6행정 엔진

Six-stroke engine

6 스트로크 엔진이라는 용어는 기존의 2 스트로크 및 4 스트로크 엔진에서 개선을 시도하는 많은 대체 내연기관 설계에 적용되어 왔습니다.주장되는 이점에는 연료 효율 향상, 기계적 복잡성 감소 및/또는 배출 감소가 포함될 수 있습니다.이러한 엔진은 6 스트로크의 원인이 되는 피스톤의 수에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

단일 피스톤 설계에서 엔진은 4행정 오토 사이클 또는 디젤 사이클에서 손실되는 열을 포착하여 이를 사용하여 동일한 실린더에서 피스톤의 추가적인 출력 및 배기 스트로크를 구동하여 연비를 개선하거나 엔진 냉각을 지원합니다.이런 유형의 6행정 엔진의 피스톤은 연료를 주입할 때마다 세 번 오르내립니다.이러한 설계에서는 추가 파워 [1]스트로크를 위한 작동 유체로 증기 또는 공기를 사용합니다.

6개의 스트로크가 두 피스톤 간의 교호작용에 의해 결정되는 설계는 더 다양합니다.피스톤은 단일 실린더에서 마주 볼 수도 있고 별도의 실린더에 있을 수도 있습니다.보통 한 실린더는 2개의 스트로크를 만드는 반면 다른 실린더는 4개의 스트로크를 만들어 주기 때문에 사이클당 6개의 피스톤이 움직입니다.두 번째 피스톤은 기존 엔진의 밸브 메커니즘을 교체하는 데 사용될 수 있으며, 이는 기계적 복잡성을 줄이고 압축에 제한을 가하는 핫스팟을 제거하여 압축비를 높일 수 있습니다.또한 두 번째 피스톤을 사용하여 팽창비를 증가시켜 압축비와 분리할 수도 있습니다.이러한 방식으로 팽창비를 증가시키면 밀러 또는 앳킨슨 사이클과 유사한 방식으로 열역학 효율을 높일 수 있습니다.

엔진 타입

싱글 피스톤 설계

이러한 설계에서는 기존의 2행정 또는 4행정 엔진과 같이 실린더당 하나의 피스톤을 사용합니다.2차 비토네이트 유체를 챔버에 주입하여 연소 후 남은 열에 의해 제2파워 스트로크 후 제2배기 스트로크까지 팽창시킨다.

그리핀 6행정 엔진

앤슨 엔진 박물관의 커 엔진

1883년, 배스에 기반을 둔 엔지니어 사무엘 그리핀은 증기 및 가스 엔진의 확립된 제조사였습니다.그는 오토 특허의 라이센스 비용을 지불하지 않고 내연기관을 생산하기를 원했다.그의 해결책은 "특허 슬라이드 밸브"와 그것을 이용한 단동 6행정 엔진을 개발하는 것이었다.1886년까지 스코틀랜드의 증기 기관차 제조업체 딕, 커 & 컴퍼니는 대형 석유 엔진의 미래를 보고 그리핀 특허를 허가했다.이것은 복동 탠덤 엔진으로 "킬마녹"[2]이라는 이름으로 판매되었습니다.그리핀 엔진의 주요 시장은 전기 발전으로, 오랜 시간 동안 빛을 즐겁게 돌린다는 평판을 얻었고, 그 후 갑자기 많은 동력 수요를 수용할 수 있었습니다.그들의 크고 무거운 구조물은 모바일 사용에 적합하지 않았지만, 그들은 더 무겁고 더 싼 등급의 기름을 태울 수 있었다."그리핀 심플렉스"의 주요 원리는 연료가 분사되는 가열식 배기 재킷 외부 기화기였습니다.온도는 약 550°F(288°C)로 유지되었으며, 오일을 물리적으로 증발시키기는 충분했지만 화학적으로 분해하지는 않습니다.이러한 부분 증류는 중유 연료, 사용할 수 없는 타르 및 아스팔트를 증기기에서 분리하는 데 도움이 되었습니다.Griffin은 연소실에 연결된 작은 격리된 공동인 "격열성 점화 장치"라고 부르는 열구 점화 장치를 사용했습니다.스프레이 인젝터에는 공기 공급을 위한 조절 가능한 내부 노즐이 있으며, 오일과 공기는 모두 20psi(140kPa) 압력으로 유입되고 가바나에서 [3][4]조절됩니다.그리핀은 1923년에 폐업했다.그리핀 6행정 엔진의 알려진 두 가지 예만 남아 있습니다.하나는 앤슨 엔진 박물관에 있습니다.다른 하나는 1885년에 지어졌고 몇 년 동안 버밍엄 과학 기술 박물관에 있었지만 2007년에 Bath and Bath Museum of Work로 돌아왔다.[5]

