Den modsatte stempelmotor eller antagoniststempel er en forbrændingsmotor, hvor de to stempler virker skiftevis på den samme cylinder for at variere forbrændingskammerets volumen i midten af cylinderen. Denne type motor blev først patenteret i 1877 af Ferdinand Kindermann.
Den tyske standard DIN 1940 (udgave af Marts 1958) definerede den modsatte stempelmotor som en dobbelt-stempelmotor med modstående stempel.
Selv i 2019 er det næsten altid en totaktsmotor . I denne motor er indsugnings- og udstødningsventilerne placeret i enderne af motoren på hver side af forbrændingskammeret; de placeres i kommunikation af stemplerne næsten når de er i slutningen af rejsen. Dette muliggør udstødning af røggasser og indtag af brændstof næsten lige så effektivt som i en firetaktsmotor.
Den modsatte stempelmotor kan afvises som en dieselmotor , benzinmotor eller gasmotor .
På grund af sin høje effekt tæthed, den indsigende stempel totaktsmotor monteret fra 1930'erne til 1960'erne et væld af skibe (såsom USS Monitor ), ubåde , tanks (motor Leyland L60 monteret på FV4201 Chieftain og Kharkov Morozov 6TD) og endda fly . Varianter fortsætter med at formere sig, men det erstattes i stigende grad med turboladede firetakts dieselmotorer .
For nylig (i 2010-2011) interesserede tre amerikanske nystartede virksomheder sig igen for det: EcoMotors med OPOC beregnet til lastbiler (150 kW pr. Blok med to cylindre og fire stempler), Achates og Pinnacle, som udvikler en version fire -slag.
Fornyelsen af de brændte gasser med brændstof kræver anvendelse af et eksternt overtryk på hvert stempel. Det kan opnås ved:
For at opnå tænding skal indsugningen være åben i et bestemt tidsrum ud over lukningen af udstødningen. I U-cylindrede motorer opnås denne faseforskydning ved at dreje udstødningsstangen i en vinkel mellem 12 og 20 °.
Der er versioner af denne motor med en eller to krumtapaksler .
Der har været andre variationer i fortiden:
Motoren vist modsat er en forenklet version af DKW-racermotoren fra producenten Kurt Bang fra Prüssing-designkontoret . Der var to versioner: den ene med en kapacitet på 250 cm 3 , den anden med en kapacitet på 350 cm 3 . Den havde to cylindre og fire stempler, to krumtapaksler og en mekanisk kompressor. Krumtapakslerne var indrammet med en tandhjul. Blandingen blev leveret af en karburator , hvilket resulterede i højt forbrug .
Kompressoren suger blandingen ind og sprøjter den ind i forbrændingskammeret, der er placeret på ekspansionssiden, hvilket gør det muligt for blandingen ved termisk ledning at afkøle udstødningsstemplet noget. En sikkerhedsventil forhindrer overtryk. Derefter føres blandingen ind i cylinderen. Efter tænding køres de to stempler udad og giver dermed deres kinetiske energi til akslerne. Udstødningsstemplet begynder med at frigive den brændte gasudladningsrille, hvilket får trykket til at falde, hvilket får udledningen til at accelerere . Det andet stempel frigiver først derefter rillen, der tillader adgang til den friske blanding i cylinderen, en blanding, der fuldender udvisningen af de resterende forbrændte gasser. Når indsugningsporten rydder, lukker udstødningsporten. Den friske blanding samles i cylinderen og forårsager overfodring . Når indsugningslumen er lukket af stemplet, begynder kompression.
En af de første applikationer skyldes industrien Wilhelm von Œchelhäuser, der i 1892 designede gasmotorer fra Deutsche Continental Gasgesellschaft ( Dessau ) på dette princip. Han blev assisteret i dette af Hugo Junkers . Motoren kørte på højovnsgas . Det blev leveret i 1896 til Hörde (Forges Phoenix) i Dortmund . Det udviklede en effekt på 220 hk til en generator af dynamotypen .
Junkers udviklede ideen: på dette princip designede han benzinmotorer, derefter stationære dieselmotorer og til køretøjer med meget lavt forbrug.
FlymotorerJunkers Jumo 205 modsatte stempelmotor , vurderet til 880 hk ved 2800 omdr./min., Var den mest populære dieselflymotor. Det er rigtigt, at det i forhold til dets magt var ret tungt; men takket være sin lave specifikke forbrug , de tyske bombefly var i stand til at slå flere udholdenhed verdensrekorder . Dens udvikling var besværlig, især på grund af opvarmningen af udstødningsstemplet.
