簡介
兩衝程和四衝程發明至今己超過100年,澳大利亞農場主Malcolm Beare發明的六衝程發動機是一款具有創新概念的新機種,其潛力有待進一步發掘。發明者
現今53歲的MalCOlm Beam 是一位澳六利亞小麥農場主,也是位新型思想家和發明家。他自1981年開始致力於性能卓越的機車發動機設計。當第一台樣機誕生時,Beare 就產生了將二衝程發動機頂部和四;中程發動機中閻部結合在一起的革新混合設計理念。1982 年,Bmm 開始研製"分層究氣對置活塞"二衝程發動機。但在建造一對樣機後,他發現由於機體上孔太多,流量控制是個難題。後 來,Beare將其簡化為六衝程發動機。由於在該機上採用了轉閥(通常套用在二衝程發動機上）,克服了菌狀氣門的回大現象,這些措施既解決了菌狀氣門慣性阻礙氣流的問題,又解決了菌狀氣門的過熱(特別是在燃燒室內排氣門熱點)。同時解決了回火帶來的密封、潤滑和機油消耗等問題,使氣流變得順暢,能耗也少。
創新的六衝程發動機
於是,Beare決定將二衝程發動機轉閥的基本部件與四衝程發動機完美地結合在 一起,經過大量艱苦的研製,兩年後,1990年第一代六衝程發動機的樣機誕生了。經試驗證明它十分可靠,現在Beam 擁有它的全部專利--包括在美國。
後來,Beare又在一輛令人異常興奮的雙VDucati 基礎的Beam賽車上配合他自己設計的軍架,安裝了90雙V款式的六衝程發動機。該機也是首次套用六衝程技術的多缸發動機實例。
當今,Beare正準備將六衝程發動機套用到包括機車、固定式發動機和推進式飛機發動機等各種領域。
基本結構
Beare的概念設計可移植到現有的發動機上,不必進行重新設計。它去除了現有發動機的氣缸蓋、菌狀氣門機構和凸輪軸。保留了凸輪軸驅動皮帶,以它帶動倒置上;古墓運動的超短行程的上置式曲軸(此曲軸的轉速為發動機轉速的1/2)如二衝程發動機一樣,上活塞在備工套肉上下移動,開閉進、排氣口。混合氣經進氣片簧閥進入氣缸,防止廢氣通過進氣口排出。
在上置式曲軸的另一端是一個轉(盤)閥,其功用是調節排氣正日寸,在適當時間切斷排氣,不使廢氣重返氣缸。由於轉閥承受的負載輕,減少了潤滑和密封問題。
轉缸壁的密封,下活墓採用平頂三環設計,圓錐狀的上活塞設有兩個環 --一個氣環、一個油壞。由於上活塞設計成圓錐狀,使在兩個衝程中對氣流起到更好的引導作用。
燃燒室內設有兩個火花塞,它不僅適應於使用純汽油機種,而且也可使用低辛燒質的無鉛燃油。
Beare陀的技術最近己與新型的脈衝燃油噴射系統(Pulse Fuel曰Injection System)相匹配,並已經美國海主作戰中心和其他國際權威機構測試。此系統不像通常的噴油器,經渦輪增壓的空氣在缸內與霧化的燃油相混合(柴油機和直噴汽油機),或在霧化前與燃油相混合,而在進氣系統中設定一個脈衝增壓裝置,增加了效率、減少排放。此噴嘴技術是福特公司為控制柴油機排放而開發的。
特點
發動機轉速高
由於消除了四衝程發動機菌狀氣門浮動帶來的慣性,六衝程發動機安全極限轉速較高,理論上可這 2800OWmin。事實上,GP大獎賽機車簧片式氣門的二衝程發動機轉速也已達14000r/min。Beare稱,按照曲軸所承受的負載,人為將在Ducati 基礎上 發的 6S-V2 發動機的轉速限制到ll9000r/min 。油耗少、排放低
六衝程發動機在低轉速/節氣門開啟日寸比傳統的發動機省油35% 。在高轉速/節氣門全開時也可節油13% 。由此減少了CO2的排放。改進了低轉速扭矩
六衝程發動機比產生相同扭矩的四衝程發動機的轉速低1000r/min同時,隨著轉速的上升,其扭矩將會呈線性增加。製造成本低
由於它與四衝程發動機相比,運動部件少,不但減少了機械噪聲,而且製造成本低。套用現狀
由於六衝程發動機具有上述幾個特點,再結合它運轉寧靜、無複雜的機械結構,不需要採用昂貴的陶瓷鍍層和合金材料等,因此特別適 合如印度等開發中國家,將製造、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衝程發動機,熱衷於較高成本、清潔的四衝程發動機的機車工業發展趨勢。如今,一個小排量六衝程單缸樣機在中國台灣省下線,這款流水線生產的15OmL6衝程單缸機將搭載在陽光機車上。
Rlcado(里卡多)的合作夥伴正著手一個萬英鎊(約合2900萬人民幣)的先進汽油發動機的研究項目。此項目得到英國貿工部的資金贊助。其目的是減少發動機的排放、節油以及具有卓越的性能。
該2/4SIGHT發動機概念是基於設計個創新的燃燒系統,它帶有先進的氣門結構和控制技術,能自動切換二衝程和四衝程運轉工況。
早在2004年,通過大量的計算機輔助工程模擬完成的2/4SlGHT發動機可行性研究顯示,該先進的發動機概念潛力較犬。它是在汽油直噴燃燒系統內設計了進排氣口,結合適當改變燃油噴射、點火和氣門正時,就能實現2/4衝程兩種模式切換。
由於匹配了控制技術能更好發揮2/4SIGHT發動機的功能,使該機減少了30%的油耗和C02排放。它能在縮小發動機尺寸(採用一個較小、較輕和較大比功率)方面具有較大潛力.新型發動機不但能達到歐IV標準,而且在適應將來新排放標準上具有優勢。該機的燃油經濟 性和生產成本與傳統的柴油機相似,並具有優異的驅 特色和扭矩輸出。
2/4SIGHI項目的其他合作夥伴還包括日本電裝(Denso)Ma2T4 布萊頓(Brighton)大學、布魯內爾(Bmnel)大學和一些汽車製造商。項目開發預期為30個月。
里卡多在此項目中將起領導和協調作用,他負責新型發動機的設計、開發以及系統的整合。
日本電裝將開發、提供燃油直噴和先進的發動機控制系統。
Ma2T4將貢獻氣門機構切換技術的知識。
布萊頓大學進行發動機試驗以及燃燒和冷卻系統的分析。
布魯肉爾大學將負責過渡發動機的試驗和開發。
如果成功,2/4SIGHT發動機概念將在中級家用車和SUV兩個市場領域具有較強的吸引力。同時,也希望首先採用的將是那些CO2排放較高和典型扭矩驅動特色的車款。
項目的研發將是2.OL V6發動機,其目標性能達到3-4L V8發動機的水平。此外,還將研究在成本/效益方面具有潛力的1.OL2/4SIGHT 發動機,用於中級家用轎車上,以取代傳統的1.O-2.OL汽油發動機。
