉及現(xiàn)有內燃發(fā)動機的高壓油油泵、噴油咀、冷卻循環(huán)管路、活塞、活塞缸,其特征在于在缸蓋上設兩個噴咀,一個噴油咀、一個噴水咀,在發(fā)動機一邊安裝一個高壓水泵,噴油咀的進油管接高壓油泵出口,噴水咀的進水管接高壓水泵的出口,高壓水泵進水管接水箱的出口,改變油咀的噴油角度,改變排氣角度,增加噴水角度,使活塞產生六個沖程,即三個沖程后增加一個氣門開放排氣沖程,增加一個噴水汽化做功沖程,增加一個排氣沖程排氣。
二沖程發(fā)動機和四沖程發(fā)動機優(yōu)缺點。什么是二沖程
二沖程發(fā)動機和四沖程發(fā)動機優(yōu)缺點:一排量的二沖程跟四沖程發(fā)動機相比:1. 二沖程油耗肯定要大些,因為它的燃油利用率要低些有相當一部分的油氣沒有燃燒或燃燒不充分就被排放出去,所以尾氣中的HC(碳氫化合物...
下面是二沖程的結構簡圖:下面是原理圖:
四沖程發(fā)動機與二沖程發(fā)動機有什么區(qū)別?
工作過程不同:二沖程發(fā)動機曲柄旋轉360°完成一個工作循環(huán),即曲柄旋轉一圈發(fā)動機燃燒做功一次。四沖程發(fā)動機曲柄旋轉720°完成一個工作循環(huán),即曲柄旋轉兩圈發(fā)動機燃燒做功一次。潤滑方式不同:二沖程發(fā)動機...
1.發(fā)動機轉速高.由于消除了四沖程發(fā)動機菌狀氣門浮動帶來的慣性,六沖程發(fā)動機安全極限轉速較高,理論上可達 28000r/min。
2.油耗少、排放低.六沖程發(fā)動機在低轉速/節(jié)氣門開啟時比傳統(tǒng)的發(fā)動機省油35% 。在高轉速/節(jié)氣門全開時也可節(jié)油13% 。由此減少了CO2的排放。
3.改進了低轉速扭矩.六沖程發(fā)動機比產生相同扭矩的四沖程發(fā)動機的轉速低1000r/min同時,隨著轉速的上升,其扭矩將會呈線性增加。
4.制造成本低.由于它與四沖程發(fā)動機相比,運動部件少,不但減少了機械噪聲,而且制造成本低。
六沖程發(fā)動機 完全是內燃機的一項新發(fā)展,它對缸蓋和進排氣閥的操作是革命性設計。但革新并不是整個發(fā)動機,由于使用了許多現(xiàn)有部件所以比全新設計的發(fā)動機在制造上更容易。它的典型特征包括了:功率、扭矩增加,數(shù)量更少和重量更輕的往復運動部件、簡單的制造工藝。
六沖程發(fā)動機本身對能量的消耗更少,因為減慢了往復運動部件的加速度,缸蓋活塞的速度是主活塞的1/4;顯然使用壽命最少是主活塞的兩倍。設計上,每一個氣缸只有15個部件,而傳統(tǒng)4 沖程發(fā)動機是40到50個部件。缸蓋和缸體可以一起鑄造,減少了缸蓋的制造成本。
對于技術而言,下面活塞是標準設計,缸蓋螺栓直接進入了缸體,省去了進排氣閥。缸蓋的重量大約減少了50%。不但不用消耗能量來驅動缸蓋配氣機構,實際上它還能發(fā)出動力,并通過正時鏈條傳送到發(fā)動機。扭矩增加了35%,同時增加了效率。傳統(tǒng)發(fā)動機改成Beare Head 也很容易,只要換缸蓋就成了。于是就具有了更好的燃油經濟性、燃燒更清潔、延長了保養(yǎng)間隔、減少了維修專用工具等優(yōu)點。
六沖程發(fā)動機使用了Pulse Fuel Injector 燃油噴射系統(tǒng)。脈動燃油噴射并不像傳統(tǒng)燃油噴射,它使用了壓縮空氣帶動液態(tài)燃油,并預先和空氣混合。這個過程優(yōu)勢明顯,使得火焰?zhèn)鞑ニ俣雀?,減少了有害物排放。傳統(tǒng)發(fā)動機燃油是利用壓力噴射到空氣中,缺少預混合,為了霧化更好就需要很高的燃油壓力。脈動燃油噴射則不同,燃油先噴射到進氣管內,使20%燃油預混合,然后進入氣缸。噴嘴可以使用傳統(tǒng)的多孔噴嘴,可以控制分層噴射,提升了效率并減少排放。對于賽車領域而言,據預測發(fā)動機的轉速可以超過28000rpm,這對于傳統(tǒng)發(fā)動機來說是不可想像的。
原型六沖程發(fā)動機已經生產出來并在進行廣泛的實驗和理論分析階段。相信在不久的將來六沖程發(fā)動機會廣泛地應用于人類的日常生活中。
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認識單缸四沖程汽油發(fā)動機
