Цикълът на Аткинсън на практика. Двигател с цикъл на Аткинсън

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-19 12:29

ICE се използват в колите от век. Като цяло принципът им на работа не е претърпял големи промени от началото на производството. Но тъй като този двигател има голям брой недостатъци, инженерите не спират да изобретяват иновации за подобряване на двигателя. Нека се обърнем към един от тях, който се нарича цикълът на Аткинсън. Днес можете да чуете, че се използва в някои машини. Но какво е това и как двигателят става по-добър с него?

цикъл на Аткинсън

Николаус Ото, инженер от Германия, предлага през 1876 г. цикъл, състоящ се от:

• вход;
• компресия;
• удар;
• освобождаване.

И десетилетие по-късно английският изобретател Джеймс Аткинсън го разработи. Въпреки това, след като разбрахме подробностите, можем да наречем цикъла на Аткинсън напълно оригинален.

Двигателите с вътрешно горене са качествено различни. В края на краищата коляновият вал има изместени точки на закрепване, така че загубата на енергия от триене се намалява и коефициентът на компресия се увеличава.

Има и други фази на газоразпределение. При конвенционален двигател буталото се затваря веднага след преминаване на мъртвата точка. Цикълът на Аткинсън има различна схема. Тук ходът е значително по-дълъг, тъй като клапанът затваря само наполовина на буталото до горната мъртва точка (където, според Ото, компресията вече се извършва).

Теоретично цикълът на Аткинсън е около десет процента по-ефективен от Ото. Въпреки това, дълго време не се използва на практика поради факта, че е в състояние да функционира в работен режим само при високи скорости. Освен това е необходим механичен компресор, с който всичко това понякога се нарича „цикълът на Аткинсън-Милър“. Оказа се обаче, че с него предимствата на въпросната разработка са загубени.

Следователно в леките автомобили подобен цикъл на Аткинсън почти никога не е бил използван на практика. Но в хибридни модели, като Toyota Prius, производителите започнаха да го използват дори в серии. Това стана възможно благодарение на специфичната работа на тези видове двигатели: при ниска скорост автомобилът се движи поради електрическо сцепление и само по време на ускорение преминава към бензинов агрегат.

Разпределение на газ

Първият двигател с цикъл на Аткинсън имаше обемист газоразпределителен механизъм, който издаваше много шум. Но когато, благодарение на откритието на американеца Чарлз Найт, вместо обичайните задвижвани клапани, те започнаха да използват специални макари под формата на чифт ръкави, които бяха подредени между цилиндъра и буталото, моторът почти спря да издава шум. Въпреки това, сложносттаизползвания дизайн беше доста скъп, но в престижните марки автомобили собствениците на автомобили бяха готови да платят за такова удобство.

Въпреки това, още през тридесетте години такова подобрение беше изоставено, тъй като двигателите бяха краткотрайни, а консумацията на бензин и масло беше твърде висока.

Разработките на двигателите в тази посока са известни и днес - може би инженерите ще успеят да се отърват от недостатъците на модела Charles Knight и да се възползват от предимствата.

Универсален модел на бъдещето

В момента много производители разработват универсални двигатели, които ще комбинират мощността на бензиновите агрегати и отличното сцепление и ефективността на дизеловите двигатели.

В това отношение фактът, че бензиновите агрегати с директно впръскване на гориво са достигнали висок коефициент на компресия от около тринадесет до четиринадесет единици (за дизеловите двигатели това ниво е малко повече от седемнадесет до деветнадесет) доказва успешни стъпки в това посока. Те дори работят по същия начин като агрегатите с компресионно запалване. Само работната смес трябва да се запали изкуствено със свещ.

При експерименталните модели компресията е дори по-висока - до петнадесет или шестнадесет единици. Но до самозапалване нивото не достига. Вместо това запалителната свещ се изключва по време на равномерно движение, което позволява на двигателя да превключи в режим, подобен на дизелов, и да изразходва по-малко гориво.

Изгарянето се контролира от електроника, като се правят настройки в зависимост от външни обстоятелства.

Разработчиците твърдят товатози двигател е много икономичен. Въпреки това не бяха направени достатъчно изследвания за масово производство.

Променливо съотношение на компресия

Индикаторът е много важен. В крайна сметка мощността, ефективността и икономичността са пряко зависими от високата степен на компресия. Естествено, не може да се увеличава безкрайно. Следователно от известно време развитието е спряло. В противен случай съществува риск от детонация, която може да доведе до повреда на двигателя.

Този индикатор е особено отразен при двигатели с компресор. В крайна сметка те се нагряват по-силно и следователно процентът на вероятността от детонация тук е много по-висок. Следователно коефициентът на компресия понякога трябва да бъде намален, което, разбира се, намалява ефективността на двигателя.

В идеалния случай степента на компресия трябва да се променя плавно в зависимост от режима на работа и натоварването. Имаше много разработки, но всички те са твърде сложни и скъпи.

Легендарен Saab

Най-добрите резултати бяха постигнати от Saab, когато през 2000 г. пусна петцилиндров двигател, който с 1,6 литра обем произвежда около двеста двадесет и пет коня. Това постижение изглежда невероятно и днес.

Двигателят е разделен на две, където частите са свързани една с друга шарнирно. Отдолу са разположени коляновият вал, мотовилките и буталата, а отгоре са разположени цилиндрите с глави. Хидравличното задвижване е в състояние да накланя моноблока с цилиндри и глави, променяйки степента на компресия, когато задвижващият компресор е включен. Въпреки цялата ефективност,развитието също трябваше да се забави поради високата цена на строителството.

По-лесно и по-достъпно

По този начин можем да заключим, че двигателят на цикъла на Аткинсън е изиграл значителна роля за подобряването на моторния механизъм в бъдеще. Изглежда, че подобренията, базирани едно на друго, най-накрая ще доведат двигателя с вътрешно горене до оптималния режим на работа.