Atkinsonov cyklus v praxi. Motor s Atkinsonovým cyklom

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:22

ICE sa používa v autách už celé storočie. Vo všeobecnosti ich princíp fungovania neprešiel veľkými zmenami od začiatku výroby. Ale keďže tento motor má veľké množstvo nedostatkov, inžinieri neprestávajú vymýšľať inovácie na zlepšenie motora. Obráťme sa na jeden z nich, ktorý sa nazýva Atkinsonov cyklus. Dnes môžete počuť, že sa používa v niektorých strojoch. Ale čo to je a ako sa s tým motor zlepšuje?

Atkinsonov cyklus

Nikolaus Otto, inžinier z Nemecka, navrhol v roku 1876 cyklus pozostávajúci z:

• inlet;
• kompresia;
• stroke;
• release.

A o desať rokov neskôr ho vyvinul anglický vynálezca James Atkinson. Po pochopení detailov však môžeme Atkinsonov cyklus nazvať úplne originálnym.

Spaľovacie motory sú kvalitatívne odlišné. Koniec koncov, kľukový hriadeľ má odsadené montážne body, takže straty energie trením sa znížia a kompresný pomer sa zvýši.

Má aj ďalšie fázy distribúcie plynu. Na bežnom motore sa piest zatvára ihneď po prejdení mŕtveho bodu. Atkinsonov cyklus má inú schému. Tu je zdvih podstatne dlhší, keďže ventil sa zatvára len v polovici piestu do hornej úvrati (kde už podľa Otta prebieha kompresia).

Teoreticky je Atkinsonov cyklus asi o desať percent účinnejší ako Otto. V praxi sa však dlho nepoužíval, pretože je schopný fungovať v prevádzkovom režime iba pri vysokých rýchlostiach. Okrem toho je potrebný mechanický kompresor, s ktorým sa to všetko niekedy nazýva „Atkinsonov-Millerov cyklus“. Ukázalo sa však, že s ním sa stratili výhody predmetného vývoja.

V osobných autách sa preto takýto Atkinsonov cyklus v praxi takmer vôbec nepoužíval. Ale v hybridných modeloch, ako je Toyota Prius, ho výrobcovia začali používať aj v sérii. To bolo možné vďaka špecifickej prevádzke týchto typov motorov: pri nízkej rýchlosti sa auto pohybuje vďaka elektrickej trakcii a až pri akcelerácii sa prepína na benzínový agregát.

Distribúcia plynu

Prvý motor s Atkinsonovým cyklom mal objemný mechanizmus distribúcie plynu, ktorý robil veľa hluku. Ale keď vďaka objavu Američana Charlesa Knighta namiesto bežných ovládaných ventilov začali používať špeciálne cievky vo forme páru objímok, ktoré boli usporiadané medzi valcom a piestom, motor takmer prestal vydávať hluk.. Avšak zložitosťpoužitý dizajn bol dosť drahý, ale v prestížnych značkách áut boli majitelia áut ochotní zaplatiť za takýto komfort.

Už v tridsiatych rokoch sa však od takéhoto zlepšenia upustilo, pretože motory mali krátku životnosť a príliš vysoká spotreba benzínu a oleja.

Vývoj motorov v tomto smere je známy aj dnes – možno sa inžinierom podarí zbaviť sa nedostatkov modelu Charles Knight a využiť výhody.

Univerzálny model budúcnosti

V súčasnosti mnohí výrobcovia vyvíjajú univerzálne motory, ktoré budú spájať výkon benzínových agregátov a vynikajúcu trakciu a účinnosť dieselových motorov.

V tejto súvislosti svedčí o úspešných krokoch skutočnosť, že benzínové agregáty s priamym vstrekovaním paliva dosiahli vysoký kompresný pomer okolo trinásť až štrnásť jednotiek (pri dieselových motoroch je táto úroveň o niečo viac ako sedemnásť až devätnásť). smer. Dokonca fungujú rovnako ako vznetové jednotky. Sviečkou treba umelo zapáliť iba pracovnú zmes.

V experimentálnych modeloch je kompresia ešte vyššia – až pätnásť alebo šestnásť jednotiek. Ale až do samovznietenia hladina nedosiahne. Namiesto toho sa zapaľovacia sviečka vypne počas rovnomerného pohybu, čo umožňuje motoru prepnúť sa do režimu podobného dieselu a spotrebovať menej paliva.

Spaľovanie riadi elektronika, ktorá sa upravuje v závislosti od vonkajších okolností.

Vývojári to tvrdiatento motor je veľmi úsporný. Pre masovú výrobu sa však neuskutočnil dostatočný výskum.

Variabilný kompresný pomer

Ukazovateľ je veľmi dôležitý. Výkon, účinnosť a hospodárnosť sú totiž priamo závislé od vysokého kompresného pomeru. Prirodzene, nemožno ho zvyšovať donekonečna. Preto sa už nejaký čas vývoj zastavil. V opačnom prípade hrozilo nebezpečenstvo výbuchu, ktorý by mohol viesť k poškodeniu motora.

Tento ukazovateľ sa prejavuje najmä pri preplňovaných motoroch. Koniec koncov, zahrievajú sa silnejšie, a preto je tu percento pravdepodobnosti detonácie oveľa vyššie. Preto sa niekedy musí znížiť kompresný pomer, čo, samozrejme, znižuje účinnosť motora.

V ideálnom prípade by sa mal kompresný pomer plynulo meniť v závislosti od prevádzkového režimu a zaťaženia. Uskutočnilo sa veľa zmien, ale všetky sú príliš komplikované a drahé.

Legendárny Saab

Najlepšie výsledky dosiahol Saab, keď v roku 2000 uviedol na trh päťvalcový motor, ktorý s objemom 1,6 litra vyprodukoval okolo dvestodvadsaťpäť koní. Tento úspech sa aj dnes zdá neuveriteľný.

Motor je rozdelený na dve časti, pričom časti sú navzájom spojené kĺbovým spôsobom. Kľukový hriadeľ, ojnice a piesty sú umiestnené nižšie a valce s hlavami sú umiestnené na vrchu. Hydraulický pohon je schopný nakláňať monoblok s valcami a hlavami a meniť kompresný pomer pri zapnutí kompresora pohonu. Napriek všetkej účinnosti,vývoj sa tiež musel oneskoriť kvôli vysokým nákladom na výstavbu.

Jednoduchšie a dostupnejšie

Môžeme teda konštatovať, že motor s Atkinsonovým cyklom zohral významnú úlohu pri zlepšovaní mechanizmu motora v budúcnosti. Zdá sa, že zlepšenia, založené na sebe, konečne privedú spaľovací motor k optimálnemu režimu prevádzky.