6 스트로크 엔진

레너드 다이어는 1915년에 6행정, 내연, 물 분사 엔진을 발명했는데, 이는 크로어의 설계와 매우 유사합니다(아래 참조).그 이후 수십 개의 유사한 특허가 추가로 발행되었다.

Dyer의 6 스트로크 엔진 특징:

  • 냉각 시스템 불필요
  • 일반적인 엔진의 연료 소비량을 개선합니다.
  • 두 번째 파워 스트로크의 매개체 역할을 하려면 순수 공급이 필요합니다.
  • 증기의 팽창으로 인한 추가 동력을 추출합니다.

바줄라즈 6행정 엔진

Bajulaz 6 스트로크 엔진은 설계가 일반 연소 엔진과 유사하지만 실린더 헤드가 변경되었으며, 각 실린더 위에 연소실과 공기 예열실이라는 두 개의 보조 고정 용량 챔버가 있습니다.연소실은 실린더로부터 가열된 공기를 공급받습니다. 연료 분사는 등화성(정용량) 연소를 시작하여 실린더의 연소보다 열효율이 높아집니다.그런 다음 도달한 고압이 실린더로 방출되어 동력 또는 팽창 스트로크가 작동합니다.한편 연소실을 덮는 두 번째 챔버는 실린더 벽을 통과하는 열에 의해 공기량이 고열된다.그런 다음 이 가열되고 가압된 공기를 사용하여 피스톤의 추가 스트로크에 동력을 공급합니다.

엔진의 장점으로는 연료 소비량이 최소 40% 감소하고, 6행정에서 두 번의 팽창 행정, 다중 연료 사용 능력 및 [6]오염의 극적인 감소가 있습니다.

바줄라즈 6행정 엔진은 1989년 스위스 제네바에 본사를 둔 바줄라즈 S.A사의 로저 바줄라즈(Roger Bajulaz)에 의해 발명됐다. 미국 특허 4,809,511과 미국 특허 4,513,568이 있다.

Bajulaz 6 스트로크 엔진의 특징은 다음과 같습니다.

  • 연료 소비량 40% 이상 감소
  • 6 스트로크로 2개의 확장(워크) 스트로크
  • 액화석유가스를 포함한 멀티퓨얼
  • 대기 오염의 급격한 감소
  • 4행정 엔진에 필적하는 비용

벨로제타 6행정 엔진

Velozeta 엔진의 경우 배기 행정 중에 실린더에 외부 공기가 주입되며, 실린더는 열에 의해 팽창하여 피스톤을 아래로 밀어 추가 행정에 사용합니다.밸브 오버랩이 제거되었으며, 공기 주입을 사용하는 두 번의 스트로크가 추가로 적용되어 가스 소거 성능이 향상되었습니다.이 엔진은 연료 소비량이 40% 감소하고 대기 [7]오염이 극적으로 감소하는 것으로 보입니다.중량 대비 출력비는 4행정 가솔린 [7]엔진보다 약간 낮다.엔진은 가솔린 및 디젤 연료에서 LPG에 이르기까지 다양한 연료로 작동할 수 있습니다.엔진을 개조하면 4행정 엔진에 비해 [7]일산화탄소 오염이 65% 감소합니다.이 엔진은 2005년 기계공학과 학생인 U Krishnaraj, Boby Sebastian, Arun Nair 및 Trivandrum 공대 Aaron Joseph George에 의해 개발되었습니다.

