Двух- и четырехтактные двигатели

Двух- и четырехтактные двигатели

Двух- и четырехтактные двигатели — это двигатели , сочетающие в себе элементы как двухтактных, так и четырехтактных двигателей. Обычно они состоят из двух поршней .

Двигатель М4+2

Двигатель M4+2 , также известный как двухпоршневой двигатель внутреннего сгорания , представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания , изобретенный польским патентообладателем Петром Менжиком. ^[1]

Двигатель M4+2 получил свое название от комбинации двухтактных и четырехтактных двигателей . Двухтактный двигатель внутреннего сгорания отличается простой конструкцией и системой изменения воздушной нагрузки, а также большим показателем выходной мощности. Цилиндры обоих модулей двухпоршневого двигателя соединены по одной оси общей головкой блока цилиндров в виде кольца. Поршни перемещаются с разной скоростью и с соответствующим смещением ступени. Два коленчатых вала соединены специальной трансмиссией, которая вращает четырехтактный коленчатый вал со скоростью, в два раза превышающей скорость двухтактного коленчатого вала. В M4+2 преимущества подключения обоих двигателей очевидны; поршни двигателя, работающего в одном цилиндре сгорания , расположены друг напротив друга, но в разных режимах. Оппозитно-поршневые двигатели уже пробовались как в 2-, так и в 4-тактном исполнении, комбинация двух разных циклов уникальна для этого двигателя. Двигатель имеет гораздо больший КПД по сравнению с показателем безубыточности, известным для двигателей внутреннего сгорания (около 35%), и ближе к тому, который связан с паровыми турбинами или электрическими двигателями (около 70%). ^{[ нужна цитата ]}

Прототип М4+2 , построенный в Силезском политехническом университете , Польша.

Преимущества:

• Более эффективная выработка мощности (150 лошадиных сил при объеме 1000 куб.см в базовой версии)
• Возможность использовать различные виды топлива (натуральные растительные масла, а также нефть)
• Гораздо лучший экологический эффект – значительное сокращение выбросов углекислого газа и других газов.
• Меньший расход топлива
• Длительное расширение хода
• Возможность изменения параметров сжатия без остановки двигателя.
• Простота конструкции ^{[2] [3]}

Идея была разработана в Силезском политехническом университете (Польша) под руководством Адама Цеселкевича. ^[4] Польское патентное ведомство выдало ему патент № 195052 . ^[5] Работу над новым двигателем внутреннего сгорания провела компания IZOLING PW в сотрудничестве с Силезским технологическим университетом в Гливице. Также были проведены консультации с исследователями Краковского технического университета. На данный момент изготовлены две рабочие модели двигателя. Предварительная модель основана на двух существующих двигателях (двухтактном мотоциклетном и четырехтактном двигателе для небольших машин). Данная модель подтверждает концепцию соединения двух- и четырехтактных двигателей. Вторая модель – функциональная. Новое решение для двигателя внутреннего сгорания было представлено на научных конференциях (КОНЕС '2002, Семинария биотоплива 2003 и т.д.) и в средствах массовой информации (журналы, газеты, ТВП, радио).

Рабочий цикл двигателя М4+2

Анимация рабочего цикла двигателя М4+2

Этапы рабочего цикла:

• Выхлоп газа
• Приток свежего воздуха (две ступени)
• Среднее сжатие
• Двухступенчатое сжигание
• Расширение газа

Процесс заполнения происходит на этапе избыточного давления с использованием механического газового компрессора и дросселя для регулирования.

Изменению нагрузки способствует четырехтактный поршень, работающий как система динамического наддува и обеспечивающий хорошую очистку рабочего пространства.

Существует возможность изменения относительных положений поршней в процессе работы двигателя, что дает возможность изменять степень сжатия в зависимости от временного уровня нагрузки. Это говорит о возможности использования различных видов топлива для сжигания (низкооктановый бензин, биотопливо с высоким содержанием растительных компонентов).

Рабочий цикл характеризуется практически постоянным горением, характерным для объема рабочего пространства, увеличивающегося на стадии расширения. ^{[6] [7]}

Двигатель характеризуется:

• Расширенное расширение газа и ограничение температуры выхлопных газов на выходе,
• Изменчивость степени сжатия и возможность изменения степени сжатия во время работы двигателя в зависимости от нагрузки.
• Выгодное изменение рабочего пространства при сжатии смеси при разной полярности расположения коленчатых валов. Это делает возможным создание давления в цилиндре (в разумных пределах).
• Почти постоянная характеристика увеличения объема на стадии расширения при различных положениях поршня (влияет на устойчивую передачу мощности).

Расчеты показывают, что новый двигатель имеет более выгодные параметры и показатели работы:

• Увеличение теплового КПД двигателя (хотя механический КПД меньше, чем у обычного двигателя)
• Более высокий общий КПД – характеристика КПД более благоприятна при средней нагрузке. Он сравним с эффективностью дизельного двигателя, поэтому при эксплуатации расход топлива сравнительно меньше.
• Более высокий крутящий момент и более высокая выходная мощность по сравнению с четырехтактным двигателем SI с тем же рабочим объемом.

Двигатель Рикардо 2x4

Двухтактные режимы в настоящее время исследуются в компании Ricardo Consulting Engineers в Великобритании . Концепция заключается в переключении с одного режима на другой в зависимости от значения оборотов . Четырехтактный двигатель более эффективен при работе на полном газу, а двухтактный — наоборот. Когда небольшой автомобиль под большой нагрузкой работает на половинной скорости, двигатель автоматически переключается в двухтактный режим, который тогда более эффективен. Исследование показало снижение расхода топлива на 27%. ^{[8] [9]}

Двигатель М4+2 имеет четырехтактный поршень и двухтактный поршень. Вал четырехтактного поршня вращается в два раза быстрее, чем вал двухтактного поршня, а двухтактная часть всегда работает с половинной скоростью. Это обеспечивает постоянную оптимальную работу обеих частей в отношении расхода топлива. Те же принципы применимы и к двум различным двигателям, но конструкция M4+2 намного проще.

Смотрите также

• Шеститактный двигатель
• Роторный двигатель

Рекомендации

1. Двухпоршневой двигатель внутреннего сгорания, Официальный сайт города Мышкув , Польша. (на польском языке). Архивировано 9 января 2017 г. в Wayback Machine.
2. Invenia Двигатель внутреннего сгорания нового поколения с различными видами топлива - обзор из Испании. Архивировано 25 марта 2008 г. в Wayback Machine.
3. BBS Обзор из Германии. Архивировано 29 января 2009 г. в Wayback Machine.
4. Журнал двигателей внутреннего сгорания KONES, 2002 г., № 1-2 ISSN  1231-4005, официальный польский образовательный сайт ^{[ мертвая ссылка ]}
5. Информационный бюллетень Польского патентного ведомства (на польском языке). Архивировано 25 января 2007 г. в Wayback Machine.
6. Ежемесячник Академического форума Отчет, опубликованный польским академическим ежемесячником Forum Akademickie (на польском языке) ^{[ мертвая ссылка ]}
7. «Отчет, опубликованный польским научно-популярным журналом Strefa NDW» (на польском языке). Архивировано из оригинала 25 августа 2006 г.
8. Engineer Online Гениальный ход The ​​Engineer (британский журнал) ^{[ неработающая ссылка ]}
9. Обзор технологий неэлектрических гибридных двигателей / MIT Новый гибридный двигатель может сократить расход топлива ^{[ мертвая ссылка ]}