ข้ามไปเนื้อหา

เครื่องยนต์หกจังหวะ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

เครื่องยนต์หกจังหวะ (อังกฤษ: six-stroke engine) เป็นหนึ่งในการออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในทางเลือกหลายแบบที่พยายามปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่าเครื่องยนต์สองจังหวะและสี่จังหวะดั้งเดิม ข้อได้เปรียบที่กล่าวอ้างรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ลดความซับซ้อนทางกลไก และ/หรือลดการปล่อยไอเสีย เครื่องยนต์เหล่านี้สามารถแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่มตามจำนวนลูกสูบที่ส่งผลต่อการทำงานหกจังหวะ

ในการออกแบบแบบลูกสูบเดียว เครื่องยนต์จะดึงความร้อนที่สูญเสียไปจากวัฏจักรออตโตหรือวัฏจักรดีเซลสี่จังหวะและนำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนจังหวะกำลังและจังหวะคายเพิ่มเติมของลูกสูบในกระบอกสูบเดียวกันในความพยายามที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและช่วยในการระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ลูกสูบในเครื่องยนต์หกจังหวะประเภทนี้จะเคลื่อนที่ขึ้นและลงสามครั้งต่อการฉีดเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง การออกแบบเหล่านี้ใช้ไอน้ำหรืออากาศเป็นของไหลทำงานสำหรับจังหวะกำลังเพิ่มเติม[1]

การออกแบบที่กำหนดให้หกจังหวะเกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างลูกสูบสองตัวมีความหลากหลายมากกว่า ลูกสูบอาจอยู่ตรงข้ามกันในกระบอกสูบเดียวหรืออาจอยู่ในกระบอกสูบที่แยกจากกัน โดยปกติแล้ว กระบอกสูบหนึ่งจะทำงานสองจังหวะ ในขณะที่อีกกระบอกสูบหนึ่งทำงานสี่จังหวะ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของลูกสูบหกครั้งต่อหนึ่งวัฏจักร ลูกสูบตัวที่สองอาจถูกใช้เพื่อแทนที่กลไกลิ้นของเครื่องยนต์ทั่วไป ซึ่งอาจลดความซับซ้อนทางกลไกและช่วยให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนการอัดได้โดยการกำจัดจุดร้อนที่อาจจำกัดการอัด ลูกสูบตัวที่สองยังอาจถูกใช้เพื่อเพิ่มอัตราส่วนการขยาย โดยแยกส่วนออกจากอัตราส่วนการอัด การเพิ่มอัตราส่วนการขยายด้วยวิธีนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ในลักษณะที่คล้ายกับวัฏจักรมิลเลอร์หรือแอตคินสัน

ชนิดเครื่องยนต์

[แก้]

การออกแบบลูกสูบเดียว

[แก้]

การออกแบบเหล่านี้ใช้ลูกสูบเดียวต่อกระบอกสูบ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สองจังหวะหรือสี่จังหวะทั่วไป มีการฉีดของไหลทุติยภูมิที่ไม่เกิดการระเบิดเข้าไปในห้องเผาไหม้ และความร้อนที่เหลือจากการสันดาปจะทำให้มันขยายตัวเพื่อสร้างจังหวะกำลังครั้งที่สองตามด้วยจังหวะคายครั้งที่สอง