니카도 6행정 엔진

이 엔진은 인도 [8]코친의 Chanayil Cleetus Anil에 의해 개발되었으며, 그는 2012년에 이 디자인에 특허를 냈다.엔진의 이름은 그의 회사 이름인 NIYKADO Motors에서 따왔다.이 엔진은 인도 자동차 연구 협회 [8]Pune에서 사전 풀스로틀 테스트를 거쳤습니다.이 발명가는 이 엔진이 "기존 4행정 [8]엔진에 비해 23% 더 연료 효율이 높다"며 "[8]공해도가 매우 낮다"고 주장한다.

정비사인 아닐은 15년 이상 동안 NIYKADO 엔진을 개발했습니다.엔진은 2004년에 처음 시험되었고 아닐은 2005년에 특허를 출원했다.그는 자신의 디자인이 오염을 크게 줄이며 자동차 산업에서 사용하는 것이 "배기가스 없는 이동성"으로 이어질 수 있다고 주장한다.

엔진 기능:

다른 스트로크는 다음과 같습니다.

  1. 흡입 스트로크
  2. 압축 스트로크
  3. 파워 스트로크
  4. 배기 행정
  5. 공기 흡입구
  6. 공기 배출

엔진에는 4개의 밸브가 있습니다.

  1. 공기 연료 흡기 밸브
  2. 공기 전용 흡기 밸브
  3. 연소 배기 밸브
  4. 공기 전용 배기 밸브

흡기 스트로크:이 스트로크에서 피스톤은 상사점(TDC)에서 하사점(BDC)으로 이동합니다.흡기 밸브가 열리고 혼합기가 실린더로 들어갑니다.

압축 스트로크:피스톤이 BDC에서 TDC로 이동하고 모든 밸브가 닫힙니다.

파워 스트로크:스파크 플러그는 혼합 공기 연료를 점화합니다.모든 밸브가 닫힌 상태로 유지되는 동안 피스톤이 TDC에서 BDC로 이동합니다.

배기 스트로크:배기 밸브가 열리는 동안 피스톤이 BDC에서 TDC로 이동하여 배기 가스가 실린더 밖으로 배출되도록 합니다.

흡기 스트로크:피스톤이 TDC에서 BDC로 이동하는 동안 공기 전용 흡기 밸브가 열려 대기의 외부 공기가 실린더로 흡입됩니다.이 공기는 실린더 내부를 냉각하면서 남은 배기 또는 미연소 연료와 혼합됩니다.

공기 배출 행정:피스톤이 BDC에서 TDC로 이동하는 동안 공기 배출 밸브가 열립니다.신선한 공기와 대부분의 남은 연료와 배기가스가 실린더를 떠납니다.아닐은 이것이 다음 공연비 흡입 스트로크 전에 실린더 내부에 신선한 분위기를 조성하고, 엔진이 공연비 혼합물을 거의 100% 연소할 수 있도록 하며, 유해한 배출물(일산화탄소 배출량 98% 감소 포함)을 감소시킨다고 주장합니다.

크로우어 6행정 엔진

Bruce Crower가 미국에서 프로토타입으로 제작한 6행정 엔진에서는 배기 행정 후 실린더에 물이 주입되고 즉시 증기로 전환되며, 증기는 추가적인 동력 행정으로 피스톤을 팽창시키고 강제로 하강시킵니다.따라서 대부분의 엔진에서 배출하는 데 공기 또는 수냉 시스템이 필요한 폐열을 회수하여 [1]피스톤을 구동하는 데 사용합니다.Crower는 그의 설계가 더 낮은 회전 속도로 동일한 출력을 생성함으로써 연료 소비를 40%까지 줄일 것이라고 추정했다.냉각 시스템과 관련된 중량은 제거될 수 있지만, 이는 일반 연료 탱크 외에 물 탱크가 필요하기 때문에 균형을 맞출 수 있습니다.

