Кіріспе
Эксперименталды ішкі жанатын қозғалтқыш
Бақыланатын жанатын қозғалтқыш (CCE) – бұл TechViki қозғалтқыш дизайны компаниясының Брэд Хауэлл Смит жасаған эксперименталды ішкі жанатын қозғалтқыштың (ICE) түрін анықтау үшін қолданатын термин. Ол краншафттың орнына екі қарсы айналатын түйреуішті пайдаланады. Цилиндрлер жұптары боксерлік немесе Х тәрізді орналасуда бір-біріне қарама-қарсы орналасады.
Тарих
1995 жылы Австралияда тұратын автомобиль инженері Хауэлл Смит REM ұйқысы кезінде бұл ойды ойлап тапты. Ол әрқайсысының өзгеше вариациялары бар бес түрлі қозғалтқыш құрылымын жобалады және 1996 жылы 2000 австралиялық доллар көлемінде Revolution Engine Technologies Pty Ltd компаниясын құрды. Бірінші жұмыс істейтін прототипті Хауэлл Смиттың гаражында оның қайын атасы Питер Кох жасады. Хауэлл Смит Revetec Limited компаниясын құрып, Сиднейде ғылыми-зерттеу және әзірлеу орталығын ашты. Прототип 1996 жылғы Сидней халықаралық автокөлік көрмесінде көрсетілді, бұл жобаға халықтың назарын аударды. Генераторлар мен сорғыларда пайдалануға арналған екінші прототипті жасау жұмыстары басталды, бірақ Таяу Шығыс автокөлік нарығының қызығушылығы көліктік мақсатта қолдануға қатысты бағытты өзгертті.
Қозғалтқыштың сипаттамасы
Revetec қозғалтқышының конструкциясы екі қарсы айналатын "трилобат" (үш жапырақты) камерадан тұрады, олар бір-бірімен байланысқан, сондықтан екі камера да алға жылғалуға септігін тигізеді. Екі подшипник екі камераның контуры бойынша (барлығы төрт подшипник) жүреді және әрқашан камералармен жанасып тұрады. Подшипниктер екі өзара байланысқан поршеньдердің астыңғы жағына орнатылған, олар бүкіл соққы бойында қажетті аралықты сақтайды. Екі камера айналып, поршеньдерді қайшы сияқты қозғалыспен подшипниктерге көтереді. Ауа-отын қоспасы соққының жоғарғы нүктесіне жеткенде тұтанады. Бұл – поршень жоғарғы өлі нүктеден (ЖӨН) шамамен 5% (шамамен 10° ATDC) қозғалғаннан кейін максималды механикалық тиімділікке жететін күштік соққы. Бұл циклдің осы кезеңіндегі жоғары цилиндр қысымын тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Қарама-қарсылы, дәстүрлі қозғалтқыш ЖӨН-нен шамамен 40% (шамамен 60° ATDC) қозғалғаннан кейін максималды механикалық тиімділікке жетеді. Бұның бір салдары – CCE төмен айналымдарда да жұмыс істей алады. Поршень жинағы тек бір бағытта қозғалатындықтан (қосымша білдектері бар қозғалтқыштардан өзгеше), цилиндр қабырғасымен жанасу азайтылады, бұл тозуды және майлау талаптарын төмендетеді. Камералар поршеньге түсетін соққыны азайтады, бұл керамикалық бөлшектерді пайдалануға мүмкіндік береді. Егер симметриялық жапырақтар қолданылса, қозғалтқыш екі бағытта да жұмыс істей алады. Тиімді инерциялық қашықтық подшипниктердің жанасу нүктесінен шығыс білігінің центріне дейінгі ұзындықпен анықталады (соққы емес). Екі подшипник екі камераға қарама-қарсы жағынан жанасып, бүйіндік күштерді жояды. Поршень жинағына цилиндрмен жанасу кезінде тозу мен майлау талаптарын азайтатын бүйіндік күштер әсер етпейді. Бір модуль, ең кемі бес қозғалмалы компоненттен тұрады, бір айналымда алты күштік соққы жасайды. Әрбір камерадағы жапырақтардың санын беске дейін арттыру компоненттердің санын өзгертпестен он күштік соққыға мүмкіндік береді.