เครื่องยนต์หกจังหวะกริฟฟิน

[แก้]
เครื่องยนต์เคอร์ที่พิพิธภัณฑ์เครื่องยนต์แอนสัน

ใน ค.ศ. 1883 ซามูเอล กริฟฟิน วิศวกรจากบาธเป็นผู้ผลิตเครื่องจักรไอน้ำและเครื่องยนต์แก๊สที่ได้รับการยอมรับ เขาต้องการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่ไม่ต้องการจ่ายค่าลิขสิทธิ์สิทธิบัตรของออตโต วิธีแก้ปัญหาของเขาคือการพัฒนา "ลิ้นเลื่อนสิทธิบัตร" และเครื่องยนต์หกจังหวะแบบทำงานทางเดียว (single-acting) โดยใช้มันใน ค.ศ. 1886 Dick, Kerr & Co. ผู้ผลิตรถจักรไอน้ำสัญชาติสกอตแลนด์เล็งเห็นอนาคตในเครื่องยนต์น้ำมันขนาดใหญ่และได้รับอนุญาตให้ใช้สิทธิบัตรของกริฟฟิน เครื่องยนต์เหล่านี้เป็นแบบทำงานสองทาง (double-acting) แบบสองตอน (tandem) และขายภายใต้ชื่อ "Kilmarnock"[2] ตลาดหลักสำหรับเครื่องยนต์กริฟฟินคือการผลิตไฟฟ้า ซึ่งเครื่องยนต์เหล่านี้ได้รับชื่อเสียงในด้านการเดินเบาได้นาน ๆ และสามารถรองรับความต้องการกำลังที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันได้ โครงสร้างขนาดใหญ่และหนักไม่เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเคลื่อนที่ แต่สามารถเผาไหม้น้ำมันเกรดหนักและราคาถูกได้ หลักการสำคัญของ "Griffin Simplex" คือเครื่องทำไอ (vapouriser) ภายนอกที่หุ้มด้วยท่อไอเสียที่ถูกทำให้ร้อน โดยมีการพ่นเชื้อเพลิงเข้าไป อุณหภูมิจะถูกควบคุมไว้ที่ประมาณ 550 องศาฟาเรนไฮต์ (288 องศาเซลเซียส) ซึ่งเพียงพอจะทำให้ไอน้ำมันกลายเป็นไอทางกายภาพ แต่ไม่ทำให้เกิดการสลายตัวทางเคมี การกลั่นแยกส่วนนี้สนับสนุนการใช้น้ำมันเตาหนัก โดยที่น้ำมันดินและยางมะตอยที่ใช้ไม่ได้จะถูกแยกออกในเครื่องทำไอ มีการใช้ระบบจุดระเบิดแบบเผาหัว (Hot-bulb ignition) ซึ่งกริฟฟินเรียกว่า "catathermic igniter" เป็นช่องว่างเล็ก ๆ ที่แยกออกมาและเชื่อมต่อกับห้องเผาไหม้ ตัวฉีดพ่นมีหัวฉีดด้านในที่ปรับได้สำหรับจ่ายอากาศ โดยมีปลอกวงแหวนสำหรับน้ำมันล้อมรอบ ทั้งน้ำมันและอากาศเข้าด้วยความดัน 20 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (140 กิโลปาสกาล) และถูกควบคุมโดยตัวควบคุมความเร็ว[3][4] บริษัทกริฟฟินปิดตัวใน ค.ศ. 1923 เครื่องยนต์หกจังหวะกริฟฟินที่เหลือรอดมามีเพียงสองตัวเท่านั้น ตัวหนึ่งอยู่ที่พิพิธภัณฑ์เครื่องยนต์แอนสัน อีกตัวหนึ่งสร้างขึ้นใน ค.ศ. 1885 และอยู่ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเบอร์มิงแฮมมาหลายปี แต่ใน ค.ศ. 2007 ได้ถูกส่งกลับไปที่บาธและจัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์บาธด้านงาน[5]

เครื่องยนต์หกจังหวะไดเออร์

[แก้]

เลนเนิร์ด ไดเออร์ ประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายจังหวะที่ใช้การฉีดน้ำใน ค.ศ. 1915 ซึ่งคล้ายกับการออกแบบของโครเวอร์มาก (ดูด้านล่าง) มีการออกสิทธิบัตรที่คล้ายกันอีกเป็นสิบฉบับนับตั้งแต่นั้นมา

คุณสมบัติของเครื่องยนต์หกจังหวะของไดเออร์ ได้แก่:

  • ไม่ต้องใช้ระบบระบายความร้อน
  • ปรับปรุงการกินเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ทั่วไป
  • ต้องการน้ำบริสุทธิ์เป็นแหล่งจ่ายเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำหรับจังหวะกำลังครั้งที่สอง
  • ดึงกำลังงานเพิ่มเติมจากการขยายตัวของไอน้ำ

เครื่องยนต์หกจังหวะบาจูลาซ

[แก้]

