Den motsatte stempelmotoren , eller antagoniststemplet , er en forbrenningsmotor der de to stemplene virker vekselvis på den samme sylinderen for å variere forbrenningskammerets volum i midten av sylinderen. Denne typen motor ble først patentert i 1877 av Ferdinand Kindermann.
Den tyske standarden DIN 1940 (utgave av Mars 1958) definerte den motsatte stempelmotoren som en to-stempelmotor med motsatte stempler.
Selv i 2019 er det nesten alltid en totaktsmotor . I denne motoren er inntaks- og eksosventilene plassert i endene av motoren, på hver side av forbrenningskammeret; de blir plassert i kommunikasjon av stemplene nesten når de er på slutten av reisen. Dette muliggjør eksos av røykgasser og inntak av drivstoff nesten like effektivt som i en firetaktsmotor.
Den motsatte stempelmotoren kan avvises som en dieselmotor , bensinmotor eller bensinmotor .
På grunn av sin høye effekttetthet, USS Monitor ), ubåter , tanker (motor Leyland L60 montert på FV4201 Chieftain og Kharkov Morozovs 6TD) og til og med fly . Varianter fortsetter å formere seg, men den erstattes i økende grad av turboladede firetakts dieselmotorer .
Nylig (i 2010-2011) har tre amerikanske startups igjen interessert seg for det: EcoMotors med OPOC beregnet for lastebiler (150 kW per blokk med to sylindere og fire stempler), Achates og Pinnacle som utvikler en versjon fire takts.
Fornyelsen av de brente gassene med drivstoff krever påføring av et eksternt overtrykk på hvert stempel. Det kan fås ved å:
For å få tenning, må inntaket stå åpent i en viss tid, utover lukkingen av eksosen. I U-sylindrede motorer oppnås denne faseforskyvningen ved å rotere eksosstangen i en vinkel mellom 12 og 20 °.
Det finnes versjoner av denne motoren med en eller to veivaksler .
Det har vært andre variasjoner tidligere:
Motoren vist motsatt er en forenklet versjon av DKW racing motor fra produsenten Kurt Bang fra Prüssing designkontor . Det var to versjoner: den ene med en kapasitet på 250 cm 3 , den andre med en kapasitet på 350 cm 3 . Den hadde to sylindere og fire stempler, to veivaksler og en mekanisk kompressor. Veivakslene var utstyrt med en tannhjul. Blandingen ble levert av en forgasser , noe som resulterte i høyt forbruk .
Kompressoren suger inn blandingen og injiserer den i forbrenningskammeret, plassert på ekspansjonssiden, som gjør at blandingen, ved termisk ledning, kan avkjøle eksosstemplet noe. En sikkerhetsventil forhindrer overtrykk. Derfra blir blandingen lagt inn i sylinderen. Etter tenning kjøres de to stemplene utover og gir dermed sin kinetiske energi til sjaktene. Eksosstemplet begynner med å frigjøre utslippssporet for brent gass, noe som får trykket til å falle, noe som får utslippet til å akselerere . Det andre stempelet frigjør først da sporet som tillater oppføring av den ferske blandingen i sylinderen, en blanding som fullfører utvisningen av de gjenværende brente gassene. Når inntaksporten tømmes, lukkes eksosporten. Den ferske blandingen samler seg i sylinderen og forårsaker overmating . Når inntakslumen er lukket av stempelet, begynner kompresjonen.
En av de første applikasjonene skyldes industrimannen Wilhelm von Œchelhäuser som i 1892 designet gassmotorene til Deutsche Continental Gasgesellschaft ( Dessau ) etter dette prinsippet. Han ble assistert i dette av Hugo Junkers . Motoren gikk på masovnsgass . Den ble levert i 1896 til masovnene til Hörde (Forges Phoenix) i Dortmund . Den utviklet en effekt på 220 hk for en generator av dynamotypen .
Junkers utviklet ideen: på dette prinsippet designet han bensinmotorer, deretter stasjonære dieselmotorer og for kjøretøy med svært lavt forbruk.
FlymotorerJunkers Jumo 205 motsatte stempelmotor , vurdert til 880 hk ved 2800 o / min, var den mest populære dieselflymotoren. Det var sant at det, i forhold til kraften, var ganske tungt; men takket være det lave spesifikke forbruket , var de tyske bombeflyene i stand til å slå flere utholdenhetsrekorder . Dens utvikling var arbeidskrevende, spesielt på grunn av oppvarmingen av eksosstemplet.
Motorer for små enheterJunker "HK" -serien motsatte stempeldieselmotorer, produsert mellom 1930 og 1980 i henhold til prinsippet om modularitet, med en forskyvning på 700 cm 3 , ble hovedsakelig brukt til elektriske generatorer og ombordmotorer . De var enkelt-, dobbelt- eller tresylindrede motorer, i stand til å utvikle seg fra 8 til 38 hk . Lastebilmotorene ble deretter produsert av Krupp under lisens, før de ble erstattet av eksosventilen totakts på grunn av forurensning av eksosen.
