Цикл аткинсона в двс что это
Перейти к содержимому

Цикл аткинсона в двс что это

  • автор:

Цикл ОТТО. АТКИНСОНА. МИЛЛЕРА. Что это, какие есть различия в работе ДВС

Двигатель внутреннего сгорания очень далек от идеала, КПД бензинового варианта в лучшем случае достигает 20 – 25%, дизельного 40 – 50% (то есть остальное топливо сжигается почти в пустую). Чтобы повысить эффективность (соответственно увеличить коэффициент полезного действия) требуется улучшить конструкцию мотора. Над этим бьются многие инженеры, и по сей день, но первыми были всего несколько инженеров, таких как Николаус Август ОТТО, Джеймсом АТКИНСОНОМ и Ральфом Миллером. Каждый вносил определенные изменения, и пытался сделать моторы более экономичными и производительными. Каждый предлагал определенный цикл работы, который мог кардинально отличаться от конструкции оппонента. Сегодня я постараюсь простыми словами, объяснить вам какие основные различия есть в работе ДВС, ну и конечно видео версия в конце …

Цикл АТКИНСОНА. ОТТО. МИЛЛЕРА

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Статья будет написана для новичков, так что если вы искушенный инженер, можете ее не читать, написана для общего понимания циклов работы ДВС.

Также хочется отметить, что вариаций различных конструкций очень много, самые известные которые мы еще можем знать, цикл ДИЗЕЛЯ, СТИРЛИНГА, КАРНО, ЭРИКСОННА и т.д. Если посчитать конструкции, то их может набраться около 15. И не все двигатели внутреннего сгорания, а например, у СТИРЛИНГА внешнего.

Но самые известные, которые применяются и по сей день в автомобилях, это ОТТО, АТКИНСОН и МИЛЛЕР. Вот про них и будем говорить.

Цикл ОТТО

По сути это обычный тепловой двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением горючей смеси (через свечу) который применяется сейчас в 60 — 65% автомобилей. ДА – да, именно тот, который у вас стоит под капотом, работает по циклу ОТТО.

Однако если копнуть в историю, первым принцип такого ДВС предложил в 1862 году французский инженер Альфонс БО ДЕ РОШ. Но это был теоритический принцип работы. ОТТО же в 1878 году (спустя 16 лет) воплотил этот двигатель в металле (на практике) и запатентовал эту технологию

По сути это четырехтактный мотор, которому свойственны:

  • Впуск. Подача свежей воздушнотопливной смеси. Открывается впускной клапан.
  • Сжатие. Поршень идет вверх, сжимая эту смесь. Оба клапана закрыты
  • Рабочий ход. Свеча поджигает сжатую смесь, загоревшиеся газы толкают поршень вниз
  • Отвод отработанных газов. Поршень идет вверх, выталкивая сгоревшие газы. Открывается выпускной клапан

Хочется отметить, что впускные и выпускные клапана, работают в строгой последовательности – ОДИНАКОВО при высоких и при низких оборотах. То есть изменения работы при различных оборотах не наблюдается.

В своем двигателе ОТТО первый применил сжатие рабочей смеси, для поднятия максимальной температуры цикла. Которое осуществлялось по адиабате (простыми словами без теплообмена с внешней средой).

После сжатия смеси, она воспламенялась от свечи, после этого начинался процесс отвода тепла, который протекал практически по изохоре (то есть при постоянном объеме цилиндра двигателя).

Цикл АТКИНСОНА

Так как ОТТО запатентовал свою технологию, ее промышленное использование было не возможным. Чтобы обойти патенты Джеймс Аткинсон в 1886 году, решил модифицировать цикл ОТТО. И предложил свой тип работы двигателя внутреннего сгорания.

Он предложил изменить соотношение времен тактов, благодаря чему рабочий ход был увеличен за счет усложнения кривошипно-шатунной конструкции. Нужно отметить что тестовый экземпляр который он построил, был одноцилиндровый, и не получил большого распространения из-за сложности конструкции.

