เครื่องยนต์ หกจังหวะเป็นหนึ่งในหลายๆ ทางเลือก ของการออกแบบ เครื่องยนต์สันดาปภายในที่พยายามปรับปรุงเครื่องยนต์สองจังหวะและสี่จังหวะ แบบดั้งเดิม ข้อดีที่กล่าวอ้างอาจรวมถึง ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ที่เพิ่มขึ้น ความซับซ้อนทางกลที่ลดลง และ/หรือการปล่อยมลพิษ ที่ลดลง เครื่องยนต์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามจำนวนลูกสูบที่ประกอบกันเป็นหกจังหวะ

ในการออกแบบลูกสูบเดี่ยว เครื่องยนต์จะดักจับความร้อนที่สูญเสียไปจากวัฏจักรออตโต สี่จังหวะ หรือวัฏจักรดีเซลและใช้มันในการขับเคลื่อนจังหวะกำลังและจังหวะไอเสียเพิ่มเติมของลูกสูบในกระบอกสูบเดียวกัน เพื่อพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและช่วยระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ลูกสูบในเครื่องยนต์หกจังหวะประเภทนี้จะขึ้นและลงสามครั้งสำหรับการฉีดเชื้อเพลิงแต่ละครั้ง การออกแบบเหล่านี้ใช้ไอน้ำหรืออากาศเป็นของเหลวทำงานสำหรับจังหวะกำลังเพิ่มเติม^{[ 1 ]}

การออกแบบเครื่องยนต์ที่การเคลื่อนที่ 6 จังหวะถูกกำหนดโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างลูกสูบสองตัวนั้นมีความหลากหลายมากขึ้น ลูกสูบอาจอยู่ตรงข้ามกันในกระบอกสูบเดียวหรืออาจอยู่ในกระบอกสูบแยกกัน โดยปกติแล้ว กระบอกสูบหนึ่งจะเคลื่อนที่ 2 จังหวะ ในขณะที่อีกกระบอกสูบเคลื่อนที่ 4 จังหวะ ทำให้มีการเคลื่อนที่ของลูกสูบ 6 ครั้งต่อรอบ ลูกสูบตัวที่สองอาจใช้แทนกลไกวาล์วของเครื่องยนต์แบบดั้งเดิม ซึ่งอาจช่วยลดความซับซ้อนทางกลและช่วยให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนการอัด ได้ โดยการกำจัดจุดร้อนที่อาจจำกัดการอัด ลูกสูบตัวที่สองอาจใช้เพื่อเพิ่มอัตราส่วนการขยายตัวโดยแยกออกจากอัตราส่วนการอัด การเพิ่มอัตราส่วนการขยายตัวในลักษณะนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพทางเทอร์โมไดนามิกในลักษณะเดียวกับวัฏจักร ของ มิลเลอร์หรือแอตกินสัน

เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้ลูกสูบเดี่ยวต่อกระบอกสูบ เหมือนกับเครื่องยนต์สองจังหวะหรือสี่จังหวะทั่วไป มีการฉีดของเหลวที่ไม่ระเบิดเข้าไปในห้องเผาไหม้ และความร้อนที่เหลือจากการเผาไหม้จะทำให้ของเหลวนั้นขยายตัวเพื่อสร้างจังหวะการทำงานครั้งที่สอง ตามด้วยจังหวะการปล่อยไอเสียครั้งที่สอง

