Atkinsono ciklas praktikoje. Atkinsono ciklo variklis

2024 Autorius: Erin Ralphs | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-02-19 17:42

ICE buvo naudojami automobiliuose šimtmetį. Apskritai nuo gamybos pradžios jų veikimo principas didelių pokyčių nepatyrė. Tačiau kadangi šis variklis turi daug trūkumų, inžinieriai nesiliauja išradę naujovių varikliui tobulinti. Pereikime prie vieno iš jų, kuris vadinamas Atkinsono ciklu. Šiandien galite išgirsti, kad jis naudojamas kai kuriose mašinose. Bet kas tai yra ir kaip su juo variklis pagerėja?

Atkinsono ciklas

Nikolaus Otto, inžinierius iš Vokietijos, 1876 m. pasiūlė ciklą, kurį sudaro:

• įėjimas;
• suspaudimas;
• insultas;
• išleisk.

Ir po dešimtmečio anglų išradėjas Jamesas Atkinsonas jį sukūrė. Tačiau supratę detales, Atkinsono ciklą galime vadinti visiškai originaliu.

Vidaus degimo varikliai kokybiškai skiriasi. Juk alkūninis velenas turi nukrypusius tvirtinimo taškus, todėl sumažėja trinties energijos nuostoliai ir padidėja suspaudimo laipsnis.

Jis taip pat turi kitas dujų paskirstymo fazes. Įprastame variklyje stūmoklis užsidaro iš karto po to, kai pravažiuoja aklavietę. Atkinsono ciklas turi kitokią schemą. Čia eiga žymiai ilgesnė, nes vožtuvas užsidaro tik iki pusės stūmoklio iki viršutinio negyvojo taško (kur, pasak Otto, jau vyksta suspaudimas).

Teoriškai Atkinsono ciklas yra maždaug dešimčia procentų efektyvesnis nei Otto. Tačiau ilgą laiką jis nebuvo naudojamas praktiškai dėl to, kad jis gali veikti darbo režimu tik esant dideliam greičiui. Be to, reikalingas mechaninis kompresorius, su kuriuo visa tai kartais vadinama „Atkinsono-Miller ciklu“. Tačiau paaiškėjo, kad su juo buvo prarasti nagrinėjamos plėtros pranašumai.

Todėl lengvuosiuose automobiliuose toks Atkinsono ciklas praktiškai nebuvo naudojamas. Tačiau hibridiniuose modeliuose, pavyzdžiui, Toyota Prius, gamintojai pradėjo jį naudoti net serijiniu būdu. Tai tapo įmanoma dėl specifinio šių tipų variklių veikimo: esant mažam greičiui, automobilis juda dėl elektrinės traukos ir tik įsibėgėjimo metu persijungia į benzininį agregatą.

Dujų paskirstymas

Pirmasis Atkinsono ciklo variklis turėjo didelį dujų paskirstymo mechanizmą, kuris kėlė daug triukšmo. Tačiau kai amerikiečio Charleso Knighto atradimo dėka vietoj įprastų įjungiamų vožtuvų buvo pradėtos naudoti specialios ritės poros įvorių pavidalu, kurios buvo išdėstytos tarp cilindro ir stūmoklio, variklis beveik nustojo kelti triukšmą.. Tačiau sudėtingumasnaudojamas dizainas buvo gana brangus, tačiau prestižinių automobilių markių automobilių savininkai buvo pasirengę mokėti už tokį patogumą.

Tačiau jau trečiajame dešimtmetyje tokio tobulinimo buvo atsisakyta, nes varikliai buvo trumpalaikiai, o benzino ir alyvos sąnaudos buvo per didelės.

Variklių tobulinimas šia kryptimi žinoma ir šiandien – galbūt inžinieriams pavyks atsikratyti Charles Knight modelio trūkumų ir pasinaudoti privalumais.

Universalus ateities modelis

Šiuo metu daugelis gamintojų kuria universalius variklius, kurie derins benzininių agregatų galią ir puikų dyzelinių variklių sukibimą bei efektyvumą.

Šiuo atžvilgiu sėkmingus žingsnius įrodo tai, kad benzininiai agregatai su tiesioginiu degalų įpurškimu pasiekė aukštą suspaudimo laipsnį – maždaug trylika–keturiolikos vienetų (dyzeliniams varikliams šis lygis yra šiek tiek daugiau nei septyniolika–devyniolika). kryptis. Jie netgi veikia taip pat, kaip ir slėginio uždegimo blokai. Tik darbinį mišinį reikia dirbtinai padegti žvake.

Eksperimentiniuose modeliuose suspaudimas dar didesnis – iki penkiolikos ar šešiolikos vienetų. Bet iki savaiminio užsidegimo lygio nepasiekia. Vietoj to, tolygiai judant, uždegimo žvakė išsijungia, todėl variklis gali persijungti į dyzelinį režimą ir sunaudoti mažiau degalų.

Degimą valdo elektronika, koreguojanti atsižvelgiant į išorines aplinkybes.

Kūrėjai tai tvirtinašis variklis yra labai ekonomiškas. Tačiau nebuvo atlikta pakankamai tyrimų dėl masinės gamybos.

Kintamas suspaudimo koeficientas

Rodiklis yra labai svarbus. Galų gale, galia, efektyvumas ir ekonomiškumas tiesiogiai priklauso nuo didelio suspaudimo laipsnio. Natūralu, kad jis negali būti didinamas neribotą laiką. Todėl jau kurį laiką plėtra sustojo. Priešingu atveju kiltų detonacijos pavojus, dėl kurio gali būti sugadintas variklis.

Šis rodiklis ypač atsispindi varikliuose su kompresoriumi. Juk jie įkaista stipriau, todėl ir sprogimo tikimybės procentas čia daug didesnis. Todėl kartais tenka sumažinti suspaudimo laipsnį, o tai, žinoma, mažina variklio efektyvumą.

Idealiu atveju suspaudimo laipsnis turėtų keistis sklandžiai, priklausomai nuo darbo režimo ir apkrovos. Buvo daug patobulinimų, bet jie visi per sudėtingi ir brangūs.

Legendinė Saab

Geriausius rezultatus pasiekė Saab, kai 2000 m. išleido penkių cilindrų variklį, kuris su 1,6 litro tūrio pagamino apie du šimtus dvidešimt penkis arklius. Šis pasiekimas ir šiandien atrodo neįtikėtinas.

Variklis padalintas į dvi dalis, kur dalys yra sujungtos viena su kita šarnyriniu būdu. Alkūninis velenas, švaistikliai ir stūmokliai yra apačioje, o cilindrai su galvutėmis yra viršuje. Hidraulinė pavara gali pakreipti monobloką su cilindrais ir galvutėmis, keičiant suspaudimo laipsnį, kai įjungiamas pavaros kompresorius. Nepaisant viso veiksmingumo,plėtra taip pat turėjo būti atidėta dėl didelių statybos sąnaudų.

Lengvesnis ir prieinamesnis

Taigi galime daryti išvadą, kad Atkinsono ciklo variklis suvaidino svarbų vaidmenį tobulinant variklio mechanizmą ateityje. Atrodo, kad vienas kitu pagrįsti patobulinimai pagaliau leis vidaus degimo varikliui veikti optimaliu režimu.