Если в двух словах описать принцип работы этого ДВС, то получается:

Все 4 такта (впрыск, сжатие, рабочий ход, выпуск) – происходили за одно вращение коленчатого вала (у ОТТО вращений — два). Благодаря сложной системе рычагов, которые крепились рядом с «коленвалом».

Цикл АТКИНСОНА

В этой конструкции получилось реализовать определенные соотношения длин рычагов. Если сказать простыми словами — ход поршня на такте впуска и выпуска БОЛЬШЕ, чем ход поршня в также сжатия и рабочего хода.

Что это дает? ДА то, что можно «играться» степенью сжатия (меняя ее), за счет соотношения длин рычагов, а не за счет «дросселирования» впуска! Из этого выводится преимущество цикла АКТИНСОНА, по насосным потерям

Такие моторы получились достаточно эффективными с высоким КПД и маленьким расходом топлива.

Однако отрицательных моментов также было много:

  • Сложность и громоздкость конструкции
  • Низкий крутящий момент на низких оборотах
  • Плохо управляется дроссельной заслонкой, будь то (карбюратор или инжектор)

Ходят упорные слухи, что принцип АТКИНСОНА использовался на гибридных автомобилях, в частности компании TOYOTA. Однако это немного не правда, там использовался только его принцип, а вот конструкция применялась другого инженера, а именно Миллера. В чистом виде моторы АТКИНСОНА скорее имели единичный характер, чем массовый.

Цикл МИЛЛЕРА

Ральф Миллер также решил поиграться со степенью сжатия, в 1947 году. То есть он как бы продолжит работу АТКИНСОНА, но взял не его сложный двигатель (с рычагами), а обычный ДВС ОТТО.

Что он предложил. Он не стал делать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как предлагал Аткинсон, у него поршень движется быстрее вверх, чем вниз). Он придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршней вверх и вниз одинаковым (классический мотор ОТТО).

Можно было пойти двумя способами:

  • Закрывать впускные клапана раньше окончания такта впуска – такой принцип получил название «Укороченный впуск»
  • Либо закрывать впускные клапана позже такта впуска – этот вариант получил названия «Укороченного сжатия»

В конечном итоге, оба принципа дают одно и тоже – уменьшение степени сжатия, рабочей смеси относительно геометрической! Однако сохраняется степень расширения, то есть такт рабочего хода сохраняется (как в ДВС ОТТО), а такт сжатия как бы сокращается (как в ДВС Аткинсона).

Цикл МИЛЛЕРА

Простыми словами — воздушно-топливная смесь у МИЛЛЕРА сжимается намного меньше, чем должна была сжиматься в таком же моторе у ОТТО. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия, и соответственно физическую степень расширения. Намного большую, чем обусловлено детонационными свойствами топлива (то есть бензин нельзя сжимать бесконечно, начнется детонация)! Таким образом, когда топливо воспламеняется в ВМТ (верней мертвой точке), оно имеет намного большую степень расширения чем у конструкции ОТТО. Это дает намного больше использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что и повышает тепловую эффективность конструкции, что влечет высокую экономию, эластичность и т.д.

Стоит также учитывать, что на такте сжатия уменьшаются насосные потери, то есть сжимать топливо у МИЛЛЕРА легче, требуется меньше энергии.

Отрицательные стороны – это уменьшение пиковой выходной мощности (особенно на высоких оборотах) из-за худшего наполнения цилиндров. Чтобы снять такую же мощность как у ОТТО (при высоких оборотах), мотор нужно было строить больше (объемнее цилиндры) и массивнее.

На современных моторах

Так в чем же разница?

Статья получилась сложнее, чем я предполагал, но если подвести итог. ТО получается:

ОТТО – это стандартный принцип обычного мотора, которые сейчас стоят на большинстве современных автомобилей

АТКИНСОН – предлагал более эффективный ДВС, за счет изменения степени сжатия при помощи сложной конструкции из рычагов которые подсоединялись к коленчатому валу.

ПЛЮСЫ — экономия топлива, эластичнее мотор, меньше шума.

МИНУСЫ – громоздкая и сложная конструкция, низкий крутящий момент на низких оборотах, плохо управляется дроссельной заслонкой

В чистом виде сейчас практически не применяется.