เครื่องยนต์หกจังหวะบาจูลาซคล้ายกับเครื่องยนต์สันดาปปกติในการออกแบบ แต่มีการดัดแปลงที่ฝาสูบ โดยมีห้องเพิ่มเติมสองห้องที่มีความจุคงที่: ห้องเผาไหม้และห้องอุ่นอากาศล่วงหน้าที่อยู่เหนือแต่ละกระบอกสูบ การฉีดเชื้อเพลิงจะเริ่มการเผาไหม้แบบคงปริมาตร (isochoric) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพอุณหภาพเมื่อเทียบกับการเผาไหม้ในกระบอกสูบโดยตรง จากนั้นความดันสูงที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยเข้าสู่กระบอกสูบเพื่อสร้างจังหวะกำลังหรือจังหวะขยายตัว ในขณะเดียวกัน ห้องที่สองซึ่งหุ้มห้องเผาไหม้ไว้ จะมีอากาศที่ถูกทำให้ร้อนจนถึงระดับสูงโดยความร้อนที่ผ่านผนังกระบอกสูบ อากาศที่ร้อนและมีความดันนี้จะถูกนำไปใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนลูกสูบในจังหวะเพิ่มเติม

ข้อได้เปรียบที่กล่าวอ้างของเครื่องยนต์ ได้แก่ ลดการกินเชื้อเพลิงอย่างน้อย 40% มีจังหวะขยายตัว (จังหวะกำลัง) สองครั้งในหกจังหวะ ความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด และลดมลพิษลงอย่างมาก[6]

เครื่องยนต์หกจังหวะบาจูลาซถูกประดิษฐ์ขึ้นใน ค.ศ. 1989 โดยโรเจอร์ บาจูลาซ แห่งบริษัท Bajulaz S.A. ซึ่งตั้งอยู่ในเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์; มีสิทธิบัตรสหรัฐ U.S. Patent 4,809,511 และ U.S. Patent 4,513,568

คุณสมบัติที่กล่าวอ้างของเครื่องยนต์หกจังหวะบาจูลาซ ได้แก่:

  • ลดการกินเชื้อเพลิงอย่างน้อย 40%
  • มีจังหวะขยายตัว (จังหวะกำลัง) สองครั้งในหกจังหวะ
  • ใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด รวมถึงแก๊สปิโตรเลียมเหลว
  • ลดมลพิษทางอากาศลงอย่างมาก
  • มีต้นทุนเทียบเท่ากับเครื่องยนต์สี่จังหวะ

เครื่องยนต์หกจังหวะเวโลเซตา

[แก้]

ในเครื่องยนต์เวโลเซตา มีการฉีดอากาศบริสุทธิ์ เข้าไปในกระบอกสูบระหว่างจังหวะคาย ซึ่งอากาศจะขยายตัวด้วยความร้อน และทำให้ลูกสูบถูกดันลงสำหรับจังหวะเพิ่มเติม มีการนำองศาลิ้นช้อนเหลื่อม (valve overlap) ออกไป และจังหวะเพิ่มเติมสองจังหวะโดยใช้การฉีดอากาศช่วยให้การไล่ไอเสีย (gas scavenging) ดีขึ้น เครื่องยนต์นี้ดูเหมือนจะแสดงให้เห็นถึงการลดการกินเชื้อเพลิง 40% และลดมลพิษทางอากาศลงอย่างมาก[7] อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักต่ำกว่าเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะเล็กน้อย[7] เครื่องยนต์สามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด ตั้งแต่น้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลไปจนถึง LPG เครื่องยนต์ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นถึงการลดคาร์บอนมอนอกไซด์ 65% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะที่ใช้เป็นพื้นฐานในการพัฒนา[7] เครื่องยนต์นี้ได้รับการพัฒนาใน ค.ศ. 2005 โดยคณะนักศึกษาคณะวิศวกรรมเครื่องกล ได้แก่ ยู กฤษณะราช, บ็อบบี เซบาสเตียน, แอรัน แนร์ และแอรอน โจเซฟ จอร์จ จากวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ตริวันดรัม

เครื่องยนต์หกจังหวะนิคาโด

[แก้]

เครื่องยนต์นี้ได้รับการพัฒนาโดยชานายิล คลีตัส อานิล จากโคชิน ประเทศอินเดีย จดสิทธิบัตรการออกแบบใน ค.ศ. 2012[8] ชื่อของเครื่องยนต์มาจากชื่อบริษัทของเขา NIYKADO Motors เครื่องยนต์นี้ผ่านการทดสอบรอบเบื้องต้นที่อัตราเร่งเต็มที่ ณ สมาคมวิจัยยานยนต์แห่งอินเดีย ปุเณ[8] ผู้ประดิษฐ์อ้างว่าเครื่องยนต์นี้ "ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากกว่า 23% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะทั่วไป"[8] และมี "มลพิษต่ำมาก"[8]

