Материал из РУВИКИ — свободной энциклопедии

Шеститактный двигатель

Шестита́ктный дви́гатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, для которого за основу взят четырёхтактный двигатель, в котором полный цикл работы происходит за шесть движений поршня. Были разработаны два типа шеститактных двигателей:

При первом подходе (где двигатель называется однопоршневой конструкцией), четырехтактный цикл Отто или дизельный цикл улавливает потерянное тепло и использует его для получения дополнительной мощности и мощности такта выпуска от поршня в том же цилиндре. В конструкциях в качестве рабочей жидкости для дополнительного рабочего хода используется пар или воздух. В этом типе шеститактного двигателя поршни опускаются три раза при каждом впрыске топлива. Есть два рабочих хода: один с топливом, другой с паром или воздухом.

Второй подход, называемый конструкцией с противоположным поршнем, использует второй противоположный поршень каждого цилиндра, движущийся с половиной циклической скорости основного поршня, что дает шесть движений поршня за цикл (двигатель типа M4+2, имеющий два поршня, в котором за полный рабочий цикл один поршень совершает 4 движения, а второй — 2). Функционально второй поршень заменяет обычный клапанный механизм двигателя, а также увеличивает степень сжатия. Эту систему не следует путать с впрыском воды, который снижает температуру сгорания и увеличивает степень сжатия.

Недостатки[править | править код]

  • Для автомобильного применения необходим период прогрева. Мощность и КПД в этот период снижаются, но не больше, чем до уровня обычного четырехтактного двигателя. При этом отсутствие системы охлаждения должно снизить тепловую инерцию и время прогрева.
  • Подача холодной воды на горячий поршень создает термические напряжения. Это также относится к блоку цилиндров, выхлопным трубам и, возможно, турбонагнетателю .
  • Для системы водоснабжения должна быть предусмотрена система размораживания, которую нельзя дополнять антифризом.
  • Загрязнение масла водой во время пятого и шестого тактов является одним из наиболее сложных моментов, которые необходимо решить, но можно добавить дополнительный сегмент масляного фильтра и использовать гидрофобные масла.
  • Конденсатор тормозит циркуляцию выхлопных газов, но можно предусмотреть выпуск пара, отделенного от выхлопных газов. В случае двигателя с турбонаддувом можно предусмотреть клапан для перенаправления потоков газов к турбонагнетателю, чтобы обеспечить работу турбонагнетателя с выхлопными газами и паром.
  • Необходимы дополнительные испытания для проверки конструкции, материалов (возможно, нержавеющих) и смазочных материалов.
  • Мощность такта «пара» ниже, чем такта «сгорания», что требует большого маховика для двигателя с несколькими цилиндрами.

Двигатель с двумя циклами рабочего хода[править | править код]

Двигатель такого вида первые 4 такта работает по циклу Отто или Дизеля, а затем в цилиндр подаётся охлаждённый воздух или вода. За счёт расширения воздуха или испарения воды происходит дополнительное охлаждение стенок цилиндра и снижение тепловых потерь двигателя[1]. В этом случае имеется два рабочих хода — один с топливом, а другой с паром или воздухом. К этому классу двигателей относятся: двигатель Баюласа (англ. Bajulaz), созданный швейцарской компанией Баюлас; двигатель Кроуэра, изобретённый Брюсом Кроуэром (англ. Bruce Crower) из США; и шеститактный двигатель Велозета (англ. Velozeta), построенный в инженерном колледже в Тируванантапураме в Индии.

M4+2[править | править код]

Анимация рабочего цикла двигателя 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. Такая конструкция позволяет отказаться от клапанного механизма, заменив его продувочными и выпускными окнами, а также достичь большой степени сжатия. К таким двигателям относятся двигатель Бир Хэд (англ. Beare Head), изобретённый австралийцем Малькольмом Биром (англ. Malcolm Beare); и Немецкий Заряжающийся насос (англ. German Charge pump), изобретённый Хельмутом Котманном (англ. Helmut Kottmann).

Двигатель Гриффина[править | править код]

В 1883 году инженер Сэмюэл Гриффин (англ. Samuel Griffin) был авторитетным создателем паровых и газовых двигателей. Он хотел производить двигатели внутреннего сгорания, но без лицензионных отчислений за патенты Отто. Он нашёл выход в том, чтобы «запатентовать скользящий клапан» и производить шеститактный двигатель однократного действия, использующий его.

К 1886 году шотландский производитель паровозов Dick, Kerr & Co пришёл к выводу о хорошем будущем больших двигателей, работающих на топливах из нефти, и получил лицензию на патенты Гриффина. Эти двигатели продавались под маркой «Килмарнок» (англ. "Kilmarnock")[2]. Большая часть рынка для двигателей Гриффина находилась в сфере производства электроэнергии. Эти большие тяжёлые двигатели не комплектовались для мобильного использования, но они могли работать на более тяжёлых и дешёвых видах нефтяного топлива.

Ключевым элементом «Симплекса Гриффина» являлась внешне расположенная испарительная камера (дистиллятор). В ней поддерживалась температура 288 °C — достаточная для выпаривания нефти, но не для её химического разложения. Такое разделение на фракции позволяло использовать тяжёлые нефтяные топлива, неиспользуемый дёготь и битум отделялись в дистилляторе.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Inside Bruce Crower’s Six-Stroke Engine. Autoweek (26 декабря 2006). Дата обращения: 20 мая 2010. Архивировано из оригинала 20 июня 2010 года.
  2. «American Griffin Engine». Smokstak.com. Nov 2007., linked photos and period diagrams