МИЛЛЕР – предложил использовать пониженную степень сжатия в цилиндре, при помощи позднего закрытия впускного клапана. Разница с АТКИНСОНОМ огромна, потому как он использовал не его конструкцию, а ОТТО, но не в чистом виде, а с доработанной системой ГРМ.

Предполагается что поршень (на такте сжатия) идет с меньшим сопротивлением (насосные потери), и лучше геометрически сжимает воздушно-топливную смесь (исключая ее детонацию), однако степень расширения (при воспламенении от свечи) остается почти такая же, как и в цикле ОТТО.

ПЛЮСЫ — экономия топлива (особенно на низких оборотах), эластичность работы, низкий шум.

МИНУСЫ – уменьшение мощности при высоких оборотах (из-за худшего наполнения цилиндров).

Стоит отметить, что сейчас принцип МИЛЛЕРА используется на некоторых автомобилях при невысоких оборотах. Позволяет регулировать фазы впуска и выпуска (расширяя или сужая их при помощи фазовращателей). Так двигатель SKYACTIV, на низких оборотах работает по принципу МИЛЛЕРА, а на высоких по принципу ОТТО. В чистом виде МИЛЛЕР (однако, почему то он называется АТКИНСОН) работает на гибридах ТОЙОТА.

Сейчас видео версия смотрим

НА этом я заканчиваю, думаю было полезно и интересно. Рассказывайте своим друзьям (кидайте им ссылку на статью или видео), будет еще много интересных материалов. ИСКРЕННЕ ВАШ, АВТОБЛОГГЕР.

(41 голосов, средний: 4,41 из 5)

Цикл Аткинсона: что это такое и как работают эти двигатели

цикл аткинсона

Джеймс Аткинсон в 1882 году разработал двигатель на основе бензинового двигателя или двигателя с циклом Отто. Первоначальная цель состояла в том, чтобы иметь возможность производить четырехтактные бензиновые двигатели без необходимости платить за патент, поскольку они были основаны на том, что известно как Цикл Аткинсона. Хотя в автомобильном секторе это не имело большого значения и до сих пор оставалось почти историческим анекдотом.

С появлением гибридных двигателей и важностью КПД двигателя сгорания, цикл Аткинсона снова стал главным героем после многих лет на заднем плане. И дело в том, что эти двигатели более эффективны, чем обычный цикл Отто, поскольку они достигают более высокой степени сжатия. Это делает его лучше термодинамические характеристики, хотя бензин сильно сжимается и детонирует раньше (что-то негативное).

Как работает двигатель с циклом Аткинсона?

Цикл Аткинсона

Двигатели по циклу Аткинсона Они работают на том же топливе, что и цикл Отто, то есть обычные бензиновые двигатели. Кроме того, они также являются двигателями внутреннего сгорания и бывают многотактными, как обычные, и даже некоторые более «экзотические», такие как пятитактный двигатель с циклом Аткинсона. Последний в основном представляет собой 3-цилиндровый двигатель, в котором 2 работают в 4 раза, а третий работает с выхлопными газами.

Отличие двигателей по циклу Аткинсона в том, что они более эффективны, так как они лучше используют топливо, что позволяет им предлагать лучшие показатели потребления (за счет меньшей мощности по сравнению с Otto). Что касается самого цикла, то разница в фазе сжатия, где-то в середине.

В этой фазе впускные клапаны остаются открытыми благодаря специальному распределительному валу, который использует потери, вызванные сжатием смеси в цилиндре двигателя.

То есть четыре этапа 4-тактный двигатель они были бы одинаковыми: впуск, сжатие, расширение и выпуск, но при сжатии закрытие впускного клапана задерживается. Преимущество заключается в том, что он снижает энергию, необходимую для сжатия воздушно-топливной смеси внутри цилиндра, и изменяет степень сжатия примерно на 50% по сравнению с двигателем с циклом Отто.

В фазе сжатия двигателя, работающего по циклу Аткинсона, степень сжатия приблизительно 8:1. Это потому что расчеты для этого отношения учитывается с момента закрытия впускного клапана, при этом коэффициент на расширение составляет 13:1. Эта асимметрия, с одной стороны, способствует наполнению цилиндров, а с другой стороны, уменьшает потери, вызванные обратным потоком газа.