ในปี ค.ศ. 1883 วิศวกร Samuel Griffin จาก เมืองบาธเป็นผู้ผลิตเครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์แก๊สที่มีชื่อเสียง เขาต้องการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่ไม่อยากจ่ายค่าลิขสิทธิ์สิทธิบัตรของOttoเขาจึงคิดค้น "วาล์วเลื่อนแบบจดสิทธิบัตร" และเครื่องยนต์หกจังหวะแบบทำงานด้านเดียวโดยใช้วาล์วดังกล่าว ในปี ค.ศ. 1886 บริษัทDick, Kerr & Co. ผู้ผลิตหัวรถจักรไอน้ำจากสกอตแลนด์ มองเห็นอนาคตในเครื่องยนต์น้ำมันขนาดใหญ่และได้ขออนุญาตใช้สิทธิบัตรของ Griffin เครื่องยนต์เหล่านี้เป็นเครื่องยนต์แบบทำงานสองด้านเรียงกัน และจำหน่ายภายใต้ชื่อ "Kilmarnock" ^{[ 2 ]}ตลาดหลักของเครื่องยนต์ Griffin คือการผลิตไฟฟ้า ซึ่งเครื่องยนต์เหล่านี้มีชื่อเสียงในด้านการทำงานเบาๆ เป็นเวลานานได้อย่างสบายๆ แล้วก็สามารถรองรับความต้องการพลังงานจำนวนมากได้ในทันที โครงสร้างขนาดใหญ่และหนักของเครื่องยนต์เหล่านี้ไม่เหมาะกับการใช้งานแบบเคลื่อนที่ แต่สามารถเผาไหม้น้ำมันเกรดที่หนักกว่าและราคาถูกกว่าได้ หลักการสำคัญของ "Griffin Simplex" คือเครื่องพ่นไอภายนอกแบบมีปลอกหุ้มไอเสียที่ให้ความร้อน ซึ่งเชื้อเพลิงจะถูกฉีดพ่นเข้าไป อุณหภูมิถูกควบคุมไว้ที่ประมาณ 550 °F (288 °C) ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้น้ำมันกลายเป็นไอทางกายภาพ แต่ไม่เพียงพอที่จะสลายตัวทางเคมี การกลั่นแยกส่วนนี้สนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงน้ำมันหนัก โดยน้ำมันดินและแอสฟัลต์ที่ใช้ไม่ได้จะแยกตัวออกมาในเครื่องทำให้เป็นไอ ใช้ การจุดระเบิดด้วยหลอดไฟร้อนซึ่งกริฟฟินเรียกว่า "ตัวจุดระเบิดแคทาเทอร์มิก" ซึ่งเป็นช่องเล็กๆ ที่แยกออกจากกันและเชื่อมต่อกับห้องเผาไหม้ หัวฉีดสเปรย์มีหัวฉีดภายในที่ปรับได้สำหรับจ่ายอากาศ ล้อมรอบด้วยปลอกวงแหวนสำหรับน้ำมัน ทั้งน้ำมันและอากาศเข้าที่ความดัน 20 psi (140 kPa) และถูกควบคุมโดยตัวควบคุม^{[ 3 ] [ 4 ]} กริฟฟินเลิกกิจการในปี 1923 มีเพียงสองตัวอย่างของเครื่องยนต์หกจังหวะของกริฟฟิ น ที่ยังคงเหลืออยู่ หนึ่งในนั้นอยู่ในพิพิธภัณฑ์เครื่องยนต์แอนสันอีกชิ้นหนึ่งสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2428 และอยู่ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเบอร์มิงแฮม เป็นเวลาหลายปี แต่ในปี พ.ศ. 2550 ก็ได้กลับมาอยู่ที่บาธและพิพิธภัณฑ์บาธที่ทำงานอีกครั้ง^{[ 5 ]}

ในปี 1915 เลโอนาร์ด ไดเออร์ได้ประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบฉีดน้ำ 6 จังหวะ ซึ่งคล้ายคลึงกับแบบของโครเวอร์มาก (ดูด้านล่าง) และมีการออกสิทธิบัตรที่คล้ายกันอีกกว่าสิบฉบับนับตั้งแต่นั้นมา

เครื่องยนต์หกจังหวะของ Dyer มีคุณสมบัติเด่นดังนี้:

• ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อน
• ช่วยปรับปรุงการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ทั่วไป
• จำเป็นต้องมีน้ำบริสุทธิ์เป็นตัวกลางสำหรับจังหวะการทำงานครั้งที่สอง
• ดึงพลังงานเพิ่มเติมจากการขยายตัวของไอน้ำ