Motorer til små enhederJunker "HK" -serien modstående stempeldieselmotorer, produceret mellem 1930 og 1980 i henhold til princippet om modularitet, med en forskydning på 700 cm 3 , blev hovedsageligt brugt til elektriske generatorer og motorer om bord . De var enkelt-, dobbelt- eller trecylindrede motorer, der kunne udvikle sig fra 8 til 38 hk . Lastbilmotorer blev derefter produceret af Krupp under licens, før de blev fortrængt af udstødningsventilen totakts på grund af forurening af udstødningen.
Indtil 1945 blev det modsatte stempel Diesels fra Junkers-Dieselkraftmaschinen GmbH fremstillet i Chemnitz . Efter Tysklands opdeling faldt fabrikken til at kombinere diesel-Kraftmaschinenwerk Karl-Marx-Stadt, der fortsatte med at producere serien "HK 65" mærket NZD 9/12 . Disse motorer blev monteret på skibe som en hoved- eller hjælpestrømkilde; men fabrikken producerede også monocylindre til mindre kraftige maskiner: vejruller, opmudringsmaskiner, betonblandere, traktorer eller lokomotiver . De er også blevet brugt til sikkerhedspumper og generatorer. Det var desuden på anmodning fra Sovjetunionen , at DDR producerede så mange totaktsmotorer: Tyskland brugte næppe mere; og da produktionen blev afbrudt i 1980, fortsatte mejetærskeren med at levere reservedele indtil 1989.
Før Anden Verdenskrig , DKW forsøgt at udstyre et væddeløb motorcykel med en totaktsmotor med modsatrettede stempler 250 cm 3 , karburator Zoller . Der var stadig et par eksemplarer tilbage efter krigen: DKW GS250 . Piloten Kurt Kuhnke (1910 - 1969), der havde genvundet en, løb under sit eget banner (hans sportsdebut går tilbage til 1950) med det, der dengang blev kaldt en "KS1". Motoren var meget varm, hvilket Kuhnke bemærkede fra det første løb. Kraften i motoren 250 cm 3 var omkring 45 hk til 7000 omdr / min . Tysklands medlemskab af Det Internationale Motorcykelforbund (FIM) lød dødsstød for DKW-motorens sportskarriere: efter krigen forbød FIM supercharged motorer i konkurrencer.
I 1989 satte et team af ingeniører fra køretøjsafdelingen ved Darmstadt University of Technology sig som mål under vejledning af restaureringseksperter Herrmann Herz og Bert Breuer at gøre den legendariske DKW-motor til en termisk stabil maskine. Deres forskning resulterede i to år med at gøre DKW med modstående stempler til en 250 cm 3 motor, der udviklede 65 hk , 20 hk mere end der var opnået i DKWs storhedstid.
Napier Deltic-dieselmotoren fra den britiske producent Napier & Son , der optrådte på markedet omkring 1950 og markedsføres indtil 1980'erne , er en meget særlig form for den modsatte stempelmotor: baseret på Napier-Culverin produceret under licens fra Junkers, dette motor kompakt var beregnet til at udstyre speedbåde og lokomotiver og udviklede en effekt på 3000 hk . Det havde tre krumtapaksler, 18 cylindre og 36 stempler og kræver en indsugningsblæser for at drive de brændte gasser ud.
Navnet "deltic" kommer fra dets arkitektur i bogstavet Delta (Δ).
I 1898 designede ingeniør Lucian Vogel fra MAN-Nürnberg en sådan firetakts tocylindret dieselmotor (den 5 hk Kutschenwagen-Motor ). Det blev dog aldrig markedsført.
Mens andre fabrikanter har rettet denne type motor i XX th århundrede : Commer , Lille Motors Company , Doxford , Fairbanks-Morse , Gobron-Brillié , British Leyland , Krupp , Napier , Rolls-Royce og Sulzer : det var oftest til generatorer , skibe og ubåde og lokomotiver, men nogle gange også til lastbiler , biler og motorcykler . De udstyrede undertiden tanke : sådan var tilfældet med den britiske høvdingtank , drevet af en sekscylindret med modstående stempler (Leyland L60) og en tre-cylindret som hjælpemotor (Leyland H30). Den sovjetiske T-64 var også udstyret med en femcylindret motor med modstående stempler.
Den 10D100 lodrette ti-cylindrede stempelmotor, der udvikler 3.000 hk , blev meget brugt i diesellokomotiverne i SŽD 2TE10L-serien i Luhansk jernbaneværksteder .
Denne amerikanske motor, hvis forkortelse "OPOC" står for " Modsat stempel modstående cylinder ", har to hovedtræk:
Krumtapakslen gennemgår kun resultatet af de kræfter, der overføres af trækkraft- og kompressionsstænger (som kompenserer hinanden) kun ved lejer. Dette modererer kompressionen på lejerne, hvilket letter deres realisering. Valget af modstående stempler har fordelen ved at forkorte krumtapakslen og afbalancere de roterende masser.