Как я уже упоминал ранее, мощность двигателя, работающего по циклу Аткинсона, ниже, чем у обычного бензинового двигателя. Однако его эффективность позволяет в сочетании с электродвигателем, как в гибридные автомобили, да, это компенсирует наличие двигателей по циклу Аткинсона.

Бренды, которые использовали цикл Аткинсона

двигатель Тойота

Двигатели с циклом Аткинсона становятся все более популярными среди брендов, которые используют бензиновые двигатели в сочетании с электродвигателями в своих гибридных автомобилях. Немного признанные бренды которые используют этот тип архитектуры:

Honda

Японская компания Honda, является одним из крупных производителей, который использует двигатели с циклом Аткинсона для некоторых своих гибридных моделей. Например, одна модель, которая в настоящее время использует его, — это Honda CR-V. Другими моделями в списке будут гибридный Accord или Fit.

Ford

Популярный американский производитель автомобилей и идеологи цепной работы также использовали двигатели с циклом Аткинсона для гибридов, как и в случае с Ford C-Max, Ford Escape, Fusion или Maverick.

Mazda

Другая фирма в Японии, которая также предприняла шаги по внедрению гибридных двигателей с частично электрическим и частично бензиновым циклом Аткинсона, — это Mazda. Бренд уже известен тем, что рискует своими двигателями, принимая, например, такие экзотические конструкции, как двигатель Ванкеля, в некоторых моделях. И он также сделал это с этими другими в некоторых версиях своей Mazda6.

Hyundai

La Hyndai Motor Company — еще одна южнокорейская автомобильная компания, которая также использует двигатели в нескольких своих самых известных гибридных моделях, таких как Sonata, Elantra, Grandeur, Ioniq или Palisade.

Lexus

Toyota является одним из японских брендов, который с самого начала уделял самое пристальное внимание гибридам и двигателям, работающим по циклу Аткинсона. Lexus. Среди моделей, которые его используют, есть серия CT 200h, ES 300h, GS 450h, RC F, GS F, HS 250h, IS 200t, NX, RX 450h или гибридный LC.

Toyota

Toyota он также использует их в своих автомобилях в качестве дополнения к своим гибридным двигателям. Некоторые образцы этого японского бренда можно найти в гибридах Camry, Avalon, Highlander, Prius, Yaris, Auris, Tacoma, RAV4, Sienna, Venza и C-HR.

другие

также есть другие бренды которые использовали двигатели цикла Аткинсона в некоторых своих моделях, таких как KIA, Mercedes, Subaru, Renault, Nissan, Mitsubishi, Infinity, Chevrolet и Chrysler.

Преимущества и недостатки цикла Аткинсона

двигатель, поршни и цилиндры

Конечно, двигатели по циклу Аткинсона отнюдь не панацея, у них есть и свои недостатки. здесь вы можете увидеть преимущества и недостатки из этих двигателей:

  • преимущество:
    • Они требуют меньшего механического напряжения, что может уменьшить проблемы с надежностью и продлить срок службы компонентов.
    • Эффективность выше. По данным Toyota, эффективность двигателя с такими же характеристиками, работающего по циклу Отто, составляет от 12 до 14%.
    • Расход топлива снижен.
    • Затраты на производство также низкие, как у обычного бензинового двигателя, и дешевле, чем производство дизельного двигателя.
    • Поскольку они по-прежнему являются бензиновыми двигателями, они тише, легче и с меньшими выбросами, чем дизельные.
    • У них меньше мощность, потому что они меньше сжимают топливовоздушную смесь. То есть сила тяги на головке поршня в момент проскакивания искры ниже, чем у обычных двигателей.
    • У них есть более низкий максимальный предел оборотов, отмеченный на уровне 5000 об / мин, учитывая их настройки времени.
    • Ему нужна более сложная технология с точки зрения клапанов и распределительного вала.
    • Удельная мощность, которая достигается за счет полного рабочего объема двигателя, достаточно мала. Вы можете найти 1.8-кубовые двигатели с циклом Аткинсона мощностью 98 л.с. или близкой к 100 л.с.