Fram til 1945 ble det motsatte stempel Diesels fra Junkers-Dieselkraftmaschinen GmbH produsert i Chemnitz . Etter divisjonen av Tyskland falt fabrikken for å kombinere diesel-Kraftmaschinenwerk Karl-Marx-Stadt som fortsatte å produsere serien "HK 65" merket NZD 9/12 . Disse motorene ble montert på skip som en hoved- eller hjelpekraftkilde; men fabrikken produserte også monosylindere til mindre kraftige maskiner: veivalser, mudringsmaskiner, betongblandere, traktorer eller lokomotiver . De har også blitt brukt til reservepumper og generatorer. Det var dessuten på forespørsel fra Sovjetunionen at DDR produserte så mange totaktsmotorer: Tyskland brukte knapt mer; og da produksjonen ble avviklet i 1980 fortsatte skurtreskeren å levere reservedeler til 1989.
Før andre verdenskrig , DKW forsøkt å utstyre en racing motorsykkel med en to-takts motor med motsatte stempler 250 cm 3 , forgasser Zoller . Det var fortsatt noen eksemplarer igjen etter krigen: DKW GS250 . Piloten Kurt Kuhnke (1910 - 1969), som hadde fått seg en, løp under sitt eget banner (hans sportsdebut dateres tilbake til 1950) med det som da ble kalt en "KS1". Motoren var veldig varm, noe Kuhnke la merke til fra første løp. Motoren på motoren 250 cm 3 var omtrent 45 hk til 7000 o / min . Tysklands tiltredelse til International Motorcycling Federation (FIM) hørtes dødsstikk for den sportslige karrieren til DKW-motoren: Etter krigen forbød FIM kompressormotorer i konkurranser.
I 1989 satte et team av ingeniører fra kjøretøyavdelingen ved Darmstadt University of Technology seg som mål, under veiledning av restaureringseksperter Herrmann Herz og Bert Breuer , å gjøre den legendariske DKW-motoren til en termisk stabil maskin. Forskningen deres resulterte i to år for å gjøre DKW med motsatte stempler til en 250 cm 3 motor som utviklet 65 hk , 20 hk mer enn det som var oppnådd i DKWs storhetstid.
Napier Deltic-dieselmotoren fra den britiske produsenten Napier & Son , som dukket opp på markedet rundt 1950 og ble markedsført til 1980-tallet , utgjør en veldig spesiell form for den motsatte stempelmotoren: basert på Napier-Culverin produsert på lisens fra Junkers, dette engine compact var ment å utstyre hurtigbåter og lokomotiver, og utviklet en effekt på 3000 hk . Den hadde tre veivaksler, 18 sylindere og 36 stempler og krever en inntaksblåsere for å drive ut de brente gassene.
Navnet "deltic" kommer fra arkitekturen i bokstaven Delta (Δ).
I 1898 konstruerte ingeniør Lucian Vogel fra MAN-Nürnberg en slik firetakts to-sylindret dieselmotor ( 5 hk Kutschenwagen-Motor ). Imidlertid ble det aldri markedsført.
Mens andre produsenter har adressert denne type motor i XX th århundre : Commer , Lille Motors Company , Schooner , Fairbanks-Morse , Gobron-Brillié , British Leyland , Krupp , Napier , Rolls-Royce og Sulzer : var det oftest for generatorer , skip og ubåter og lokomotiver, men noen ganger også for lastebiler , biler og motorsykler . Noen ganger utstyrte de stridsvogner : slik var tilfellet med den britiske høvdingtanken , drevet av en sekssylindret med motstående stempler (Leyland L60) og en tresylindret som hjelpemotor (Leyland H30). Den sovjetiske T-64 var også utstyrt med en motsatt fem-sylindret stempelmotor.
Den 10D100 vertikale ti-sylindrede motsatte stempelmotoren, som utviklet 3000 hk , ble mye brukt i diesellokomotivene i SŽD 2TE10L-serien i Luhansk jernbaneverksteder .
Denne amerikanske motoren, hvis akronym "OPOC" står for " Opposite Piston Opposed Cylinder ", har to hovedtrekk:
Veivakselen blir kun utsatt for kraftene som overføres av trekk- og kompresjonsstengene (som kompenserer hverandre) med lagre. Dette modererer kompresjonen på lagrene, noe som letter realiseringen av dem. Valget av motsatte stempler har fordelen av å forkorte veivakselen og balansere de roterende massene.