เครื่องยนต์หกจังหวะของ Bajulaz มีการออกแบบคล้ายกับเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป แต่มีการดัดแปลงที่หัวกระบอกสูบ โดยเพิ่มห้องเพิ่มเติมสองห้องที่มีความจุคงที่ ได้แก่ห้องเผาไหม้และห้องอุ่นอากาศอยู่เหนือแต่ละกระบอกสูบ ห้องเผาไหม้จะได้รับอากาศร้อนจากกระบอกสูบ การฉีดเชื้อเพลิงจะเริ่มต้นการเผาไหม้แบบปริมาตรคงที่ ( isochoric ) ซึ่งเพิ่ม ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเมื่อเทียบกับการเผาไหม้ในกระบอกสูบ ความดันสูงที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยเข้าไปในกระบอกสูบเพื่อขับเคลื่อนจังหวะกำลังหรือจังหวะขยายตัว ในขณะเดียวกัน ห้องที่สองซึ่งอยู่เหนือห้องเผาไหม้ จะได้รับความร้อนจากอากาศภายในห้องนั้นจนถึงระดับสูงโดยความร้อนที่ผ่านผนังกระบอกสูบ อากาศที่ร้อนและมีความดันสูงนี้จะถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนจังหวะเพิ่มเติมของลูกสูบ

ข้อดีที่กล่าวอ้างของเครื่องยนต์นี้ได้แก่ การลดการใช้เชื้อเพลิงลงอย่างน้อย 40% จังหวะการขยายตัว 2 ครั้งใน 6 จังหวะ ความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด และการลดมลพิษลงอย่าง มาก ^{[ 6 ]}

เครื่องยนต์หกจังหวะ Bajulaz ถูกคิดค้นขึ้นในปี 1989 โดย Roger Bajulaz จากบริษัท Bajulaz SA ซึ่งตั้งอยู่ในเจนีวา ประเทศสวิ ตเซอร์แลนด์โดยได้รับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 4,809,511และสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 4,513,568

คุณสมบัติที่กล่าวอ้างของเครื่องยนต์หกจังหวะ Bajulaz มีดังนี้:

• ลดการใช้เชื้อเพลิงลงอย่างน้อย 40%
• การขยาย (การทำงาน) สองครั้งในหกจังหวะ
• เชื้อเพลิงหลายประเภท รวมถึงก๊าซปิโตรเลียมเหลว
• มลพิษทางอากาศลดลงอย่างมาก
• ต้นทุนเทียบเท่ากับเครื่องยนต์สี่จังหวะ

ในเครื่องยนต์ Velozeta อากาศบริสุทธิ์จะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบระหว่างจังหวะไอเสีย ซึ่งจะขยายตัวเนื่องจากความร้อนและดันลูกสูบลงอีกหนึ่งจังหวะ การซ้อนทับของวาล์วถูกกำจัดออกไป และสองจังหวะเพิ่มเติมที่ใช้การฉีดอากาศช่วยให้การกวาดก๊าซ ดีขึ้น เครื่องยนต์นี้ดูเหมือนจะลดการใช้เชื้อเพลิงลง 40% และลดมลพิษทางอากาศลงอย่างมาก^{[ 7 ]}อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์นี้ต่ำกว่าเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะเล็กน้อย^{[ 7 ]}เครื่องยนต์สามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด ตั้งแต่เบนซินและดีเซลไปจนถึงLPGเครื่องยนต์ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นถึงการลดมลพิษคาร์บอนมอนอกไซด์ลง 65% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะที่ใช้ในการพัฒนา^{[ 7 ]}เครื่องยนต์นี้ได้รับการพัฒนาในปี 2548 โดยทีมงานนักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกล U Krishnaraj, Boby Sebastian, Arun Nair และ Aaron Joseph George จากวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ ตริวันดรัม

เครื่องยนต์นี้ได้รับการพัฒนาโดย Chanayil Cleetus Anil จากเมืองโคชิน ประเทศอินเดีย ซึ่งได้รับสิทธิบัตรการออกแบบในอินเดียในปี 2012 ^{[ 8 ] [ 9 ]}รายการสิทธิบัตรระบุวันที่ยื่นขอคือ 4 เมษายน 2005 วันที่ได้รับอนุมัติคือ 25 พฤษภาคม 2012 และบันทึกสถานะทางกฎหมายของสิทธิบัตรว่าหมดอายุแล้ว^{[ 9 ]}ชื่อของเครื่องยนต์นี้มาจากชื่อบริษัทของเขา NIYKADO Motors เครื่องยนต์นี้ผ่านการทดสอบเบื้องต้นแบบเต็มกำลังที่สมาคมวิจัยยานยนต์แห่งอินเดีย เมืองปูเน^{[ 8 ]}ผู้ประดิษฐ์อ้างว่าเครื่องยนต์นี้ "ประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะทั่วไปถึง 23%" ^{[ 8 ]}และ "ปล่อยมลพิษต่ำมาก" ^{[ 8 ]}