    Однако в автомобиле с гибридный двигатель эти недостатки не имеют значения, поскольку мощность в основном исходит от электродвигателя. И, кстати, гибриды с такими конфигурациями обычно используют бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая постоянно поддерживает оптимальный режим оборотов двигателя и взаимодействует с электродвигателем.

    Надежны ли двигатели Аткинсона?

    надежность двигателя

    Говоря о такой, казалось бы, новой технологии, как двигатель с циклом Аткинсона, несмотря на то, что он был создан столетия назад, многие не доверять надежности и срока полезного использования, который могут иметь эти двигатели. Тем не менее, производители могут добиться очень хороших качеств, так как они практически могут основываться на обычных бензиновых конструкциях.

    Кроме того, для большего спокойствия людей, которые собираются приобретать гибрид с бензиновым двигателем по циклу Аткисона, скажем, что Как правило, это очень надежные двигатели., так как более низкая механическая нагрузка означает, что компоненты двигателя подвергаются меньшей нагрузке и служат дольше. Так что да, они надежны.

    Цикл Аткинсона против цикла Отто

    Цикл Отто против цикла Аткинсона

    О сравнение Между двигателями цикла Отто и двигателями цикла Аткинсона, правда, уже достаточно сказано, поскольку предыдущие описания были сделаны на основе различий с двигателем Отто. Таким образом, если сравнить обе парадигмы:

    Некоторые современные двигатели известны как «полу-Аткинсона», поскольку они работают по циклу Отто, но с возможностью изменения открытия клапанов по мере необходимости в некоторых случаях.

    • Преимущества двигателя с циклом Аткинсона:
      • Они требуют меньшего механического воздействия, что увеличивает долговечность.
      • Эффективность выше.
      • Расход топлива ниже.
      • У них больше мощность при том же рабочем объеме.
      • Пределы оборотов не так уж ограничены. .
      • Клапаны и кулачковая система проще.
      • Им не нужен электродвигатель в качестве дополнения, их можно реализовать самостоятельно.

      Цикл Аткинсона против цикла Миллера

      Цикл Миллера, график

      С другой стороны, есть цикл Миллера, еще один вариант цикла Отто, такой как Аткинсон. Но в этом случае используется цилиндр большего размера, чем обычно, а степень сжатия улучшается за счет использования механического компрессора и изменения времени открытия и закрытия выпускных клапанов. Имея компрессор, он также использует интеркулер на впуске для охлаждения воздуха и предотвращения его расширения и уменьшения работы компрессора. Преимущества этих двигателей также привели к их использованию на некоторых силовых установках, лодках и даже автомобилях, таких как Subaru B5-TPH или Mazda KJ-ZEM V6.

      La comparativa в этом случае с циклом Аткинсона он оставляет следующие данные:

      • Преимущества двигателя с циклом Аткинсона:
        • КПД и меньший расход, так как в Миллере при сжатии всасываемого воздуха места для топлива больше и оно сгорает больше при том же рабочем объеме.
        • Меньшее усилие на сжатие.
        • Более высокая мощность за счет наддува / турбонаддува по сравнению с безнаддувным двигателем типа Аткинсона.
        • Хороший КПД за счет снижения сжатия и приемлемого расхода, тем более по сравнению с Отто.
        • Его также можно использовать в сочетании с электродвигателями для гибридных автомобилей, чтобы компенсировать более низкий крутящий момент.

        Формулы цикла Аткинсона

        Наконец, что касается формулы для цикла Аткинсона, у вас есть термический КПД, также определяется как отношение работы (Вт) к подводимой теплоте (QH):

        На картинке показано, как рассчитать тепловой КПД с символом η. Y представляет собой количество подведенного тепла, которое в конечном итоге преобразуется в работу в соответствии с Первым законом термодинамики.

        И как он остаточное тепло (Qc) в окружающей среде и сумма работы (Вт) должно быть равно поступающему теплу, формулу можно резюмировать, как показано на изображении выше.