อานิลซึ่งเป็นช่างเครื่อง ได้พัฒนาเครื่องยนต์นิคาโดเป็นเวลานานกว่า 15 ปี เครื่องยนต์ได้รับการทดสอบครั้งแรกใน ค.ศ. 2004 และอานิลยื่นขอสิทธิบัตรใน ค.ศ. 2005 เขากล่าวอ้างว่าการออกแบบของเขาสร้างมลพิษลดลงอย่างมากและการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์อาจนำไปสู่ "การขับเคลื่อนไร้มลพิษ"

หลักการทำงาน:

จังหวะที่แตกต่างกันคือ:

  1. จังหวะดูด
  2. จังหวะอัด
  3. จังหวะกำลัง
  4. จังหวะคาย
  5. จังหวะดูดอากาศ
  6. จังหวะคายอากาศ

เครื่องยนต์มีลิ้นสี่ตัว:

  1. ลิ้นดูดอากาศ-เชื้อเพลิง
  2. ลิ้นดูดอากาศอย่างเดียว
  3. ลิ้นคายไอเสียเผาไหม้
  4. ลิ้นคายอากาศอย่างเดียว

จังหวะดูด: ในจังหวะนี้ ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายบน (TDC) ไปยังศูนย์ตายล่าง (BDC) ลิ้นดูดเปิดออก และส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงเข้าสู่กระบอกสูบ

จังหวะอัด: ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC และลิ้นทั้งหมดปิด

จังหวะกำลัง: หัวเทียนจุดระเบิดส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง ลูกสูบเคลื่อนที่จาก TDC ไปยัง BDC ลิ้นทั้งหมดปิดอยู่

จังหวะคาย: ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC ลิ้นคายไอเสียเปิดออก ให้ไอเสียออกจากกระบอกสูบ

จังหวะดูดอากาศ: ลิ้นดูดอากาศอย่างเดียวเปิดออกในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จาก TDC ไปยัง BDC ดึงอากาศบริสุทธิ์จากบรรยากาศเข้าสู่กระบอกสูบ อากาศนี้จะผสมกับไอเสียที่เหลืออยู่หรือเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้ ขณะเดียวกันก็ช่วยระบายความร้อนภายในกระบอกสูบ

จังหวะคายอากาศ: ลิ้นคายอากาศเปิดออกในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC อากาศบริสุทธิ์และเชื้อเพลิงกับไอเสียส่วนใหญ่ที่เหลืออยู่จะออกจากกระบอกสูบ อานิลอ้างว่าสิ่งนี้ช่วยสร้างบรรยากาศที่สดใหม่ภายในกระบอกสูบก่อนจังหวะดูดอากาศ-เชื้อเพลิงถัดไป ช่วยให้เครื่องยนต์เผาไหม้ส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงได้เกือบ 100% และลดการปล่อยสารอันตราย (รวมถึงการลดการปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ 98%)

เครื่องยนต์หกจังหวะโครเวอร์

[แก้]

ในเครื่องยนต์หกจังหวะที่สร้างเป็นต้นแบบในสหรัฐโดยบรูซ โครเวอร์ มีการฉีดน้ำเข้าไปในกระบอกสูบหลังจังหวะคายและน้ำจะกลายเป็นไอน้ำทันที ซึ่งจะขยายตัวและดันลูกสูบลงเพื่อสร้างจังหวะกำลังเพิ่มเติม ดังนั้นความร้อนเหลือทิ้งที่ต้องใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำเพื่อระบายออกในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จะถูกดักจับและนำมาใช้ในการขับลูกสูบ[1] โครเวอร์ประมาณการว่าการออกแบบของเขาจะ ลดการกินเชื้อเพลิงได้ 40% โดยการสร้างกำลังงานเท่าเดิมที่ความเร็วรอบต่ำลง น้ำหนักที่เกี่ยวข้องกับระบบระบายความร้อนสามารถตัดออกไปได้ แต่ต้องแลกมาด้วยความจำเป็นในการมีถังเก็บน้ำเพิ่มเติมจากถังน้ำมันปกติ

เครื่องยนต์หกจังหวะโครเวอร์เป็นการออกแบบทดลองที่ได้รับความสนใจจากสื่อใน ค.ศ. 2006 เนื่องจากการสัมภาษณ์นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันวัย 75 ปีผู้ซึ่งได้ยื่นขอสิทธิบัตรการออกแบบของเขา[1] การยื่นขอสิทธิบัตรดังกล่าวถูกยกเลิกในภายหลัง[9]