อนิล ช่างเครื่องยนต์ ได้พัฒนาเครื่องยนต์ NIYKADO ตลอดระยะเวลากว่า 15 ปี เครื่องยนต์นี้ได้รับการทดสอบครั้งแรกในปี 2547 และอนิลได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรในปี 2548 ^{[ 8 ]}เขาอ้างว่าการออกแบบของเขาก่อให้เกิดมลพิษน้อยลงอย่างมาก และการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์อาจนำไปสู่ ​​"การสัญจรที่ปราศจากมลพิษ" ^{[ 8 ]}คำอธิบายสิทธิบัตรระบุว่าข้อกำหนดของเครื่องยนต์ประกอบด้วยทั้งระบบวาล์วสองตัวและระบบวาล์วสี่ตัว ในระบบวาล์วสองตัว จะมีการเพิ่มจังหวะบัฟเฟอร์และจังหวะรีเทคระหว่างจังหวะกำลังและจังหวะไอเสีย^{[ 9 ]}

บริษัท Niykado Technologies Private Limited ได้จดทะเบียนจัดตั้งในรัฐเกรละในปี 2022 ^{[ 10 ]} Kerala Startup Mission ระบุว่าบริษัทนี้เป็นสตาร์ทอัพที่ได้รับการรับรอง โดยมี Anil Cleetus Chanayil และ Binesh EB เป็นผู้ก่อตั้ง และอธิบายถึงผลิตภัณฑ์หรือแอปพลิเคชันในภายหลัง ได้แก่ เครื่องยนต์ไฮบริดหกจังหวะ NIYKADO, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า NIYKADO และปั๊ม NIYKADO ^{[ 10 ]}โปรไฟล์เดียวกันนี้อ้างว่าเครื่องยนต์หกจังหวะสามารถลดการปล่อยมลพิษลงเหลือระดับ "ต่ำมากหรือแทบไม่มีเลย" และมี "ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์" เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีอยู่^{[ 10 ]}

ข้อกำหนดสิทธิบัตรอธิบายเครื่องยนต์หกจังหวะ NIYKADO สองเวอร์ชัน ได้แก่ ระบบสองวาล์วและระบบสี่วาล์ว^{[ 9 ]}ในระบบสองวาล์ว จังหวะเพิ่มเติมจะถูกอธิบายว่าเป็นจังหวะบัฟเฟอร์และจังหวะรีเทคระหว่างจังหวะกำลังและจังหวะไอเสีย ในระบบสี่วาล์ว จังหวะเพิ่มเติมสองจังหวะคือจังหวะดูดอากาศและจังหวะไอเสียสุดท้าย ซึ่งเพิ่มเข้ามาหลังจากจังหวะไอเสียปกติ^{[ 9 ]}

ในรุ่นสี่วาล์ว จังหวะทั้งหกมีดังนี้: ^{[ 9 ]}

จังหวะดูด

จังหวะการอัด

จังหวะกำลัง

จังหวะไอเสีย

จังหวะดูดอากาศ

จังหวะไอเสียสุดท้ายของอากาศ

รุ่นสี่วาล์วใช้วาล์วสี่ตัว: ^{[ 9 ]}

วาล์วไอดี-ไอดี-เชื้อเพลิง

วาล์วดูดอากาศอย่างเดียว

วาล์วไอเสียการเผาไหม้

วาล์วไอเสียแบบใช้อากาศอย่างเดียว

จังหวะดูด

ลูกสูบเคลื่อนที่จากจุดศูนย์ตายบน (TDC) ไปยังจุดศูนย์ตายล่าง (BDC) วาล์วไอดีเปิดออกและส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเข้าสู่กระบอกสูบ^{[ 9 ]}

จังหวะการอัด

ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC โดยที่วาล์วปิดอยู่ ทำให้เกิดการอัดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง^{[ 9 ]}

จังหวะกำลัง

หัวเทียนจุดประกายส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ถูกอัด ลูกสูบถูกผลักจาก TDC ไปยัง BDC และการเคลื่อนที่ของลูกสูบจะถูกแปลงเป็นการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง^{[ 9 ]}

จังหวะไอเสีย

ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC ในขณะที่วาล์วไอเสียของการเผาไหม้เปิดออก บังคับให้ก๊าซที่เผาไหม้แล้วออกจากกระบอกสูบ^{[ 9 ]}