Dens andre særegenheter er:
Utvikling ble opprinnelig levert av Advanced Propulsion Technologies Inc., som også har patentet. Det er et prosjekt finansiert av DARPA , som ser viktige applikasjoner for militære helikoptre, pansrede kjøretøyer, lastebiler eller feltgeneratorer. Tre varianter ble studert: en versjon på 10 kW og 6 kg , en på 30 kW og 18 kg (ved å koble tre moduler på 10 kW ) og en på 242 kW og 204 kg .
I 2010 investerte amerikanske Bill Gates 23,5 millioner dollar til fordel for EcoMotors International.
I måneden februar 2011, lastebilprodusenten Navistar International har inngått et samarbeid med EcoMotors for å utvikle en turbodieselmotor.
I månedenapril 2011, Sa den kinesiske bilprodusenten Djongding at det har inngått et samarbeid med EcoMotors og startet serieproduksjon av Opoc lastebilmotor.
Fra 2013 til 2017 utviklet EcoMotors International sivile applikasjoner.
Achates er et designkontor i California som designet en motsatt stempelmotor med to veivaksler, reduksjonsgir og turbokompressor.
Ifølge Achates ville det optimale antall sylindere være tre fordi dette balanserer trykket i turbokompressoren og unngår retur av gass fra en sylinder som nettopp har åpnet seg i en allerede åpen sylinder; Motoren til Achates er imidlertid en to-sylindret motor.
En clutch gjør det mulig å tilpasse rotasjonshastigheten til motorakselen i henhold til hastigheten, som i den tekniske teknikken ledsages av en reduksjon i forbruket på 15–20% sammenlignet med en dieselmotor.
I følge noen kilder ville Achates ha lykkes, med god kunnskap om oljestrømmen og presis måling av drivstoffet, å redusere karbondioksidutslippene, som også allerede er lave i en firetaktsmotor.
Forbrenningskammeret påvirker på tenningstidspunktet formen til en revolusjonell ellipsoid , i slutten av hvilken to injektorer fordeler blandingen: Denne sylinderen blir oppnådd ved en spesiell profilering av stemplene som skyver veggene av sylinderen. i oversettelsen. Dette reduserer forbrenningskammerets effektive overflate og dermed tapene ved varmeveksling med utsiden.
Bruken av to injektorer gjør det mulig å alternere injeksjonen av to forskjellige blandinger og dermed optimalisere trykk- og temperatursyklusen.
Pinnacle utvikler en firetaktsmotor med to veivaksler: med en motsatt stempelmotor, krever dette posisjonering av inntaks- og eksosventilene i midten av sylinderen, utover det ekstreme slaget til de to stemplene. Løsningen funnet av Pinnacle består i å danne sylinderen i to rør, strammet mot hverandre med en tett krage. Ett av rørene åpnes ved inntaket (det andre ved eksosen) ved en hylse som avdekker et periferisk spor ( hylseventil ): dette fremmer eksosen og forbruket av olje, på bekostning av en tyngre og mer kompleks motor. Motoren fungerer også i henhold til "Cleeves-syklusen", som bruker prinsippet til Otto- eller dieselmotoren avhengig av omstendighetene.
Det britiske selskapet Powerplant Developments har utviklet en tresylindret flymotor med motsatt stempel. De viktigste fordelene er letthet, kompakthet, redusert forbruk, knyttet til lengre malingsintervaller og muligheten for å bruke parafin . I sine to varianter utvikler denne motoren 100 til 150 hk .
Golle-motoren er en motsatt stempelmotor hvis to veivaksler er forbundet med et tannhjul . Koblingsstengene er koblet til stemplene med universalkoblinger og brimbales. Denne bevegelsesoverføringen er forseglet mot luft og sylinderolje av et veivhus. Volumet mellom gimbal og de to tilkoblede stemplene gjør en ventilluftkompressor. Stempelene er ikke smurt med olje, derfor flere fordeler:
Stempelringene er laget av finkornet grafitt , lett og selvsmørende, og hvis termiske stabilitet (opptil 2500 ° C ) løser problemet med oppvarming i eksosen.
Denne motoren er lett å produsere på grunn av symmetrien og det lille antallet deler. Han var inneJuni 2009 fremdeles i utviklingsfase (Juni 2009), spesielt for å forbedre motstanden til grafittstempler.
Den ukrainske firma Malychev produserer en motstående stempelmotor, den 6TD-2 til T-84 tank , som utvikler 1200 hk , veier 1,2 t og forbruker 218 g / kWh for diesel . Den er designet som en fleksibel drivstoffmotor . På samme måte utvikler 10D100-motoren for eksempel 3000 hk for 2TE10U-motoren.
Det britiske selskapet Diesel Air Limited har utviklet en 100 hk motsatt stempelfly dieselmotor . I likhet med Junker-motoren har den to veivaksler kombinert med et tannhjul. Med en kapasitet på 1,8 l veier den bare 93 kg .