伯克引擎

伯克引擎是RussellBourke在1920年代尝试改进二冲程内燃机的一种尝试。尽管完成了他的设计并制造了几台工作发动机，但第二次世界大战的爆发、缺乏测试结果以及他妻子的健康状况不佳使得他的发动机无法成功上市。该设计的主要优点是它只有两个运动部件，重量轻，每转有两个功率脉冲，并且不需要将油混入燃料中。伯克引擎基本上是一种二冲程设计，一个水平对置的活塞组件使用两个同时向同一方向运动的活塞，因此它们的操作相差180度。活塞连接到苏格兰轭机构代替更常见的曲轴机构，因此活塞加速度是完美的正弦曲线。与传统发动机相比，这导致活塞在上止点停留的时间更长。与传统的曲轴箱充气二冲程发动机一样，进入的进气在活塞下方的腔室中被压缩。连杆密封件可防止燃油污染底端润滑油。

运行周期与当前生产的带有曲轴箱压缩的火花点火二冲程非常相似，但有两个修改：

• 燃料在通过传输口时直接喷射到空气中。
• 发动机设计为在预热后无需使用火花点火即可运行。这被称为自动点火或柴油，由于压缩气体的高温和/或燃烧室中存在热金属，空气/燃料混合物开始燃烧。

已确定以下设计特征：

• 苏格兰轭和线性滑动连杆。
• 更少的移动部件（每个对置气缸对只有2个移动组件）并且对置气缸可以组合成2、4、6、8、10、12或任何偶数个气缸。
• 活塞通过滑动轴承（一种流体动力可倾瓦流体轴承）连接到苏格兰轭。
• 机械燃油喷射。
• 端口而不是阀门。
• 使用简单的工具即可轻松维护（顶部检修）。
• 苏格兰轭不会在活塞上产生横向力，从而减少摩擦和活塞磨损。
• O形圈用于密封接头而不是垫圈。
• 苏格兰轭使活塞在上止点停留的时间稍长，因此燃料在更小的体积内燃烧更充分。

• 排气温度低（低于沸水），因此不需要金属排气部件；如果排气系统不需要强度，可以使用塑料的。
• 15:1至24:1压缩比，效率高，可根据不同燃料和操作要求轻松更改。
• 燃油在喷射到传输口时会蒸发，进气歧管中的湍流和环上方的活塞形状将燃油-空气混合物分层进入燃烧室。
• 精益燃烧可提高效率并减少排放。

• 这种设计使用油封来防止燃烧室的污染（四冲程活塞环窜气和二冲程仅燃烧产生）污染曲轴箱油，延长油的使用寿命，因为它使用缓慢保持环充满油。油被证明使用缓慢，但它的创造者罗素·伯克仍然建议检查油的数量和清洁度。
• 底座中的润滑油通过连杆上的油封保护免受燃烧室污染。
• 活塞环从下止点气缸壁上的一个小供油孔供油。

• 效率-声称为0.25(lb/h)/hp-与xxx的柴油发动机大致相同，或大约是xxx的两冲程效率的两倍。这相当于55.4%的热力学效率，这对于小型内燃机来说是一个非常高的数字。在第三方见证的测试中，实际油耗为1.1hp/(lb/hr)或0.9(lb/hr)/hp，相当于12.5%左右的热力学效率，这是1920年代蒸汽的典型值引擎。对由Bourke的亲密伙伴制造的30立方英寸Vaux发动机进行的测试表明，xxx功率时的油耗为1.48lb/(bhphr)，或0.7(lb/hr)/hp。
• 功率重量比-SilverEagle据称可从45磅产生25马力，或功率重量比为0.55马力/磅。较大的140立方英寸发动机适用于125磅的120马力，或大约1马力/磅。据称，ModelH可产生60hp的功率，重量为95lb，因此功率重量比为0.63hp/lb。据报道，30cuintwin在15000rpm时可产生114hp的功率，而重量仅为38lb，令人难以置信的3hp/lb然而，VauxEngines的30cu复制品在4000rpm时仅产生8.8hp，即使经过大量返工。其他来源声称为0.9到2.5hp/lb，尽管没有记录到支持这些高数字的独立见证测试。其上限大约是此处显示的最佳四冲程生产发动机的两倍，或比GraupnerG58二冲程发动机高0.1hp/lb。
• 排放-在公布的测试结果中几乎没有实现碳氢化合物(80ppm)或一氧化碳(小于10ppm)，但是没有给出这些结果的功率输出，也没有测量NOx。
• 低排放-据称该发动机无需任何改装即可使用氢气或任何碳氢燃料运行，仅产生水蒸气和二氧化碳作为排放物。

Bourke引擎有一些有趣的特性，但对其性能的夸大其词不太可能得到实际测试的证实。许多说法是相互矛盾的。

• 空气压缩机室和曲轴箱之间的密封件与连杆之间的密封摩擦会降低效率。
• 由于泵送损失，效率将降低，因为充气被压缩和膨胀两次，但能量仅在每个活塞冲程的一次膨胀中被提取用于动力。
• 发动机重量很可能很高，因为它必须非常坚固，以应对由于快速高温燃烧而产生的高峰值压力。
• 与水平对置发动机不同，每个活塞对高度不平衡，因为两个活塞同时沿相同方向移动。这将限制速度范围，从而限制发动机的功率，并增加其重量，因为需要强大的结构来应对组件中的高强度。

• 与四冲程相比，高速二冲程发动机的效率往往较低，因为一些进气未随排气而逸出。
• 使用过量空气会降低给定发动机尺寸的可用扭矩。
• 迫使废气通过小端口快速排出将导致进一步的效率损失。
• 由于燃烧气体被冲击波擦洗到燃烧室壁上的热量损失，在爆震中操作内燃机会降低效率。
• 排放-尽管一些测试在某些情况下显示低排放，但这些不一定是全功率的。随着扫气比（即发动机扭矩）的增加，将排放更多的HC和CO。
• TDC停留时间的增加将使更多的热量传递到气缸壁，从而降低效率。
• 在自动点火模式下运行时，燃烧开始的时间由发动机的运行状态控制，而不是像火花点火或柴油发动机那样直接控制。因此，可以针对一种运行条件对其进行优化，但不能针对发动机通常看到的广泛的扭矩和速度进行优化。结果将是效率降低和排放增加。
• 如果效率高，则燃烧温度必须高，正如卡诺循环所要求的那样，并且空气燃料混合物必须稀薄。高燃烧温度和稀薄的混合物会导致形成二氧化氮。