Thiết kế động cơ nằm ở điểm hợp lưu của ba yếu tố:mối quan tâm về việc lượng khí thải ô tô sẽ ảnh hưởng đến môi trường như thế nào; giá khí đốt tăng và nhu cầu bảo tồn tài nguyên nhiên liệu hóa thạch; và nhận ra rằng ô tô chạy bằng hydro - có thể là chạy bằng pin nhiên liệu hydro hoặc đốt trong bằng hydro - sẽ không đạt được lời hứa của nó trong tương lai gần. Do đó, nhiều kỹ sư đang quan tâm nhiều hơn đến việc cải tiến động cơ đốt trong.
Ảnh do Quasiturbine.com
công cụ Quasiturbine. Xem thêm hình ảnh về động cơ.
Động cơ Quasiturbine, được cấp bằng sáng chế vào năm 1996, chỉ là một cải tiến như vậy. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu công cụ Quasiturbine và trả lời các câu hỏi sau:
Hãy bắt đầu bằng cách xem xét một số khái niệm cơ bản về động cơ.
Để xem công cụ Quasiturbine hoạt động như thế nào, bạn cần hiểu một số kiến thức cơ bản về công cụ.
Tìm hiểu thêmNguyên tắc cơ bản đằng sau bất kỳ động cơ đốt trong nào rất đơn giản:Nếu bạn đặt một lượng nhỏ không khí và nhiên liệu năng lượng cao (như xăng) trong một không gian nhỏ, kín và đốt cháy nó, khí sẽ nở ra nhanh chóng, giải phóng một lượng năng lượng đáng kinh ngạc.
Mục đích cuối cùng của động cơ là chuyển năng lượng của khí nở ra này thành chuyển động quay (quay). Trong trường hợp động cơ ô tô, mục tiêu cụ thể là xoay trục truyền động liên tục. Trục lái được kết nối với các bộ phận khác nhau để truyền chuyển động quay lên các bánh xe của ô tô.
Để khai thác năng lượng của khí nở theo cách này, một động cơ phải quay vòng qua một loạt các sự kiện gây ra nhiều vụ nổ khí nhỏ. Trong chu kỳ đốt cháy này , động cơ phải:
Sau đó, chu kỳ bắt đầu lại.
How Engines Work giải thích chi tiết cách thức hoạt động của động cơ piston thông thường. Về cơ bản, chu trình đốt cháy đẩy một pít tông lên và xuống, làm quay trục truyền động bằng trục khuỷu.
Trong khi động cơ piston là loại phổ biến nhất được tìm thấy trên ô tô, động cơ Quasiturbine hoạt động giống động cơ quay hơn. Thay vì sử dụng pít-tông như động cơ ô tô thông thường, động cơ quay sử dụng rôto hình tam giác để đạt được chu trình đốt cháy. Áp suất đốt cháy được chứa trong một buồng được tạo thành bởi một phần của vỏ ở một bên và mặt của rôto hình tam giác ở phía bên kia.
Đường đi của rôto giữ cho mỗi đỉnh trong ba đỉnh rôto tiếp xúc với vỏ, tạo ra ba thể tích khí riêng biệt. Khi rôto chuyển động quanh buồng, mỗi phần trong số ba thể tích khí lần lượt giãn ra và co lại. Chính sự giãn nở và co lại này sẽ hút không khí và nhiên liệu vào động cơ, nén nó lại, tạo ra công suất hữu ích khi các chất khí nở ra và sau đó thải ra ngoài khí thải. (Xem Cách Động cơ Quay để biết thêm thông tin).
Trong một vài phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem cách Quasiturbine đưa ý tưởng về động cơ quay đi xa hơn nữa.
Nội dung
Gia đình Saint-Hilaire lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế cho động cơ đốt trong Quasiturbine vào năm 1996. Ý tưởng Quasiturbine là kết quả của quá trình nghiên cứu bắt đầu bằng việc đánh giá chặt chẽ tất cả các khái niệm động cơ để lưu ý ưu điểm, nhược điểm và cơ hội cải tiến. Trong quá trình khám phá này, nhóm Saint-Hilaire đã nhận ra rằng một giải pháp động cơ duy nhất sẽ là một giải pháp cải tiến cho động cơ Wankel tiêu chuẩn, hay còn gọi là động cơ quay.
Giống như động cơ quay, động cơ Quasiturbine dựa trên thiết kế rôto và vỏ. Nhưng thay vì ba cánh, rôto Quasiturbine có bốn phần tử được xích lại với nhau, với các buồng đốt nằm giữa mỗi phần tử và các bức tường của vỏ.