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通過GT-POWER、Flow simulation進行發(fā)動機的數(shù)字建模與仿真模擬,完成了凸輪軸曲線的優(yōu)化設計。通過燃燒室的改造與可更換活塞頂?shù)膶嶒灧椒?對活塞頂部進行嵌入具有特定形狀與定量體積的活塞頂。實現(xiàn)了燃燒室活塞室的改造與壓縮比的調節(jié)。成功驗證了充分利用做功行程的頂置進排氣二沖程發(fā)動機的工作可行性和其節(jié)能減排效果。并且探索出一套可快速精確加工凸輪軸的方法,有效的減少凸輪加工的時間與費用。
1.發(fā)動機轉速高.由于消除了四沖程發(fā)動機菌狀氣門浮動帶來的慣性,六沖程發(fā)動機安全極限轉速較高,理論上可達 28000Wmin。
2.油耗少、排放低.六沖程發(fā)動機在低轉速/節(jié)氣門開啟時比傳統(tǒng)的發(fā)動機省油35% 。在高轉速/節(jié)氣門全開時也可節(jié)油13% 。由此減少了CO2的排放。
3.改進了低轉速扭矩.六沖程發(fā)動機比產生相同扭矩的四沖程發(fā)動機的轉速低1000r/min同時,隨著轉速的上升,其扭矩將會呈線性增加。
4.制造成本低.由于它與四沖程發(fā)動機相比,運動部件少,不但減少了機械噪聲,而且制造成本低。
六沖程發(fā)動機 完全是內燃機的一項新發(fā)展,它對缸蓋和進排氣閥的操作是革命性設計。但革新并不是整個發(fā)動機,由于使用了許多現(xiàn)有部件所以比全新設計的發(fā)動機在制造上更容易。它的典型特征包括了:功率、扭矩增加,數(shù)量更少和重量更輕的往復運動部件、簡單的制造工藝。
六沖程發(fā)動機本身對能量的消耗更少,因為減慢了往復運動部件的加速度,缸蓋活塞的速度是主活塞的1/4;顯然使用壽命最少是主活塞的兩倍。設計上,每一個氣缸只有15個部件,而傳統(tǒng)4沖程發(fā)動機是40到50個部件。缸蓋和缸體可以一起鑄造,減少了缸蓋的制造成本。
對于技術而言,下面活塞是標準設計,缸蓋螺栓直接進入了缸體,省去了進排氣閥。缸蓋的重量大約減少了50%。不但不用消耗能量來驅動缸蓋配氣機構,實際上它還能發(fā)出動力,并通過正時鏈條傳送到發(fā)動機。扭矩增加了35%,同時增加了效率。傳統(tǒng)發(fā)動機改成Beare Head 也很容易,只要換缸蓋就成了。于是就具有了更好的燃油經濟性、燃燒更清潔、延長了保養(yǎng)間隔、減少了維修專用工具等優(yōu)點。
六沖程發(fā)動機使用了Pulse Fuel Injector燃油噴射系統(tǒng)。脈動燃油噴射并不像傳統(tǒng)燃油噴射,它使用了壓縮空氣帶動液態(tài)燃油,并預先和空氣混合。這個過程優(yōu)勢明顯,使得火焰?zhèn)鞑ニ俣雀欤瑴p少了有害物排放。傳統(tǒng)發(fā)動機燃油是利用壓力噴射到空氣中,缺少預混合,為了霧化更好就需要很高的燃油壓力。脈動燃油噴射則不同,燃油先噴射到進氣管內,使20%燃油預混合,然后進入氣缸。噴嘴可以使用傳統(tǒng)的多孔噴嘴,可以控制分層噴射,提升了效率并減少排放。對于賽車領域而言,據預測發(fā)動機的轉速可以超過28000rpm,這對于傳統(tǒng)發(fā)動機來說是不可想像的。
原型六沖程發(fā)動機已經生產出來并在進行廣泛的實驗和理論分析階段。相信在不久的將來六沖程發(fā)動機會廣泛地應用于人類的日常生活中。
普通的四沖程發(fā)動機把3/4的能量以熱能的形式散發(fā)掉了。六沖程發(fā)動機則利用了部分散發(fā)的熱能去制造蒸汽以回收部分本來會損失的能量。
在普通四沖程發(fā)動機的“進氣-壓縮-燃燒做功-排氣”四個沖程之后,第五個沖程開始的時候,把水噴進熾熱的氣缸里面,水馬上就變成了溫度高達816度的蒸汽,體積急劇膨脹1600倍,同時氣缸內壓強急劇增大,推動活塞再次做功——如此一來,每6個沖程中就出現(xiàn)2個做功沖程,而消耗的燃油卻沒有變化。到了第6個沖程,發(fā)動機把水蒸氣排放到一個冷卻器,水蒸氣在那里重新變成水。
根據計算,六沖程發(fā)動機能比傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機效率提高40%。如果是柴油機的話,還可以再提高5%。