Ұсынылған артықшылықтар
CCE қозғалтқышының келесі артықшылықтары айтылады. 2007 жылы X4v2 қозғалтқышын сынау нәтижесінде күштің салмаққа қатынасы 0,40 а.к./фунт болады деп болжануда. Салыстыру үшін Continental қозғалтқышының көрсеткіші 0,465 а.к./фунт, ал тиімділігі жақын арадағы сынақтарда бензин қозғалтқышы үшін жұмыс істегенде жақсы нәтижелер көрсетті. Қозғалмалы және жалпы компоненттердің саны азайтылған. Компоненттердің азаюының нәтижесінде, оны дәстүрлі қозғалтқыштарға қарағанда өндіру оңай. Цилиндр бас құрастырмасы (“жоғарғы бөлігі”) дәстүрлі қозғалтқыштармен сәйкес келеді. Қолданыстағы көптеген бас технологияларын бейімдеуге немесе пайдалануға болады. Икемді конструкция: төрт тактілі, екі тактілі, бензин, дизель немесе газ, табиғи немесе күштемелі сорумен жұмыс істей алады. Бір-біріне қарама-қарсы қозғалатын компоненттер, мысалы, білек сақиналары жойылды. Екінші реттік теңгерімдеу қажет емес. Симметриялық бөлігі бар көп бөлікті камералар қолданылса, шығыс білігі екі бағытта да айналуы мүмкін. CCE жоғары моменттің берілуімен бірге өте төмен айналымдарда жұмыс істеу үшін жасалуы мүмкін. Ходтың айтарлықтай қысқартылуы цилиндр қабырғасы арқылы жылу шығынын азайтады. Поршеньнің ұзартылған тоқтау уақыты мүмкін, себебі қозғалтқыштың конструкциясы қалыптыдан төмен компрессия коэффициентін пайдалануға мүмкіндік береді, бұл компрессия циклынан қуаттың жоғалуын азайтады. Дәстүрлі қозғалтқыштарға қарағанда жұқа қоспамен жұмыс істеуге қабілетті. Цилиндрдегі жоғары қысымды пайдаланып, шығыс білігіне максималды механикалық күшті тек 20 градус ATDC-де қолдануға болады, бұл дәстүрлі қозғалтқыштар үшін 60 градус ATDC-ге қарағанда, ходтың басында тиімдірек. Жануды жақсарту арқасында шығарындылардың азаюына қол жеткізілуі мүмкін. Ходтың жоғарғы нүктесінде механикалық тиімділіктің артуына байланысты бос айналым жылдамдығы төмен. Цилиндр қабырғасындағы тозуды азайтатын поршеньнің аз немесе мүлдем жанасуы/жақтан итермелеуі. Порттың уақытын компрессиялық және жұмыс тактілерінде әртүрлі етіп орнатуға болады, бұл жақсырақ басқаруға мүмкіндік береді. Боксерлік конструкциядағы салмақ орталығы төмен. Басқарылатын поршеньнің үдеу жылдамдығы CCE қозғалтқышының дірілін азайтады. Арнайы қолданулар үшін, мысалы, перистальтикалық сорғыларда, қуыс шығыс білігін пайдалануға болады.
Efficiency recent tests gave good results, for a gasoline engine, when running lean. Fewer moving and total components. As a result of fewer components, more easily manufactured than conventional engines. Identical cylinder head assembly (“top end") to conventional engines. Most existing head technology can be either adapted or utilised. Flexible design can be four stroke, two stroke, petrol, diesel or gas, natural or forced aspiration. Eliminated irregularly reciprocating components such as connecting rods. No second order balancing required. Output shaft can be run in either direction if multilobed cams with symmetrical lobes are employed. The CCE can be designed to operate at greatly reduced operating speeds while delivering high torque output. Substantial reduction in stroke reduces heat loss through cylinder wall. Extended piston dwell is possible because engine design allows a lower than normal compression ratio to be used reducing power loss from compression cycle. Able to fire on a leaner mixture than conventional engines. Maximum mechanical advantage can be applied to output shaft at only 20 degrees ATDC utilising high cylinder pressure early in the stroke, compared to around 60 degrees ATDC for conventional engines. Lower emissions can be achieved due to increased control over combustion. Low idle speed due to increase in mechanical efficiency at the top of the stroke. Little or no bore contact/piston side thrust, which reduces wear on cylinder bore. Can have different port timing on compression stroke than power stroke allowing better control. Lower centre of gravity on the boxer design. Due to controlled piston acceleration rates the CCE reduces engine vibration. A hollow output shaft can be utilised for specialty applications, such as peristaltic pumps.
Патенттер
АҚШ патенті 5 992 356 "Қарсы поршеньді жану қозғалтқышы"; 30 қараша 1999 ж.; Хауэлл Смит; Брэдли Дэвид (Воргонгари, АУ). Revetec компаниясы "X" дизайны бойынша Патенттік ынтымақтастық шарты (PCT) арқылы патент алуға өтініш берген, ол 2006 жылдың соңында тіркелген.
Өнер көрсету
1,38 литрлік Revetec қозғалтқышының динограммасы олардың әзірлеме бетінде көрсетілген, ол тегіс момент қисығын көрсетеді. 2008 жылдың сәуірінде Revetec компаниясы Orbital Australia жүргізген алғашқы тәуелсіз сертификатталған сынақ есебін аяқтады, нәтижесінде 212 г/кВт сағ (38,6% тиімділік) қайталанатын BSFC көрсеткішіне қол жеткізілді.