เครื่องยนต์หกจังหวะพอร์เชอ

[แก้]

[10][11][12][13][14]

การออกแบบแบบลูกสูบตรงข้าม

[แก้]

การออกแบบเหล่านี้ใช้ลูกสูบสองตัวต่อหนึ่งกระบอกสูบที่ทำงานด้วยอัตราแตกต่างกัน โดยการสันดาปจะเกิดขึ้นระหว่างลูกสูบทั้งสอง

ฝาสูบแบร์

[แก้]

การออกแบบเครื่องยนต์ฝาสูบแบร์พัฒนาโดยมัลคอม แบร์ (Malcolm Beare) จากประเทศออสเตรเลีย เทคโนโลยีนี้รวมเอาส่วนล่างของเครื่องยนต์สี่จังหวะเข้ากับลูกสูบตรงข้ามที่อยู่ในฝาสูบซึ่งทำงานด้วยอัตราครึ่งหนึ่งของรอบการทำงานของลูกสูบด้านล่าง ในทางปฏิบัติ ลูกสูบตัวที่สองทำหน้าที่แทนกลไกลิ้นของเครื่องยนต์ทั่วไป ประโยชน์ที่กล่าวอ้างรวมถึงการเพิ่มกำลัง 9% และ ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ที่ดีขึ้นผ่านอัตราส่วนการอัดที่สูงขึ้นซึ่งเป็นไปได้โดยการกำจัดลิ้นไอเสียร้อน[15]

M4+2

[แก้]
ไฟล์:M4+2anim.gif
ภาพเคลื่อนไหววัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์ M4+2

แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิเลเซียน ประเทศโปแลนด์ ภายใต้การนำของดร.อาดัม เชียชอว์เคียวิชและได้รับสิทธิบัตรเลขที่ 195052 โดยสำนักงานสิทธิบัตรโปแลนด์

เครื่องยนต์ M4+2 มีความคล้ายกับเครื่องยนต์ฝาสูบแบร์มาก โดยรวมลูกสูบตรงข้ามสองตัวไว้ในกระบอกสูบเดียวกัน ลูกสูบหนึ่งทำงานด้วยอัตราครึ่งหนึ่งของรอบการทำงานของลูกสูบอีกตัว แต่ในขณะที่หน้าที่หลักของลูกสูบตัวที่สองในเครื่องยนต์ฝาสูบแบร์คือการแทนที่กลไกลิ้นของเครื่องยนต์สี่จังหวะทั่วไป แต่ M4+2 ได้นำหลักการนี้ไปอีกขั้น การทำงานของเครื่องยนต์สันดาปสองลูกสูบนี้อยู่บนพื้นฐานของความร่วมมือระหว่างทั้งสองมอดูล แลกเปลี่ยนภาระอากาศ (air load change) เกิดขึ้นในส่วนสองจังหวะของเครื่องยนต์ ลูกสูบของส่วนสี่จังหวะเป็นระบบช่วยแลกเปลี่ยนภาระอากาศ โดยทำหน้าที่เป็นระบบลิ้น กระบอกสูบจะเต็มไปด้วยอากาศหรือส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง กระบวนการเติมเกิดขึ้นที่ความดันเกิน (overpressure) โดยระบบไอดีแบบเลื่อน (slide inlet system) ไอเสียจะถูกกำจัดออกไปเหมือนในเครื่องยนต์สองจังหวะทั่วไป โดยผ่านช่องไอเสียที่ผนังกระบอกสูบ เชื้อเพลิงถูกจ่ายเข้าสู่กระบอกสูบโดยระบบตัวฉีดเชื้อเพลิง การจุดระเบิดเกิดขึ้นโดยหัวเทียนสองหัว กำลังขับที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สองลูกสูบจะถูกถ่ายโอนโดยเพลาข้อเหวี่ยงสองตัว คุณสมบัติเด่นของเครื่องยนต์นี้คือโอกาสในการเปลี่ยนความจุกระบอกสูบและอัตราส่วนการอัดอย่างต่อเนื่องในระหว่างที่เครื่องยนต์ทำงาน โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของลูกสูบ แบบจำลองทางกลไกและอุณหพลศาสตร์ถูกออกแบบมาสำหรับเครื่องยนต์สองลูกสูบ ซึ่งช่วยให้สามารถวาดวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ทางทฤษฎีใหม่สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสองลูกสูบได้[16]