จังหวะดูดอากาศ

วาล์วรับอากาศเพียงอย่างเดียวจะเปิดในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จาก TDC ไปยัง BDC โดยดึงอากาศผ่านพอร์ตรับอากาศแยกต่างหากเข้าไปในกระบอกสูบ ข้อกำหนดสิทธิบัตรระบุว่าสิ่งนี้จะเพิ่มปริมาณออกซิเจนในกระบอกสูบและปรับปรุงการเผาไหม้ในรอบถัดไป^{[ 9 ]} Overdriveอธิบายต้นแบบว่าใช้จังหวะพิเศษนี้เพื่อนำอากาศเย็นเข้าไปในห้องเผาไหม้หลังจากจังหวะไอเสีย^{[ 11 ]}

จังหวะไอเสียสุดท้ายของอากาศ

วาล์วไอเสียแบบใช้อากาศอย่างเดียวจะเปิดออกในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC บังคับให้อากาศออกจากกระบอกสูบและทำให้วัฏจักรหกจังหวะเสร็จสมบูรณ์^{[ 9 ]}โอเวอร์ไดรฟ์อธิบายจังหวะไอเสียพิเศษโดยใช้อากาศที่นำเข้ามาเพื่อทำความสะอาดไอเสียที่เหลือหรือก๊าซที่เผาไหม้ไม่หมดจากกระบอกสูบก่อนวัฏจักรการเผาไหม้ครั้งต่อไป^{[ 11 ]}

Overdriveรายงานว่าการทดสอบที่สมาคมวิจัยยานยนต์แห่งอินเดียแสดงให้เห็นถึงการประหยัดเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น 40 เปอร์เซ็นต์และการปล่อยก๊าซ NOx ที่ลดลง แต่กำลังเครื่องยนต์ก็ลดลง 30 เปอร์เซ็นต์ บทความดังกล่าวระบุว่าการลดลงของกำลังเครื่องยนต์เกิดจากเครื่องยนต์มีจังหวะกำลังเพียงจังหวะเดียวในแต่ละรอบหกจังหวะ^{[ 11 ]}

ในเครื่องยนต์หกจังหวะต้นแบบที่บรูซ โครเวอร์สร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา น้ำจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบหลังจากจังหวะไอเสียและเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ทันที ซึ่งจะขยายตัวและดันลูกสูบลงเพื่อจังหวะการทำงานเพิ่มเติม ดังนั้น ความร้อนเหลือทิ้งที่ต้องใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำในการระบายในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จึงถูกดักจับและนำไปใช้ในการขับเคลื่อนลูกสูบ^{[ 1 ]}โครเวอร์ประเมินว่าการออกแบบของเขาจะช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงลง 40% โดยการสร้างกำลังเอาต์พุตเท่าเดิมที่ความเร็วรอบต่ำกว่า น้ำหนักที่เกี่ยวข้องกับระบบระบายความร้อนสามารถกำจัดได้ แต่จะต้องแลกมาด้วยความจำเป็นต้องมีถังน้ำเพิ่มเติมจากถังเชื้อเพลิงปกติ

เครื่องยนต์หกจังหวะของ Crower เป็นการออกแบบเชิงทดลองที่ดึงดูดความสนใจของสื่อในปี 2549 เนื่องจากการสัมภาษณ์ของนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันวัย 75 ปี ซึ่งได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรการออกแบบของเขา^{[ 1 ]} ต่อมาการยื่นขอจดสิทธิบัตรดังกล่าวถูกยกเลิก^{[ 12 ]}

^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้ลูกสูบสองตัวต่อหนึ่งกระบอกสูบ โดยทำงานด้วยอัตราที่แตกต่างกัน และการเผาไหม้เกิดขึ้นระหว่างลูกสูบทั้งสอง