Ảnh lịch sự Quasiturbine.com
Thiết kế Quasiturbine đơn giản
Rôto bốn cạnh là những gì làm cho Quasiturbine khác biệt với Wankel. Thực tế có hai cách khác nhau để định cấu hình thiết kế này - một với toa và một không có toa . Như chúng ta sẽ thấy, một cỗ xe, trong trường hợp này, chỉ là một bộ phận máy móc đơn giản.
Đầu tiên, hãy xem xét các thành phần của mô hình Quasiturbine đơn giản hơn - phiên bản không có toa.
Mô hình Quasiturbine đơn giản hơn trông rất giống một động cơ quay truyền thống:Một cánh quạt quay bên trong một vỏ hình bầu dục gần giống. Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng rôto Quasiturbine có bốn phần tử thay vì ba phần tử. Các mặt của con dấu rôto áp vào các mặt của vỏ và các góc của con dấu rôto áp vào ngoại vi bên trong, chia nó thành bốn khoang.
Trong động cơ piston, một chu kỳ bốn kỳ hoàn chỉnh tạo ra hai vòng quay hoàn toàn của trục khuỷu (xem Cách hoạt động của động cơ ô tô:Đốt cháy bên trong). Điều đó có nghĩa là sản lượng công suất của động cơ piston bằng một nửa hành trình công suất trên một vòng quay piston.
Mặt khác, động cơ Quasiturbine không cần piston. Thay vào đó, bốn nét của động cơ piston điển hình được sắp xếp tuần tự xung quanh vỏ hình bầu dục. Không cần trục khuỷu thực hiện chuyển đổi quay.
Hình ảnh động này xác định từng chu kỳ. Lưu ý rằng trong hình minh họa này, bugi được đặt ở một trong các cổng vỏ.
Trong mô hình cơ bản này, rất dễ dàng nhận thấy bốn chu trình đốt trong:
Động cơ Quasiturbine có toa hoạt động dựa trên ý tưởng cơ bản giống như thiết kế đơn giản này, với các sửa đổi thiết kế bổ sung cho phép kích nổ ảnh . Kích nổ bằng quang là một chế độ đốt cháy vượt trội, đòi hỏi nhiều lực nén hơn và độ bền cao hơn so với động cơ piston hoặc động cơ quay có thể cung cấp. Bây giờ, chúng ta hãy xem tất cả về chế độ đốt cháy này.
Động cơ đốt trong được chia thành bốn loại dựa trên mức độ hòa trộn của không khí và nhiên liệu với nhau trong buồng đốt và cách thức đốt cháy nhiên liệu. Loại I bao gồm các động cơ trong đó không khí và nhiên liệu trộn đều để tạo thành một hỗn hợp đồng nhất . Khi một tia lửa đốt cháy nhiên liệu, một ngọn lửa nóng quét qua hỗn hợp, đốt cháy nhiên liệu khi nó di chuyển. Tất nhiên, đây là động cơ xăng.
Loại II - động cơ phun xăng trực tiếp - sử dụng nhiên liệu và không khí được trộn một phần (tức là hỗn hợp không đồng nhất) được phun trực tiếp vào xi lanh chứ không phải vào cửa nạp. Sau đó, một bugi đánh lửa sẽ đốt cháy hỗn hợp, đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn và tạo ra ít chất thải hơn.
Trong Loại III , không khí và nhiên liệu chỉ được trộn một phần trong buồng đốt. Hỗn hợp không đồng nhất này sau đó được nén lại, khiến nhiệt độ tăng lên cho đến khi quá trình tự bốc cháy diễn ra. Động cơ diesel hoạt động theo kiểu này.
Cuối cùng, trong Loại IV , các thuộc tính tốt nhất của động cơ xăng và động cơ diesel được kết hợp. Nhiên liệu-không khí được trộn trước sẽ trải qua quá trình nén cực lớn cho đến khi nhiên liệu tự bốc cháy. Đây là những gì xảy ra trong động cơ kích nổ bằng quang ảnh và bởi vì nó sử dụng điện tích và đánh lửa nén đồng nhất, nó thường được mô tả là động cơ HCCI . Quá trình đốt cháy HCCI (Đánh lửa nén tích điện đồng nhất) dẫn đến hầu như không có khí thải và tiết kiệm nhiên liệu vượt trội. Điều này là do động cơ kích nổ bằng quang điện đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, không để lại hydrocacbon nào được xử lý bằng bộ chuyển đổi xúc tác hoặc đơn giản là thải ra ngoài không khí.