หลักการทำงานของเครื่องยนต์นี้มีการอธิบายไว้ในบทความเครื่องยนต์สองและสี่จังหวะ

การออกแบบลูกสูบสองตัวแบบอื่นๆ

[แก้]

เครื่องยนต์ลูกสูบประจุ

[แก้]

ในเครื่องยนต์นี้ ซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับฝาสูบแบร์จะใช้ "ลูกสูบประจุ (piston charger)" แทนระบบลิ้น ลูกสูบประจุจะทำการอัดอากาศเข้าสู่กระบอกสูบหลักและในขณะเดียวกันก็ควบคุมช่องไอดีและไอเสีย นำไปสู่การไม่มีการสูญเสียอากาศและเชื้อเพลิงในไอเสีย[17] ในกระบอกสูบหลัก การสันดาปจะเกิดขึ้นทุกรอบเหมือนในเครื่องยนต์สองจังหวะ ขณะที่การหล่อลื่นทำในลักษณะเดียวกับในเครื่องยนต์สี่จังหวะ การฉีดเชื้อเพลิงสามารถเกิดขึ้นได้ในลูกสูบประจุ ในช่องทางถ่ายโอนแก๊สหรือในห้องเผาไหม้ นอกจากนี้ยังสามารถประจุกระบอกสูบทำงานสองกระบอกสูบด้วยลูกสูบประจุเดียวได้ การรวมกันของการออกแบบห้องเผาไหม้ที่กะทัดรัดเข้ากับการไม่มีการสูญเสียอากาศและเชื้อเพลิงถูกกล่าวอ้างว่าทำให้เครื่องยนต์มีแรงบิด พลังงาน และประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่ดีขึ้น ประโยชน์ของการมีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวน้อยลงและการออกแบบที่ดีขึ้นถูกกล่าวอ้างว่านำไปสู่ต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง เครื่องยนต์นี้ถูกกล่าวอ้างว่าเหมาะสำหรับเชื้อเพลิงทางเลือกเนื่องจากไม่มีการกัดกร่อนหรือคราบสะสมบนลิ้น หกจังหวะ ได้แก่:

  1. ดูด
  2. อัดล่วงหน้า
  3. ถ่ายโอนแก๊ส
  4. อัด
  5. ระเบิด
  6. คาย

นี่คือสิ่งประดิษฐ์ของเฮลมุท ค็อทท์มันน์ จากเยอรมนี ในขณะที่ทำงาน 25 ปีที่ MAHLE GmbH ในด้านการสร้างลูกสูบและกระบอกสูบ สิทธิบัตรของค็อทท์มันน์ในสหรัฐที่ 3921608 และ 5755191 มีระบุไว้ด้านล่าง

เครื่องยนต์ห้าจังหวะอิลมอร์/ชมิตซ์

[แก้]

การออกแบบนี้ถูกประดิษฐ์โดยวิศวกรชาวเบลเยียม แกร์ฮาร์ด ชมิตซ์ และได้รับการสร้างต้นแบบโดย Ilmor Engineering[18]

การออกแบบเหล่านี้ใช้สองกระบอกสูบ (หรือสี่ หก หรือแปด) กระบอกสูบที่มีวัฏจักรออตโตสี่จังหวะแบบทั่วไป ลูกสูบเพิ่มเติม (ในกระบอกสูบของตัวเอง) ถูกใช้ร่วมกันโดยกระบอกสูบวัฏจักรออตโตทั้งสอง ไอเสียจากกระบอกสูบวัฏจักรออตโตจะถูกนำไปยังกระบอกสูบที่ใช้ร่วมกัน ซึ่งจะเกิดการขยายตัว สร้างงานเพิ่มเติม ในบางแง่มุม สิ่งนี้คล้ายกับการทำงานของเครื่องจักรไอน้ำผสม โดยที่กระบอกสูบวัฏจักรออตโตเป็นขั้นตอนความดันสูง และกระบอกสูบที่ใช้ร่วมกันเป็นขั้นตอนความดันต่ำ การทำงานของเครื่องยนต์เป็นดังนี้:

HP1 (ออตโต) LP (ใช้ร่วมกัน) HP2 (ออตโต)
คาข ขยายตัว (กำลัง) อัด
ดูด คาย กำลัง
อัด ขยายตัว (กำลัง) คาย
กำลัง คาย ดูด