การออกแบบเครื่องยนต์ Beare-headได้รับการพัฒนาโดย Malcolm Beare จากออสเตรเลียเทคโนโลยีนี้ผสมผสานส่วนล่างของเครื่องยนต์แบบสี่จังหวะเข้ากับลูกสูบตรงข้ามในหัวกระบอกสูบซึ่งทำงานที่อัตราครึ่งหนึ่งของลูกสูบด้านล่าง ในทางฟังก์ชัน ลูกสูบตัวที่สองจะเข้ามาแทนที่กลไกวาล์วของเครื่องยนต์แบบดั้งเดิม ประโยชน์ที่กล่าวอ้าง ได้แก่ กำลังที่เพิ่มขึ้น 9% และประสิทธิภาพทางเทอร์โมไดนามิกที่ดีขึ้นผ่านอัตราส่วนการอัดที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นไปได้โดยการกำจัดวาล์วไอเสียร้อน^{[ 18 ]}

แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไซลีเซียประเทศโปแลนด์ ภายใต้การนำของดร.อดัม ซีซิโอลกีวิช และได้รับสิทธิบัตรหมายเลข 195052 จากสำนักงานสิทธิบัตรของโปแลนด์

เครื่องยนต์ M4+2 มีหลายอย่างที่คล้ายคลึงกับเครื่องยนต์ Beare-headโดยใช้ลูกสูบสองตัวที่อยู่ตรงข้ามกันในกระบอกสูบเดียวกัน ลูกสูบตัวหนึ่งทำงานด้วยอัตราครึ่งหนึ่งของอีกตัวหนึ่ง แต่ในขณะที่หน้าที่หลักของลูกสูบตัวที่สองในเครื่องยนต์ Beare-head คือการแทนที่กลไกวาล์วของเครื่องยนต์สี่จังหวะแบบดั้งเดิม เครื่องยนต์ M4+2 ได้พัฒนาหลักการนี้ไปอีกขั้น การทำงานของเครื่องยนต์สันดาปแบบลูกสูบคู่ขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของทั้งสองส่วน การเปลี่ยนแปลงปริมาณอากาศเกิดขึ้นในส่วนสองจังหวะของเครื่องยนต์ ลูกสูบในส่วนสี่จังหวะเป็นระบบช่วยในการแลกเปลี่ยนปริมาณอากาศ โดยทำงานเหมือนระบบวาล์ว กระบอกสูบจะถูกเติมด้วยอากาศหรือส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง กระบวนการเติมเกิดขึ้นที่แรงดันสูงโดยระบบทางเข้าแบบเลื่อน ก๊าซไอเสียจะถูกกำจัดออกไปเช่นเดียวกับเครื่องยนต์สองจังหวะแบบคลาสสิก โดยผ่านช่องระบายไอเสียในกระบอกสูบ เชื้อเพลิงจะถูกส่งเข้าไปในกระบอกสูบโดยระบบฉีดเชื้อเพลิง การจุดระเบิดทำได้โดยหัวเทียนสองตัว กำลังขับที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลูกสูบคู่จะถูกส่งผ่านโดยเพลาข้อเหวี่ยงสองตัว ลักษณะเด่นของเครื่องยนต์นี้คือโอกาสในการเปลี่ยนแปลงความจุของกระบอกสูบและอัตราการอัดอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของลูกสูบ แบบจำลองทางกลและทางเทอร์โมไดนามิกส์มีไว้สำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบคู่ ซึ่งทำให้สามารถสร้างวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกส์เชิงทฤษฎีใหม่สำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบคู่เผาไหม้ภายในได้^{[ 19 ]}

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ได้รับการอธิบายไว้ในบทความเกี่ยว กับ เครื่องยนต์สองจังหวะและสี่จังหวะแล้ว

ในเครื่องยนต์นี้ ซึ่งมีดีไซน์คล้ายกับหัว Beare นั้น "ตัวชาร์จลูกสูบ" จะเข้ามาแทนที่ระบบวาล์ว ตัวชาร์จลูกสูบจะชาร์จกระบอกสูบหลักและควบคุมช่องรับอากาศและช่องระบายอากาศไปพร้อมกัน ทำให้ไม่มีการสูญเสียอากาศและเชื้อเพลิงในไอเสีย^{[ 20 ]}ในกระบอกสูบหลัก การเผาไหม้จะเกิดขึ้นทุกรอบเช่นเดียวกับ เครื่องยนต์ สองจังหวะในขณะที่การหล่อลื่นจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์สี่จังหวะการฉีดเชื้อเพลิงสามารถเกิดขึ้นได้ในตัวชาร์จลูกสูบ ในช่องส่งผ่านก๊าซ หรือในห้องเผาไหม้ นอกจากนี้ยังสามารถชาร์จกระบอกสูบทำงานสองกระบอกด้วยตัวชาร์จลูกสูบเพียงตัวเดียว การผสมผสานระหว่างการออกแบบห้องเผาไหม้ที่กะทัดรัดเข้ากับการไม่มีการสูญเสียอากาศและเชื้อเพลิงนั้น อ้างว่าจะทำให้เครื่องยนต์มีแรงบิดมากขึ้น กำลังมากขึ้น และประหยัดเชื้อเพลิงได้ดีขึ้น ประโยชน์ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่น้อยลงและการออกแบบที่น้อยลงนั้น อ้างว่าจะนำไปสู่ต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง เครื่องยนต์นี้เหมาะสำหรับเชื้อเพลิงทางเลือก เนื่องจากไม่มีการกัดกร่อนหรือคราบตกค้างบนวาล์ว จังหวะทั้งหกมีดังนี้:

1. ความใฝ่ฝัน
2. การอัดล่วงหน้า
3. การถ่ายเทก๊าซ
4. การบีบอัด
5. การจุดระเบิด
6. การดีดตัวออก

นี่คือสิ่งประดิษฐ์ของเฮลมุท คอตต์มันน์ จากประเทศเยอรมนี ขณะทำงาน 25 ปีที่บริษัท MAHLE GmbH ในส่วนการผลิตลูกสูบและกระบอกสูบ สิทธิบัตรของคอตต์มันน์ในสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3921608 และ 5755191 แสดงอยู่ด้านล่าง

การออกแบบนี้คิดค้นโดยวิศวกรชาวเบลเยียม Gerhard Schmitz และได้รับการดัดแปลงต้นแบบโดย Ilmor Engineering ^{[ 21 ]}

เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้กระบอกสูบสอง (หรือสี่ หก หรือแปด) กระบอกที่มีวัฏจักรการทำงานแบบออตโตสี่จังหวะทั่วไป ลูกสูบเพิ่มเติม (ในกระบอกสูบของตัวเอง) จะใช้ร่วมกันระหว่างกระบอกสูบแบบออตโตทั้งสองกระบอก ไอเสียจากกระบอกสูบแบบออตโตจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบร่วม ซึ่งจะขยายตัวและสร้างงานเพิ่มเติม ในบางแง่ การทำงานนี้คล้ายกับการทำงานของเครื่องยนต์ไอน้ำแบบผสม โดยกระบอกสูบแบบออตโตเป็นขั้นตอนแรงดันสูง และกระบอกสูบร่วมเป็นขั้นตอนแรงดันต่ำ การทำงานของเครื่องยนต์มีดังนี้:

ผู้ออกแบบพิจารณาว่านี่คือเครื่องยนต์ห้าจังหวะโดยนับจังหวะไอเสียแรงดันสูงและจังหวะขยายตัวแรงดันต่ำที่เกิดขึ้นพร้อมกันเป็นจังหวะเดียว การออกแบบนี้ให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูงกว่าเนื่องจากอัตราส่วนการขยายตัวโดยรวมของกระบอกสูบที่รวมกันสูงกว่า สามารถบรรลุอัตราส่วนการขยายตัวที่เทียบเท่ากับเครื่องยนต์ดีเซลได้ ในขณะที่ยังคงใช้น้ำมันเบนซิน เครื่องยนต์ห้าจังหวะมีน้ำหนักเบากว่าและมีความหนาแน่นของกำลังสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล

เครื่องยนต์เผาไหม้แบบควบคุมซึ่งออกแบบโดย Bradley Howell-Smith จากบริษัท Revetec Holdings Pty Ltd ของออสเตรเลีย ใช้ลูกสูบคู่ตรงข้ามเพื่อขับเคลื่อนลูกเบี้ยวสามแฉกหมุนสวนทางกันผ่านแบริ่ง องค์ประกอบเหล่านี้แทนที่เพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบแบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของลูกสูบเป็นไปในแนวแกนเท่านั้น ดังนั้นพลังงานส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปกับการเคลื่อนที่ด้านข้างของก้านสูบจึงถูกถ่ายโอนไปยังเพลาส่งกำลังอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดจังหวะการทำงานหกจังหวะต่อการหมุนหนึ่งรอบของเพลา (กระจายไปทั่วลูกสูบคู่หนึ่ง) การทดสอบอิสระวัดอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะของเครื่องยนต์เบนซินต้นแบบ X4v2 ของ Revetec ที่ 212 กรัม/กิโลวัตต์-ชั่วโมง^{[ 22 ]} (ซึ่งสอดคล้องกับประสิทธิภาพพลังงาน 38.6%) สามารถใช้ลูกสูบจำนวนคู่ใดก็ได้ในรูปแบบบ็อกเซอร์หรือ X ลูกเบี้ยวสามแฉกสามารถแทนที่ด้วยจำนวนคี่อื่น ๆ ที่มากกว่าหนึ่งได้ และสามารถปรับเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของลูกเบี้ยวให้เหมาะสมกับความต้องการของเชื้อเพลิงเป้าหมายและการใช้งานของเครื่องยนต์ได้ เครื่องยนต์รุ่นต่างๆ เหล่านี้อาจมีจังหวะการทำงาน 10 จังหวะขึ้นไปต่อรอบ

• 1217788เครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์ไอน้ำ 27 กุมภาพันธ์ 1917 ฮิวโก้ เอฟ. ลีดท์เค ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในบุคคลแรกๆ ที่พิจารณาถึงการสลับระหว่างการสันดาปภายในและการฉีดไอน้ำเข้าไปในห้องเผาไหม้
• 1339176เครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 พฤษภาคม 1920 เลียวนาร์ด เอช. ไดเออร์ ประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบฉีดน้ำ 6 จังหวะเครื่องแรกในปี 1915
• 2209706เครื่องยนต์สันดาปภายใน 30 กรกฎาคม 1940
• 3921608เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะ 25 พฤศจิกายน 2518
• 3964263เครื่องยนต์เผาไหม้แบบหกจังหวะและการระเหยของของเหลว 22 มิถุนายน 2519
• 4143518เครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์ไอน้ำ 13 มีนาคม 2522
• 4301655เครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์ไอน้ำแบบผสมผสาน 24 พฤศจิกายน 2524
• 4433548เครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์ไอน้ำแบบผสมผสาน 28 กุมภาพันธ์ 2527
• 4489558เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบผสมและวิธีการใช้งาน 25 ธันวาคม 2527
• 4489560เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบผสมและวิธีการใช้งาน 25 ธันวาคม 2527
• 4736715เครื่องยนต์แบบ 6 จังหวะ อัตราส่วนการอัดแปรผัน และระยะชักคงที่ 12 เม.ย. 2531
• 4917054เครื่องยนต์สันดาปภายใน 6 จังหวะ 17 เม.ย. 2533
• 4924823เครื่องยนต์สันดาปภายใน 6 จังหวะ 15 พฤษภาคม 2533
• 5755191เครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะพร้อมกระบอกสูบอัดอากาศ 26 พฤษภาคม 2541
• 6253745เครื่องยนต์หลายจังหวะที่มีเชื้อเพลิงและไอระเหยเป็นส่วนประกอบ 3 กรกฎาคม 2544
• 6311651เครื่องยนต์สันดาปภายในหกจังหวะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 6 พฤศจิกายน 2544
• 6571749เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบหกจังหวะที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 3 มิถุนายน 2546
• 7021272ชุดประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายจังหวะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และวิธีการทำงาน 4 เมษายน 2549

• สิทธิบัตรเลขที่252642เครื่องยนต์หกจังหวะ 25 พฤษภาคม 2555

• วารสารสำนักงานสิทธิบัตรโปแลนด์ฉบับที่ 12(664)1999 หน้า 53 สิทธิบัตรเลขที่ P323508 "หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบหลายจังหวะ" (โดย Antoni Gnoiński ผู้สร้างจากเมืองเบดซินประเทศโปแลนด์ )

• เครื่องยนต์หกจังหวะ Bajulaz เข้าถึงเมื่อเดือนมิถุนายน 2550
• แอนิเมชั่นของ Bajulazเข้าถึงเมื่อเดือนมิถุนายน 2550
• เครื่องยนต์หกจังหวะ Beare
• วิดีโอโดยผู้คิดค้นเครื่องยนต์หกจังหวะ NIYKADO
• เครื่องยนต์ห้าจังหวะต้นแบบของอิลมอร์
• เครื่องยนต์แก๊สแนวตั้งหกจังหวะ