Nguồn:Green Car Congress
Tất nhiên, áp suất cao cần thiết cho quá trình kích nổ ảnh sẽ gây ra một lượng căng thẳng đáng kể cho chính động cơ. Động cơ piston không thể chịu được lực kích nổ dữ dội. Và các động cơ quay truyền thống như Wankel, có buồng đốt dài hơn làm hạn chế lượng nén mà chúng có thể đạt được, không có khả năng tạo ra môi trường áp suất cao cần thiết để xảy ra hiện tượng kích nổ.
Vào Quasiturbine bằng toa. Chỉ có thiết kế này mới đủ mạnh và đủ nhỏ gọn để chịu được lực kích nổ của bức ảnh và cho phép đạt được tỷ số nén cao hơn cần thiết cho quá trình tự bốc cháy bằng áp suất.
Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các thành phần chính của thiết kế này.
Nhà ở (stato), là một hình bầu dục gần được gọi là "sân trượt băng Saint-Hilaire," tạo thành khoang trong đó rôto quay. Vỏ chứa bốn cổng :
Ngôi nhà được bao bọc ở mỗi bên bởi hai nắp . Các nắp có ba cổng của riêng họ, cho phép linh hoạt tối đa trong cách cấu hình động cơ. Ví dụ, một cổng có thể đóng vai trò là cửa nạp từ bộ chế hòa khí thông thường hoặc được lắp với kim phun xăng hoặc dầu diesel, trong khi cổng khác có thể đóng vai trò là vị trí thay thế cho bugi. Một trong ba cổng là một cửa thoát khí thải lớn.
Các cổng khác nhau được sử dụng như thế nào phụ thuộc vào việc kỹ sư ô tô muốn một động cơ đốt trong truyền thống hay một động cơ mang lại độ nén siêu cao cần thiết cho quá trình kích nổ bằng quang.
Rotor, được làm bằng bốn cánh, thay thế các piston của động cơ đốt trong điển hình. Mỗi lưỡi có một đầu phụ và khe bám đường để nhận các cánh tay nối. Một trục xoay tạo thành phần cuối của mỗi phiến. Công việc của trục quay là nối một lưỡi dao với lưỡi dao tiếp theo và tạo thành một kết nối giữa lưỡi dao và toa tàu . Tổng cộng có bốn toa tàu, một toa cho mỗi phiến. Mỗi toa tàu có thể tự do quay quanh cùng một trục để nó luôn tiếp xúc với thành bên trong của hộp chứa.
Mỗi toa xe hoạt động chặt chẽ với hai bánh xe , có nghĩa là có tám bánh xe hoàn toàn. Các bánh xe cho phép rôto lăn trơn tru trên bề mặt có đường viền của thành hộp và được làm rộng để giảm áp lực tại điểm tiếp xúc.
Động cơ Quasiturbine không cần trục trung tâm để hoạt động; nhưng tất nhiên, một chiếc xe hơi yêu cầu một trục đầu ra để truyền sức mạnh từ động cơ đến các bánh xe. Trục đầu ra được kết nối với rôto bằng hai tay khớp nối , vừa với các khe kéo và bốn nẹp tay .
Khi bạn đặt tất cả các bộ phận lại với nhau, động cơ sẽ trông như thế này:
Lưu ý rằng động cơ Quasiturbine không có bộ phận phức tạp nào của động cơ piston điển hình. Nó không có trục khuỷu, van, piston, thanh đẩy, cần gạt hoặc cam. Và bởi vì các cánh quạt "cưỡi" trên toa và bánh xe, nên có rất ít ma sát, có nghĩa là dầu và chảo dầu là không cần thiết.
Bây giờ chúng ta đã xem xét các thành phần chính của Quasiturbine với toa tàu, hãy xem mọi thứ kết hợp với nhau như thế nào. Hình ảnh động này minh họa chu trình đốt cháy:
Điều đầu tiên bạn sẽ nhận thấy là cách các cánh quạt quay, khi chúng quay, thay đổi thể tích của các khoang. Đầu tiên, thể tích tăng lên, điều này cho phép hỗn hợp nhiên liệu-không khí nở ra. Sau đó, thể tích giảm, nén hỗn hợp vào một không gian nhỏ hơn.
Điều thứ hai bạn sẽ nhận thấy là cách một hành trình đốt cháy kết thúc ngay khi hành trình đốt cháy tiếp theo sẵn sàng khai hỏa. Bằng cách tạo một rãnh nhỏ dọc theo thành bên trong bên cạnh bugi, một lượng nhỏ khí nóng được phép chảy trở lại buồng đốt sẵn sàng cháy tiếp theo khi mỗi vòng đệm đi qua rãnh. Kết quả là quá trình đốt cháy liên tục , giống như trong tuabin khí của máy bay!