ผู้ออกแบบถือว่านี่เป็นการออกแบบห้าจังหวะ โดยถือว่าจังหวะคายของ HP (ความดันสูง) และจังหวะขยายตัวของ LP (ความดันต่ำ) ที่เกิดขึ้นพร้อมกันเป็นจังหวะเดียว การออกแบบนี้ให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้นเนื่องจากอัตราส่วนการขยายตัวโดยรวมที่สูงขึ้นของกระบอกสูบที่รวมกัน สามารถทำให้อัตราส่วนการขยายตัวเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ดีเซลได้ ขณะที่ยังคงใช้เชื้อเพลิงเบนซิน เครื่องยนต์ห้าจังหวะถูกกล่าวอ้างว่ามีน้ำหนักเบาและมีกำลังหนาแน่นสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล[ต้องการอ้างอิง]

เครื่องยนต์รีเวเทค

[แก้]

เครื่องยนต์สันดาปควบคุม (controlled combustion engines) ที่ออกแบบโดยแบรดลีย์ ฮาวเวล-สมิธ จากบริษัท Revetec Holdings Pty Ltd ของออสเตรเลีย ใช้ลูกสูบคู่ตรงข้ามในการขับลูกเบี้ยวสามแฉก (three-lobed cams) แบบหมุนทวนกันผ่านตลับลูกปืน องค์ประกอบเหล่านี้มาแทนที่เพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบแบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของลูกสูบเป็นไปในแนวแกนอย่างแท้จริง เพื่อให้กำลังส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปกับการเคลื่อนที่ด้านข้างของก้านสูบถูกถ่ายโอนไปยังเพลาส่งออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้ทำให้เกิด หกจังหวะกำลังต่อการหมุนของเพลาหนึ่งรอบ (กระจายอยู่ในลูกสูบคู่) การทดสอบอิสระวัดอัตราการกินเชื้อเพลิงจำเพาะเบรก (brake specific fuel consumption) ของเครื่องยนต์เบนซินต้นแบบ X4v2 ของรีเวเทคได้ที่ 212 กรัม/กิโลวัตต์-ชั่วโมง[19] (สอดคล้องกับประสิทธิภาพพลังงาน 38.6%) สามารถใช้ลูกสูบได้ทุกจำนวนคู่ ในโครงแบบสูบนอนยัน (boxer) หรือแบบ X ลูกเบี้ยวสามแฉกสามารถถูกแทนที่ด้วยจำนวนคี่อื่น ๆ ที่มากกว่าหนึ่ง และรูปทรงเรขาคณิตของลูกเบี้ยวสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการของเชื้อเพลิงเป้าหมายและการใช้งานของเครื่องยนต์ รุ่นดังกล่าวอาจมี 10 จังหวะหรือมากกว่าต่อวัฏจักร

สิทธิบัตรที่เกี่ยวข้อง

[แก้]

สิทธิบัตรสหรัฐที่เกี่ยวข้อง

[แก้]
  • 1217788 เครื่องยนต์สันดาปภายในและไอน้ำ 27 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1917: ฮิวโก เอฟ. ลีดต์เคอ ดูเหมือนจะเป็นคนแรก ๆ ที่พิจารณาถึงการสลับระหว่างการสันดาปภายในและการฉีดไอน้ำเข้าไปในห้องเผาไหม้
  • 1339176 เครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 พฤษภาคม ค.ศ. 1920 เลนเนิร์ด เอช. ไดเออร์ ประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายใน/ฉีดน้ำ 6 จังหวะเครื่องแรกใน ค.ศ. 1915
  • 2209706 เครื่องยนต์สันดาปภายใน 30 กรกฎาคม ค.ศ. 1940
  • 3921608 เครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะ 25 พฤศจิกายน ค.ศ. 1975
  • 3964263 เครื่องยนต์สันดาปหกวัฏจักรและทำให้ของไหลเป็นไอ 22 มิถุนายน ค.ศ. 1976
  • 4143518 เครื่องยนต์สันดาปภายในและไอน้ำ 13 มีนาคม ค.ศ. 1979
  • 4301655 การรวมกันของเครื่องยนต์สันดาปภายในและไอน้ำ 24 พฤศจิกายน ค.ศ. 1981
  • 4433548 การรวมกันของเครื่องยนต์สันดาปภายในและไอน้ำ 28 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1984
  • 4489558 เครื่องยนต์สันดาปภายในผสมและวิธีการใช้งาน 25 ธันวาคม ค.ศ. 1984
  • 4489560 เครื่องยนต์สันดาปภายในผสมและวิธีการใช้งาน 25 ธันวาคม ค.ศ. 1984
  • 4736715 เครื่องยนต์วัฏจักรหกจังหวะ อัตราส่วนการอัดแปรผัน, และจังหวะคงที่ 12 เมษายน ค.ศ. 1988
  • 4917054 เครื่องยนต์สันดาปภายในหกจังหวะ 17 เมษายน ค.ศ. 1990
  • 4924823 เครื่องยนต์สันดาปภายในหกจังหวะ 15 พฤษภาคม ค.ศ. 1990
  • 5755191 เครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะพร้อมกระบอกสูบอัด 26 พฤษภาคม ค.ศ. 1998
  • 6253745 เครื่องยนต์หลายจังหวะที่มีเชื้อเพลิงและไอน้ำอัด 3 กรกฎาคม ค.ศ. 2001
  • 6311651 เครื่องยนต์สันดาปภายในหกจังหวะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 6 พฤศจิกายน ค.ศ. 2001
  • 6571749 เครื่องยนต์สันดาปภายในวัฏจักรหกจังหวะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 3 มิถุนายน ค.ศ. 2003
  • 7021272 ชุดประกอบการสร้างกำลังวัฏจักรหลายจังหวะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 4 เมษายน ค.ศ. 2006

