六冲程发动机

编辑:品尝网互动百科 时间:2019-11-18 09:28:51
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六冲程发动机是内燃机的一项新发展,它对缸盖和进排气阀的操作采用了革命性设计,利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。有功率、扭矩增加,往复运动部件的数量更少和重量更轻、制造工艺简单等特征。
中文名
六冲程发动机
描    述
利用燃汽获得更高的燃油经济性
发明者
布鲁斯·克劳尔

六冲程发动机原理

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普通的四冲程发动机把3/4的能量以热能的形式散发掉了。六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。
在普通四冲程发动机的“进气-压缩-燃烧做功-排气”四个冲程之后,第五个冲程开始的时候,把水喷进炽热的气缸里面,水马上就变成了温度高达816度的蒸汽,体积急剧膨胀1600倍,同时气缸内压强急剧增大,推动活塞再次做功——如此一来,每6个冲程中就出现2个做功冲程,而消耗的燃油却没有变化。到了第6个冲程,发动机把水蒸气排放到一个冷却器,水蒸气在那里重新变成水。
根据计算,六冲程发动机能比传统的四冲程发动机效率提高40%。如果是柴油机的话,还可以再提高5%。

六冲程发动机特点

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图为新型6冲程发动机的草图 图为新型6冲程发动机的草图
冲程节油内燃发动机,涉及现有内燃发动机的高压油油泵、喷油咀、冷却循环管路、活塞、活塞缸,其特征在于在缸盖上设两个喷咀,一个喷油咀、一个喷水咀,在发动机一边安装一个高压水泵,喷油咀的进油管接高压油泵出口,喷水咀的进水管接高压水泵的出口,高压水泵进水管接水箱的出口,改变油咀的喷油角度,改变排气角度,增加喷水角度,使活塞产生六个冲程,即三个冲程后增加一个气门开放排气冲程,增加一个喷水汽化做功冲程,增加一个排气冲程排气。

六冲程发动机优点

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1.发动机转速高.由于消除了四冲程发动机菌状气门浮动带来的惯性,六冲程发动机安全极限转速较高,理论上可达 28000Wmin。
2.油耗少、排放低.六冲程发动机在低转速/节气门开启时比传统的发动机省油35% 。在高转速/节气门全开时也可节油13% 。由此减少了CO2的排放。
3.改进了低转速扭矩.六冲程发动机比产生相同扭矩的四冲程发动机的转速低1000r/min同时,随着转速的上升,其扭矩将会呈线性增加。
4.制造成本低.由于它与四冲程发动机相比,运动部件少,不但减少了机械噪声,而且制造成本低。

六冲程发动机缺点

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1.首先,在第五冲程气缸内喷水,确实可以利用气缸余热多做功。但是必须考虑这些水对气缸的腐蚀,以及润滑问题。然后,做功之后的水蒸气需要冷凝,这就需要体积重量都很大的冷凝器,加重了汽车的整备质量,增加了单位油耗,同时会使汽车动力性能严重恶化。
2.接下来还是一个技术上的问题:在第五、六冲程中,如果不润滑,那么气缸的磨损、腐蚀十分严重;而如果润滑,那么做功之后排出来的水蒸气就被润滑油污染,进入冷凝器之后,润滑油凝结,时间稍长就会堵塞管路。
3.另外,这样做,气缸壁会受到强烈的冷热交变应力,会使其寿命严重降低。
实际上,向内燃机气缸喷水(与燃油一起喷入),就可以提高输出功率和热效率,这种尝试几十年前就有人研究过,但主要就是因为气缸腐蚀问题而放弃的。

六冲程发动机应用领域

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由于六冲程发动机具有上述几个特点,再结合它运转宁静、无复杂的机械结构,不需要采用昂贵的陶瓷镀层和合金材料等,因此特别适合如印度等发展中国家,将制造、油耗、排放和扭矩(载入/货物能力)看作重要因素的低成本运输工具,也符合欧洲、日本和东南亚国家抛弃廉价的二冲程发动机,热衷于较高成本、清洁的四冲程发动机的摩托车工业发展趋势,强劲的动力输出也成为了一些高档轿车的首选。

六冲程发动机意义

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六冲程发动机 完全是内燃机的一项新发展,它对缸盖和进排气阀的操作是革命性设计。但革新并不是整个发动机,由于使用了许多现有部件所以比全新设计的发动机在制造上更容易。它的典型特征包括了:功率、扭矩增加,数量更少和重量更轻的往复运动部件、简单的制造工艺。
六冲程发动机本身对能量的消耗更少,因为减慢了往复运动部件的加速度,缸盖活塞的速度是主活塞的1/4;显然使用寿命最少是主活塞的两倍。设计上,每一个气缸只有15个部件,而传统4 冲程发动机是40到50个部件。缸盖和缸体可以一起铸造,减少了缸盖的制造成本。
对于技术而言,下面活塞是标准设计,缸盖螺栓直接进入了缸体,省去了进排气阀。缸盖的重量大约减少了50%。不但不用消耗能量来驱动缸盖配气机构,实际上它还能发出动力,并通过正时链条传送到发动机。扭矩增加了35%,同时增加了效率。传统发动机改成Beare Head 也很容易,只要换缸盖就成了。于是就具有了更好的燃油经济性、燃烧更清洁、延长了保养间隔、减少了维修专用工具等优点。
六冲程发动机使用了Pulse Fuel Injector 燃油喷射系统。脉动燃油喷射并不像传统燃油喷射,它使用了压缩空气带动液态燃油,并预先和空气混合。这个过程优势明显,使得火焰传播速度更快,减少了有害物排放。传统发动机燃油是利用压力喷射到空气中,缺少预混合,为了雾化更好就需要很高的燃油压力。脉动燃油喷射则不同,燃油先喷射到进气管内,使20%燃油预混合,然后进入气缸。喷嘴可以使用传统的多孔喷嘴,可以控制分层喷射,提升了效率并减少排放。对于赛车领域而言,据预测发动机的转速可以超过28000rpm,这对于传统发动机来说是不可想像的。
原型六冲程发动机已经生产出来并在进行广泛的实验和理论分析阶段。相信在不久的将来六冲程发动机会广泛地应用于人类的日常生活中。
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