Tất cả những gì có được trong động cơ Quasiturbine là tăng hiệu suất và hiệu suất. Bốn ngăn tạo ra hai mạch liên tiếp. Mạch đầu tiên được sử dụng để nén và giãn nở trong quá trình đốt cháy. Loại thứ hai được sử dụng để loại bỏ khí thải và khí nạp. Trong một vòng quay của rôto, bốn hành trình công suất được tạo ra. Đó là gấp tám lần so với một động cơ piston điển hình! Ngay cả động cơ Wankel, tạo ra ba công suất trên mỗi vòng quay rôto, cũng không thể sánh được với hiệu suất của động cơ Quasiturbine.
Rõ ràng, việc tăng công suất của động cơ Quasiturbine khiến nó vượt trội hơn so với động cơ Wankel và động cơ piston, nhưng nó cũng đã giải quyết được nhiều vấn đề mà động cơ Wankel đưa ra. Ví dụ, động cơ Wankel dẫn đến việc đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí không hoàn toàn, với các hydrocacbon chưa cháy còn lại được thải vào khí thải. Động cơ Quasiturbine khắc phục được vấn đề này với buồng đốt được kéo dài ít hơn 30%. Điều này có nghĩa là hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong quasiturbine trải qua một lực nén lớn hơn và đốt cháy hoàn toàn hơn. Điều đó cũng có nghĩa là, với việc đốt cháy ít nhiên liệu hơn, Quasiturbine tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu đáng kể.
Những ưu điểm đáng kể khác của Quasiturbine bao gồm:
Xét về động cơ đốt trong hiện đại được Karl Benz phát minh vào năm 1886 và đã trải qua gần 120 năm cải tiến thiết kế, động cơ Quasiturbine vẫn còn sơ khai. Động cơ không được sử dụng trong bất kỳ ứng dụng thực tế nào có thể kiểm tra tính phù hợp của nó để thay thế cho động cơ pít-tông (hoặc động cơ quay, cho vấn đề đó). Nó vẫn đang trong giai đoạn nguyên mẫu - cái nhìn đẹp nhất mà mọi người có được cho đến nay là khi nó được trình diễn trên xe go-kart vào năm 2004. Quasiturbine có thể không phải là một công nghệ động cơ cạnh tranh trong nhiều thập kỷ.
Tuy nhiên, trong tương lai, bạn có thể sẽ thấy Quasiturbine được sử dụng nhiều hơn là trên ô tô của bạn. Vì khu vực động cơ trung tâm rộng và không cần trục trung tâm, nó có thể chứa máy phát điện, cánh quạt và các thiết bị đầu ra khác, khiến nó trở thành động cơ lý tưởng để cung cấp năng lượng cho máy cưa xích, dù chạy bằng điện, xe trượt tuyết, máy nén khí, hệ thống đẩy tàu và nhà máy điện.
Để biết thêm thông tin về công cụ Quasiturbine, các loại công cụ khác và các chủ đề liên quan, hãy xem các liên kết trên trang tiếp theo.
Các bài viết liên quan về HowStuffWorks
Các liên kết tuyệt vời khác
Nguồn
Ảnh lịch sự Quasiturbine.com
Động cơ Quasiturbine với toa xe 
Ảnh lịch sự Quasiturbine.com
> Quasiturbines:Ưu điểm và Nhược điểm
Cuối cùng, Quasiturbine có thể chạy bằng các loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm metanol, xăng, dầu hỏa, khí tự nhiên và dầu diesel. Nó thậm chí có thể chứa hydro như một nguồn nhiên liệu, làm cho nó trở thành một giải pháp chuyển tiếp lý tưởng khi ô tô phát triển từ đốt cháy truyền thống sang nhiên liệu thay thế. 
Ảnh lịch sự Quasiturbine.com
> Nhiều thông tin hơn
http://www.findarticles.com/p/articles/mi_
m0FZX / is_4_66 / ai_62371174 / print
http://www.physicsdaily.com/physics/Quasiturbine (truy cập ngày 14 tháng 5 năm 2005).
http://www.physicsdaily.com/physics/Wankel_engine (truy cập ngày 14 tháng 5 năm 2005).
http://web.mit.edu/newsoffice/tt/2003/mar05/hydrogen.html
làm cơ sở cho sự thay đổi mô hình đồng thời trong các hệ thống đẩy xe. Ngày 15 tháng 12
tối ưu. Visionengineer.com. Ngày 8 tháng 6.
http://www.visionengineer.com/mech/quasiturbine.php
# 6.659.065.
Scientific American:Ngày nay mọi thứ hoạt động như thế nào.
New York:Crown Publishers.
Cách động cơ diesel hoạt động - Phần 3
Động cơ kết hợp hoạt động như thế nào?
Cách động cơ xe hoạt động
HEMI là gì? Nó hoạt động như thế nào?