크로어 6행정 엔진은 2006년 자신의 디자인에 [1]대한 특허를 출원한 75세의 미국인 발명가의 인터뷰로 언론의 주목을 받은 실험적인 디자인이었다.그 특허출원은 그 후 [9]취하되었다.

대향 피스톤 설계

이러한 설계에서는 실린더당 2개의 피스톤을 사용하여 서로 다른 속도로 작동하며 피스톤 간에 연소가 발생합니다.

베어헤드

이 디자인은 호주의 말콤 비어에 의해 개발되었습니다.이 기술은 4행정 엔진 하단부와 실린더 헤드의 대향 피스톤을 결합해 하단 피스톤의 절반 속도로 작동합니다.기능적으로 두 번째 피스톤은 기존 엔진의 밸브 메커니즘을 대체합니다.주장되는 이점으로는 고온 배기 [10]밸브를 제거하여 압축률을 높임으로써 출력이 9% 증가하고 열역학 효율이 향상되는 것이 있습니다.

M4+2

M4+2 엔진 작동 사이클 애니메이션

이 아이디어는 폴란드 실레지안 공과대학에서 dr inż의 주도로 개발되었습니다.아담 시시오우키에비치.그것은 폴란드 특허청에 의해 195052년 특허권을 부여받았다.

M4+2 엔진은 Beare-head 엔진과 많은 공통점을 가지고 있으며, 동일한 실린더에 마주보는 두 개의 피스톤이 결합되어 있습니다.한쪽 피스톤은 다른 한쪽의 사이클 레이트의 절반으로 작동하지만, Beare-head 엔진의 두 번째 피스톤의 주요 기능은 기존의 4행정 엔진의 밸브 메커니즘을 교체하는 것이지만, M4+2는 한 단계 더 나아갑니다.이중 피스톤 연소 엔진의 작업은 두 모듈의 협력을 기반으로 합니다.공기 부하 변화는 엔진의 2행정 섹션에서 발생합니다.4행정 섹션의 피스톤은 공기 부하 교환 보조 시스템으로 밸브의 시스템 역할을 합니다.실린더는 공기로 채워져 있거나 혼합 공기로 채워져 있습니다.주입 프로세스는 슬라이드 흡기 시스템에 의한 과압 상태에서 수행됩니다.배기 가스는 기존의 2행정 엔진과 마찬가지로 실린더의 배기 윈도우에 의해 제거됩니다.연료는 연료 분사 시스템을 통해 실린더로 공급됩니다.점화 스위치는 2개의 스파크 플러그로 실현됩니다.이중 피스톤 엔진의 유효 출력은 2개의 크랭크축에 의해 전달됩니다.이 엔진의 특징은 엔진 작업 중에 피스톤의 위치를 변경함으로써 실린더 용량과 압축률을 지속적으로 변경할 수 있다는 것입니다.기계적 및 열역학적 모델은 내연 이중 피스톤 [11]엔진을 위한 새로운 이론적인 열역학 사이클을 도출할 수 있는 이중 피스톤 엔진을 위한 것이었다.

엔진의 작동 원리는 2행정 및 4행정 엔진 문서에 설명되어 있습니다.

기타 2피스톤 설계

피스톤 과급기 엔진

이 엔진에서는 Beare 헤드와 유사한 설계로 "피스톤 충전기"가 밸브 시스템을 대체합니다.피스톤 충전기는 메인 실린더를 충전하는 동시에 흡기 및 출구 개구부를 조절하여 배기 가스 [12]내 공기 및 연료 손실을 방지합니다.메인 실린더는 2행정 엔진과 같이 매회 연소가 이루어지며, 윤활은 4행정과 동일하게 이루어진다.연료 분사는 피스톤 충전기, 가스 이송 채널 또는 연소실에서 이루어질 수 있습니다.피스톤 충전기 하나로 작동 중인 실린더 2개를 충전할 수도 있습니다.연소실을 위한 콤팩트한 설계와 공기 및 연료 손실이 없는 조합은 엔진에 더 많은 토크, 더 많은 출력 및 더 나은 연비를 제공한다고 주장됩니다.가동 부품과 디자인이 적다는 장점은 제조 비용 절감으로 이어진다고 주장되고 있습니다.이 엔진은 밸브에 부식이나 침전물이 남지 않기 때문에 대체 연료에 적합하다고 주장됩니다.6개의 스트로크는 다음과 같습니다.