        Кроме того, поскольку теплота, поглощаемая при сгорании топливно-воздушной смеси свечой зажигания, производится в почти постоянном объеме, то двигатель в это время не совершает никакой работы, которая я закон термодинамики изречения ∆U = ∆Q. Следовательно, входное и выходное тепло двигателя можно рассчитать с помощью:

        Кроме того, по соотношению:

        Отсюда следует, что константа k равна:

        Полный путь к статье: Motor News » Motor News » Especiales » Цикл Аткинсона: что это такое и как работают эти двигатели

        Будьте первым, чтобы комментировать

        Цикл Аткинсона

        Toyota Prius
        Бензиновый двигатель работает по циклу Аткинсона со сжатием 13:1 на обычном супер-бензине (АИ-95).
        Время закрытия впускного клапана, обороты и нагрузку на двигатель контролирует бортовой компьютер.

        DOHC-Zylinderkopf-Schnitt.jpg

        Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания.

        Предложен английским инженером Джеймсом Аткинсоном.

        В 1886 году Аткинсон предложил изменить соотношение времён тактов цикла Николауса Отто. В двигателе Аткинсона рабочий ход (3-й такт цикла Отто) был увеличен за счёт усложнения кривошипно-шатунного механизма. В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики. В XXI веке двигатель Аткинсона с компьютерным регулированием времён тактов применяется, например, в автомобилях «Toyota Prius», «Lexus GS 450h», «Lexus CT 200h» и «Ford Fusion (Северная Америка)», хотя примененный там принцип больше напоминает цикл Миллера.

        Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

        На Toyota Prius особенно выгодно применение двигателя Аткинсона, так как на малых оборотах он не нагружается. Фактически на данном автомобиле применен не двигатель Аткинсона, а его упрощенный аналог, построенный по принципу цикла Миллера. Приус разгоняется электро-мотором, который выдаёт полный момент в широком диапазоне оборотов.

        Ссылки

        • HYBRIDs.ru
        • КРУГОВОРОТ ЭНЕРГИИ В ГИБРИДЕ
        • Что такое двигатель Миллера
        • Зачем менять фазы газораспределения

        Цикл Аткинсона

        Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 июня 2019 года; проверки требуют 26 правок.

        Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 июня 2019 года; проверки требуют 26 правок.

        Чертёж двигателя, работающего по циклу Аткинсона.
        (Просмотреть анимированную версию)

        Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания.

        Предложен английским инженером Джеймсом Аткинсоном для обхода патентов Николауса Отто.

        В 1886 году Аткинсон предложил изменить соотношение времён тактов цикла Николауса Отто. В двигателе Аткинсона рабочий ход (3-й такт цикла Отто) был увеличен за счёт усложнения кривошипно-шатунного механизма. В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики.

        Анимация работы двигателя по циклу Аткинсона (US Patent US367496A).

        Использование цикла Аткинсона в двигателе позволяло уменьшить потребление топлива и снизить уровень шума при работе за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в двигателе Аткинсона для привода газораспределительного механизма не требовалось редуктора, так как коленчатый вал вращался с вдвое меньшей частотой, чем в двигателе Отто. Однако, такой двигатель плохо регулируется дроссельной заслонкой и на низких оборотах выдаёт сравнительно малый момент. Кроме того, в нём значительно усложнена конструкция кривошипно-шатунного механизма. Существовали и другие разновидности двигателя Аткинсона: двигатели со встречно движущимися поршнями, двигатели с одним поршнем и двумя коленчатыми валами.

        История изобретения [ править | править код ]

        Джеймс Аткинсон критически пересмотрев классическую концепцию двигателя, работающего по циклу Отто, понял, что её можно серьёзно улучшить. Так, например, у двигателя Отто на малых и средних оборотах при частично открытой дроссельной заслонке через разрежениe во впускном коллекторе поршни работают в режиме насоса, на что тратится мощность двигателя. При этом усложняется наполнениe камеры сгорания свежим зарядом топливо-воздушной смеси. Кроме этого, часть энергии теряется в выпускной системе, поскольку отработанные газы, покидающие цилиндры двигателя, всё ещё находятся под высоким давлением.