สิทธิบัตรอินเดียที่เกี่ยวข้อง

[แก้]
  • IN patent 252642 เครื่องยนต์หกจังหวะ 25 พฤษภาคม ค.ศ. 2012

สิทธิบัตรโปแลนด์ที่เกี่ยวข้อง

[แก้]
  • Bulletin of the Polish Patent Office, No 12(664)1999 p. 53, Pat. No P323508 "หลักการทำงานของการสันดาปภายในของเครื่องยนต์หลายจังหวะ (โดยอันตอนี กนอยญ์สกี ผู้สร้างจากแบนจิน ประเทศโปแลนด์)

อ้างอิง

[แก้]
  1. 1 2 3 Lyons, Pete (2006-02-27). "Inside Bruce Crower's Six-Stroke Engine". Autoweek. Autoweek.com. สืบค้นเมื่อ 2012-07-28.
  2. ↑ "American Griffin Engine". Smokstak.com. November 2007. สืบค้นเมื่อ 2014-02-07., linked photos and period diagrams
  3. ↑ Caudle, P.; Brain, Eric (September 2000). "The Griffin Engineering Company". staff.bath.ac.uk. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 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. สืบค้นเมื่อ 2014-02-07.
  6. ↑ Yuen, W. W.; และคณะ. "The Bajulaz Cycle: a Two-Chamber Internal Combustion Engine with Increased Thermal Efficiency". SAE Technical Paper Series (Feb., 1986): 1–10. No. 860534.
  7. 1 2 3 "A brilliant six-stroke from techies". 14 February 2007. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 22 February 2013. สืบค้นเมื่อ 8 May 2012.
  8. 1 2 3 4 "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". สืบค้นเมื่อ 2011-12-06.
  10. ↑ "Porsche Just Patented a Radical Engine Design—Here's How It Works". MotorTrend. 18 September 2024.
  11. ↑ "Porsche's 6-stroke engine doubles up on power and compression". 20 September 2024.
  12. ↑ "Porsche's New Revolutionary Six-Stroke Engine Design". 25 September 2024.
  13. ↑ "Porsche Patents a Six-Stroke Combustion Engine and I'm Not Sure I Get It". 20 September 2024.
  14. ↑ "Porsche's 6-stroke engine boasts double power, higher efficiency".
  15. ↑ "After 16 years' work – the six-stroke engine" (PDF). Border Chronicle. Vol. 87 no. 4365. Bordertown, South Australia. November 10, 1994. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ October 1, 2011.
  16. ↑ Official site of the city of Myszków, Poland(Polish)
  17. ↑ Berni Kühne kuehne@tobe4u.de. "A new Engine generation is born Kottmann-Motor-Team Six-Stroke-Engine. Accessed January 2008". Sechstaktmotor.de. สืบค้นเมื่อ 2014-01-31.
  18. ↑ "5 Stroke Engine". Ilmor Engineering. สืบค้นเมื่อ 2016-02-06.
  19. ↑ "Revetec X4v2 Engine Testing report" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2011-09-27. สืบค้นเมื่อ 2011-12-06.

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=เครื่องยนต์หกจังหวะ&oldid=12674479"