  1. 포부
  2. 프리컴프레션
  3. 가스 이송
  4. 압축
  5. 점화
  6. 배출.

MAHLE GmbH 피스톤 및 실린더 구조에서 25년간 근무하면서 독일에서 헬무트 캇만이 발명한 것입니다.Kottman의 미국 특허 3921608 및 5755191은 다음과 같습니다.

일모르/슈미츠 5 스트로크

이 디자인은 벨기에 엔지니어 Gerhard Schmitz에 의해 발명되었으며 Ilmor [13]Engineering에 의해 프로토타입으로 제작되었습니다.

이러한 설계에서는 기존의 오토 4 스트로크 사이클로 2기통(또는 4기통, 6기통 또는 8기통)을 사용합니다.추가 피스톤(자체 실린더 내)은 두 개의 오토 사이클 실린더에 의해 공유됩니다.오토 사이클 실린더에서 나오는 배기 가스는 공유 실린더로 유도되어 팽창하여 추가 작업을 생성합니다.이것은 복합 증기 엔진의 작동과 유사하며, 오토 사이클 실린더는 고압 스테이지이고 공유 실린더는 저압 스테이지입니다.엔진의 작동은 다음과 같습니다.

HP1 (Oto) LP(공유) HP2(Oto)
기진맥진하게 만들다 확장(전력) 압축
섭취 기진맥진하게 만들다 힘
압축 확장(전력) 기진맥진하게 만들다
힘 기진맥진하게 만들다 섭취

설계자는 HP 배기 스트로크와 LP 확장 스트로크를 동시에 단일 스트로크로 간주하여 5 스트로크 설계로 간주합니다.이 설계는 복합 실린더의 전체 팽창률이 높기 때문에 더 높은 연비를 제공합니다.가솔린(가솔린) 연료를 사용하면서도 디젤 엔진에 버금가는 팽창률을 달성할 수 있습니다.5행정 엔진은 디젤 [citation needed]엔진보다 가볍고 출력 밀도가 높은 것으로 알려졌다.

리브텍 엔진

호주의 리브텍 홀딩스 Pty Ltd의 Bradley Howell-Smith가 설계한 이 제어식 연소 엔진은 마주보는 피스톤 쌍을 사용하여 베어링을 통해 역회전하는 세 개의 로브 캠을 구동합니다.이러한 요소가 기존의 크랭크축 및 커넥팅 로드를 대체하여 피스톤의 움직임이 순수하게 축방향으로 이루어지도록 함으로써 커넥팅 로드의 횡방향 운동으로 낭비되는 동력의 대부분이 출력축으로 효과적으로 전달됩니다.이렇게 하면 샤프트의 회전당 6개의 동력 스트로크가 발생합니다(피스톤 한 쌍으로 분산됨).독립적인 테스트를 통해 Revetec의 X4v2 시제품 가솔린 엔진의 브레이크 고유 연료 소비량을 212g/kW-h[14](에너지 효율 38.6%에 해당)로 측정했습니다.복서 또는 X 구성에서 임의의 수의 피스톤을 사용할 수 있으며, 캠의 세 로브를 하나 이상의 다른 홀수로 대체할 수 있으며, 캠의 형상을 목표 연료 및 엔진의 용도에 맞게 변경할 수 있습니다.이러한 변형은 사이클당 10개 이상의 스트로크를 가질 수 있습니다.

관련 특허

관련 미국 특허

  • 1217788 1917년 2월 27일 내연기관 및 증기기관.휴고 F.Liettke는 내연과 연소실로의 증기 주입을 번갈아 고려하는 첫 번째 사람 중 하나인 것으로 보인다.
  • 1339176 1920년 5월 4일 내연기관레너드 H.다이어는 1915년에 최초의 6행정 내연/수분사 엔진을 발명했습니다.
  • 2209706 1940년 7월 30일 내연기관
  • 3921608 1975년 11월 25일 2행정 내연기관
  • 3964263 6사이클 연소 및 유체 증발 엔진 1976년 6월 22일
  • 4143518 1979년 3월 13일 내연기관 및 증기기관
  • 4301655 내연기관 겸 증기기관 1981년 11월 24일
  • 4433548 1984년 2월 28일 내연기관 겸 증기기관
  • 4489558 복합 내연기관 및 그 사용방법 1984년 12월 25일
  • 4489560 복합 내연기관 및 그 사용방법 1984년 12월 25일
  • 4736715 6행정 사이클, 가변 압축비 및 일정한 스트로크를 가진 엔진 1988년 4월 12일
  • 4917054 6행정 내연기관 1990년 4월 17일
  • 4924823 6행정 내연기관 1990년 5월 15일
  • 5755191 충전 실린더 포함 2행정 내연기관 1998년 5월 26일
  • 6253745 연료 및 증기 충전이 있는 다행정 엔진 2001년 7월 3일
  • 6311651 컴퓨터 제어 6행정 내연기관 및 그 운전방법 2001년 11월 6일
  • 6571749 컴퓨터 제어 6행정 사이클 내연기관 및 그 운전방법 2003년 6월 3일
  • 7021272 컴퓨터 제어 멀티 스트로크 사이클 발전 어셈블리 및 작동 방법 2006년 4월 4일

관련 인도 특허

  • 특허 252642 2012년 5월 25일 6 스트로크 엔진

관련 폴란드 특허

레퍼런스

  1. ^ a b c Lyons, Pete (2006-02-27). "Inside Bruce Crower's Six-Stroke Engine". Autoweek.com. Retrieved 2012-07-28.
  2. ^ "American Griffin Engine". Smokstak.com. November 2007. Retrieved 2014-02-07., 링크된 사진 및 기간도
  3. ^ Caudle, P.; Brain, Eric (September 2000). "The Griffin Engineering Company". staff.bath.ac.uk. Archived from the original on 2007-05-13.
  4. ^ Knight, Patrick. A to Z of British Stationary Engines. p. 83.
  5. ^ "Only surviving Griffin engine returns home to Bath museum". Culture24.org.uk. April 15, 2007. Retrieved 2014-02-07.
  6. ^ Yuen, W. W.; et al. "The Bajulaz Cycle: a Two-Chamber Internal Combustion Engine with Increased Thermal Efficiency". SAE Technical Paper Series (Feb., 1986): 1–10. No. 860534.
  7. ^ a b c "A brilliant six-stroke from techies". 14 February 2007. Archived from the original on 22 February 2013. Retrieved 8 May 2012.
  8. ^ a b c d "Kochiite patents six-stroke engine". The Hindu. Thehindu.com. 4 July 2012.
  9. ^ "Application 11/494,090: Method and apparatus for operating an internal combustion engine". Retrieved 2011-12-06.
  10. ^ "After 16 years' work –- the six-stroke engine" (PDF). Border Chronicle. No. Vol. 87 - No. 4365. Bordertown, South Australia. November 10, 1994. Archived from the original (PDF) on October 1, 2011.
  11. ^ 폴란드 도시 미슈쿠프 공식 사이트(폴란드)
  12. ^ Berni Kühne kuehne@tobe4u.de. "A new Engine generation is born Kottmann-Motor-Team Six-Stroke-Engine. Accessed January 2008". Sechstaktmotor.de. Retrieved 2014-01-31.
  13. ^ "5 Stroke Engine". Ilmor Engineering. Retrieved 2016-02-06.
  14. ^ "Revetec X4v2 Engine Testing report" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-09-27. Retrieved 2011-12-06.

외부 링크