Dets andre egenskaber er:
Udvikling blev oprindeligt leveret af Advanced Propulsion Technologies Inc., som også har patentet. Dette er et projekt finansieret af DARPA , som ser vigtige applikationer til militære helikoptere, pansrede køretøjer, lastbiler eller feltgeneratorer. Tre varianter blev undersøgt: en version på 10 kW og 6 kg , en på 30 kW og 18 kg (ved at koble tre moduler på 10 kW ) og en på 242 kW og 204 kg .
I 2010 investerede den amerikanske Bill Gates 23,5 millioner dollars til fordel for EcoMotors International.
I måneden februar 2011, lastbilproducenten Navistar International har gået sammen med EcoMotors for at udvikle en turbodieselmotor.
I månedenapril 2011, Sagde den kinesiske bilproducent Djongding, at det har indgået et samarbejde med EcoMotors og startet masseproduktion af Opoc-lastbilmotoren.
Fra 2013 til 2017 udviklede EcoMotors International civile applikationer.
Achates er et Californisk designkontor, der designede en modsat stempelmotor med to krumtapaksler, reduktionsgear og turbokompressor.
Ifølge Achates ville det optimale antal cylindre være tre, fordi dette afbalancerer trykket i turbokompressoren og undgår tilbagelevering af gas fra en cylinder, der netop er åbnet i en allerede åben cylinder; Imidlertid er Achates motor en tocylindret motor.
En kobling gør det muligt at tilpasse motorakslens rotationshastighed i henhold til hastigheden, som i den kendte teknik ledsages af et reduktion i forbruget på 15–20% sammenlignet med en dieselmotor.
Ifølge visse kilder ville Achates med en detaljeret viden om olieflowet og den nøjagtige måling af brændstoffet have formået at reducere kuldioxidemissioner, som også allerede er lave i en firetaktsmotor.
Forbrændingskammeret påvirker på antændelsestidspunktet formen af en ellipsoid med revolution , i slutningen af hvilken to injektorer fordeler blandingen: denne cambre af cylinderen opnås ved en særlig profilering af stemplerne, som skubber væggene tilbage af cylinderen i deres oversættelse. Dette reducerer forbrændingskammerets effektive overflade og dermed tabene ved varmeveksling med ydersiden.
Anvendelsen af to injektorer gør det muligt at skifte injektion af to forskellige blandinger og dermed optimere tryk- og temperaturcyklussen.
Pinnacle udvikler en firetaktsmotor med to krumtapaksler: med en modstående stempelmotor kræver dette placering af indsugnings- og udstødningsventilerne i midten af cylinderen ud over de to stemplers ekstreme slag. Løsningen fundet af Pinnacle består i at danne cylinderen i to rør, der strammes mod hinanden med en tæt krave. Et af rørene åbnes ved indsugningen (det andet ved udstødningen) ved en muffe, der afslører en periferisk slids ( muffeventil ): Dette fremmer udstødningen og forbruget af olie til prisen for en tungere og mere kompleks motor. Motoren fungerer også i henhold til "Cleeves-cyklussen", der bruger princippet om Otto- eller dieselmotor afhængigt af omstændighederne.
Det britiske firma Powerplant Developments har udviklet en tre-cylindret, modstående stempelflymotor. Dens største fordele er dens lethed, kompakthed, reducerede forbrug, knyttet til længere malingsintervaller og muligheden for at bruge petroleum . I sine to varianter udvikler denne motor 100 til 150 hk .
Golle-motoren er en modsat stempelmotor, hvis to krumtapaksler er forbundet med et tandhjul . Forbindelsesstængerne er forbundet med stemplerne ved hjælp af universalfuger og brimbales. Denne bevægelsestransmission er forseglet mod luft og cylinderolie af et krumtaphus. Lydstyrken mellem kardan og de to tilsluttede stempler udgør en ventilluftkompressor. Stemplerne smøres ikke med olie, derfor flere fordele:
Stempelringene er lavet af finkornet grafit , let og selvsmørende, og hvis termiske stabilitet (op til 2500 ° C ) løser problemet med opvarmning ved udstødningen.
Denne motor er let at producere på grund af symmetrien og det lille antal dele. Han var indeJuni 2009 stadig i udviklingsfase (Juni 2009), især for at forbedre grafitstemplernes modstand.
Den ukrainsk selskab Malychev producerer en modstående stempelmotor, den 6TD-2 for T-84 beholder , som udvikler 1.200 hk , vejer 1,2 t og forbruger 218 g / kWh af diesel . Det er designet som en flex- fuel motor . Ligeledes udvikler 10D100-motoren 3.000 hk til f.eks. 2TE10U-motoren.
Det britiske firma Diesel Air Limited har udviklet en 100 hk modstående stempelfly dieselmotor . Ligesom Junker-motoren har den to krumtapaksler koblet med et tandhjulsdrev. Med en kapacitet på 1,8 l vejer den kun 93 kg .