        По концепции Аткинсона, впускной клапан закрывается не тогда, когда поршень находится у нижней мёртвой точки, а значительно позже. Цикл Аткинсона даёт ряд преимуществ.

        • Во-первых, снижаются насосные потери, так как часть смеси при движении поршня вверх выталкивается во впускной коллектор, уменьшая в нем разрежение.
        • Во-вторых, меняется степень сжатия. Теоретически онa остаётся постоянной, так как ход поршня и объем камеры сгорания не изменяются, а фактически за счёт запоздалого закрытия впускного клапана уменьшается. А это уже снижение вероятности появления детонационного сгорания топлива, и следовательно — отсутствие необходимости увеличивать обороты двигателя переключением на пониженную передачу при увеличении нагрузки.

        Двигатель Аткинсона работает по так называемoмy циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработавших газов используется в течение длительного периода. Это создаёт условия для более полного использования энергии отработанных газов и обеспечивает более высокую экономичность двигателя.

        Основным отличием от цикла работы обычного 4-тактного двигателя (цикла Отто) является изменение продолжительности этих тактов. В традиционном двигателе все 4 такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) одинаковы по продолжительности. Аткинсон же сделал два первых такта короче, а два следующих длиннее и реализовал это за счёт изменения длины ходов поршней. Считается, что его модификация двигателя была продуктивнee традиционной на 10%. В то время его изобретение не нашлo широкого применения, так как имелo большое количество недостатков, основным из которых стала сложность реализации этого изобретения, а именно обеспечение движения поршней с использованием оригинального кривошипно-шатунного механизма.

        Позже, в начале 1950-х годов американский инженер Ральф Миллер (англ. Ralph Miller) смог решить эту же задачу по-другому. Такт сжатия был сокращён путём внесения изменений в работу клапанов. Обычно на такте впуска открывается впускной клапан, и до наступления такта сжатия он уже закрыт. Но в цикле Миллера впускной клапан продолжает находиться в открытом состоянии некоторую часть такта сжатия. Таким образом, часть смеси удаляется из камеры сгорания, само сжатие начинается позже и соответственно его степень оказывается ниже. По сравнению с тактом сжатия, такт рабочего хода и выпуска оказываются продолжительными. Именно от них и зависит КПД двигателя. Рабочий ход создаёт силу для движения, а длительный выпуск лучше сохраняет энергию выхлопных газов.

        Второй такт условно разделён на две части. Такую схему иногда называют пятитактным двигателем. В первой части впускной клапан открыт и происходит вытеснение смеси, далее он закрывается, и только тогда происходит сжатие.

        Toyota Prius
        Бензиновый двигатель работает по термодинамическому циклу Миллера со сжатием 13:1 на бензине АИ-95 и выше.
        Время закрытия впускного клапана, обороты и нагрузку на двигатель контролирует бортовой компьютер.

        На гибридных автомобилях возможно применение двигателя Аткинсона, так как в них двигатель работает в малом диапазоне частот вращения и нагрузок. Однако на современных автомобилях, таких как Toyota Prius, применяют не двигатель Аткинсона, а двигатель Отто, работающий по циклу Миллера. Следует заметить, что геометрическая степень сжатия 13:1 данных двигателей не соответствует фактической, т.к. сжатие начинается не сразу в начале хода поршня вверх, а с запозданием, и топливно-воздушная смесь (ТВС) некоторое время выталкивается обратно во впуск. Поэтому реальная степень сжатия определяется фазорегуляторами, которые устанавливают момент закрытия впускного клапана на такте сжатия. При этом рабочий ход движения поршня вниз становится длиннее обычного, тем самым используя энергию расширяющихся газов с большей эффективностью, что увеличивает КПД и снижает расход топлива. Но эта эффективность возможна только на средних оборотах.

        Потому гибридный автомобиль разгоняется электромотором, который выдаёт максимальный крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов, где двигатель, работающий по циклу Миллера, имеет низкий КПД и таким образом они дополняют друг друга.

        Ссылки [ править | править код ]

        • Зачем менять фазы газораспределения
        • Двигатель Аткинсона, принцип работы, конструкция

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *