Двигатель аткинсона: Инженеры Тойоты приблизили КПД бензиновых моторов к дизелям — ДРАЙВ

Содержание

Инженеры Тойоты приблизили КПД бензиновых моторов к дизелям — ДРАЙВ

Японцы обещают поставить новые двигатели на целый ряд легковушек, которые подошли к смене поколений либо плановому обновлению. Со временем это семейство моторов охватит 30% моделей концерна. В частности, они будут использоваться на автомобилях, основанных на архитектуре TNGA.

Компания Toyota планирует до конца 2015 года вывести в свет четырнадцать двигателей из новой серии. Пока она представила пару новинок: агрегаты 1.3 (на фото под заголовком) и 1.0. В них нашли применение несколько разработок, позволивших поднять расчётный термический КПД до 38 и 37% соответственно.

Причём первое число инженеры считают практически рекордным для массовых бензиновых двигателей. Оно сопоставимо с тепловой эффективностью легковых дизелей, которые показывают более 40%. Новые ДВС используют цикл Аткинсона (точнее Миллера, это его разновидность). Обычно его применяют в гибридах, но эти моторы рассчитаны на самостоятельную работу.

В цикле Аткинсона впускные клапаны закрываются позже обычного. Так фактическая степень сжатия смеси оказывается ниже, чем геометрическая. А вот расширение происходит полное. В результате удаётся лучше использовать энергию горячих газов и выбрасывать меньше полезного тепла в выхлопную трубу. Правда, для корректной работы такого цикла на разных нагрузках и оборотах не обойтись без фазовращателей.

Степень сжатия у нового мотора с объёмом 1,3 литра весьма высока — 13,5:1. Почти столько же в маздовских агрегатах Skyactiv-G (14:1). Чтобы побороть детонацию, конструкторы пошли на несколько ухищрений. Например, рубашка охлаждения модифицирована таким образом, чтобы существенно снизить температуру стенок цилиндра в самом проблемном месте — вблизи выпускных клапанов.

Выпускной коллектор построен по схеме 4-2-1, что улучшило очистку цилиндров от отработанных газов. А на такте впуска в цилиндре формируется вертикальный вихрь, который влияет на распределение смеси и полноту её сгорания.

На рисунке показаны выпускной коллектор новой «четвёрки» и вихрь на впуске, который генерируется специально подобранной формой впускных каналов.

Помимо этого, сразу несколько мер были приняты для снижения тепловых и механических потерь. Это изменяемые фазы на впуске с электрическим фазовращателем VVT-iE, рециркуляция отработанных газов с охлаждением, полимерное покрытие подшипников, специальная обработка поверхности юбки поршня, цепной привод системы газораспределения с низким трением, ремень для привода навесного оборудования с низкими внутренними потерями при изгибе.

Интересно, что мотор 1.8 2ZR-FXE на нынешнем Приусе показывает тепловой КПД 38,5% при степени сжатия 13:1. Но то агрегат, специально созданный под гибридную систему, которая может уравновесить недостатки цикла Аткинсона (скажем, неустойчивость работы на малых оборотах).

Практически все эти приёмы использованы и на литровом агрегате, который Toyota спроектировала в кооперации с Daihatsu. Степень сжатия тут пониже (11,5:1), но у его предшественника (1KR-FE) было 10,5. Японцы утверждают, что одна только замена прежних моторов на новые принесёт экономию топлива в 10%. А в сочетании с несколькими другими мерами (вроде системы start/stop) — до 15% (с двигателем 1.3) и до 30% (с 1.0).

Мы полагаем, что улучшенный литровый агрегат после запуска на поток достанется новому малышу Aygo, а заодно и его собратьям Peugeot 108 и Citroen C1. Наверняка его подарят и обновлённому Ярису.

Toyota показала новый мотор 1.5, работающий по циклам Отто и Аткинсона — Авторевю

На польском заводе Toyota Motor Industries Poland в Ельч-Лясковице начали производство нового бензинового двигателя объемом 1,5 литра. Уже известно, что им будет оснащаться обновленный хэтчбек Toyota Yaris, который покажут в марте на Женевском автосалоне, хотя впоследствии он появится и на других моделях. Агрегат придет на смену мотору 1NR-FE объемом 1,33 литра, который в России известен по базовым версиям седана Toyota Corolla.

Toyota Vitz для японского рынка после рестайлинга. Так же будет выглядеть обновленный Yaris

Двигатель входит в новое семейство ESTEC (Economy with Superior Thermal Efficiency) с повышенной термической эффективностью, хотя заявленный КПД 38,5% все-таки ниже, чем у мотора 1.8, которым оснащается нынешний Prius (40%). Двигатель проектировали в расчете на новые нормы Евро-6C и сертификацию по требованиям RDE с ездовым циклом испытаний, приближенных к реальной эксплуатации. Новый мотор развивает максимальную мощность 110 л.с., пиковый крутящий момент — 136 Нм при 4400 об/мин (против 99 л.с. и 125 Нм ранее). Это даст прибавку в динамике при заметно улучшенной экономичности: в ныне используемом цикле NEDC выигрыш достигает 12%.

Все это заслуга нового рабочего процесса. Изменена форма камеры сгорания (другими сделаны поршни), степень сжатия доведена до 13,5:1 (почти как у моторов Mazda Skyactiv), а в разных режимах двигатель переключается между циклами Отто и Аткинсона. Под нагрузкой он работает как Отто-мотор, а в переходных режимах — по циклу Аткинсона с поздним закрытием впускных клапанов. Ради этого тойотовцы внедрили новый вариант системы изменения фаз газораспределения VVTi-E с расширенным диапазоном работы. Также введена система рециркуляции отработавших газов, причем впервые на Тойоте использован выпускной коллектор с жидкостным охлаждением. Это позволяет снизить температуру в камере сгорания, увеличить степень сжатия без возникновения детонации и уменьшить выбросы окислов азота NO

x.

Любопытно, что в Японии с 2014 года выпускают похожий двигатель, работающий по циклу Аткинсона: речь о версии мотора объемом 1,33 литра с индексом 1NR-FKE, которым оснащаются хэтчбеки Vitz. Он также имеет степень сжатия 13,5:1, оснащен системами изменения фаз газораспределения VVTi-E и рециркуляции отработавших газов, но выпускной коллектор у него обычный, без охлаждения.

Двигатель цикла Аткинсона — AvtoTachki

Двигатель цикла Аткинсона — это двигатель внутреннего сгорания. Он был разработан Джеймсом Аткинсоном в 1882 году. Суть двигателя заключается в достижении более высокой эффективности сгорания, то есть меньшего расхода топлива.

Этот тип сгорания отличается от обычного цикла Отто более длинным открытием всасывающего клапана, который распространяется до фазы сжатия, когда поршень поднимается и сжимает смесь. Это приводит к тому, что часть уже всосанной смеси выталкивается из цилиндра обратно во всасывающий трубопровод. Только после этого впускной клапан закрывается, то есть после всасывания топливной смеси, после чего следует определенная «разрядка» и только потом обычное сжатие. Двигатель практически ведет себя так, как если бы у него был меньший рабочий объем, поскольку степени сжатия и расширения различаются. Продолжительное открытие всасывающего клапана снижает фактическую степень сжатия. Как уже упоминалось, такая форма сгорания позволяет степени расширения быть выше степени сжатия при сохранении нормального давления сжатия. Этот процесс выгоден для хорошей эффективности сгорания, поскольку степень сжатия в бензиновых двигателях ограничена октановым числом используемого топлива, в то время как более высокая степень расширения позволяет увеличить время расширения (время горения) и, таким образом, снижает температуру выхлопных газов — более высокий двигатель эффективность. На самом деле более высокий КПД двигателя приводит к снижению расхода топлива на 10–15%. Это достигается за счет меньшего количества работы, необходимой для сжатия смеси, а также меньших насосных и выхлопных потерь и вышеупомянутой более высокой номинальной степени сжатия. Напротив, основным недостатком двигателя с циклом Аткинсона является низкая мощность в литрах, которая компенсируется использованием электродвигателя (гибридный привод) или двигатель дополняется турбонагнетателем (цикл Миллера), как в Mazda Xedos 9 с двигателем. двигатель 2,3 л.

Цикл Аткинсона на практике. Двигатель по циклу Аткинсона

ДВС применяются на автомобилях уже целое столетие. В целом принцип работы их не претерпел серьезных изменений с начала выпуска. Но так как этот двигатель имеет большое количество недостатков, инженеры не перестают изобретать нововведения, чтобы усовершенствовать мотор. Обратимся к тому из них, которое называется цикл Аткинсона. Сегодня можно услышать, что в некоторых машинах он применяется. Но что он собой представляет и как двигатель становится с ним лучше?

Цикл Аткинсона

Николаус Отто, инженер из Германии, предложил в 1876 году цикл, состоящий из:

  • впуска;
  • сжатия;
  • рабочего хода;
  • выпуска.

А десятилетие спустя английский изобретатель Джеймс Аткинсон развил его. Однако, разобравшись в деталях, можно назвать совершенно оригинальным видом цикл Аткинсона.

Двигатели внутреннего сгорания качественно отличаются. Ведь коленчатый вал имеет смещенные точки крепления, благодаря чему потеря энергии при трении сокращена, а степень сжатия увеличена.

Также на нем присутствуют иные газораспределительные фазы. На обычном двигателе поршень закрывается сразу же после прохождения мертвой точки. Иную схему имеет цикл Аткинсона. Здесь такт существенно длиннее, так как клапан закрывается только на половине пути поршня к верхней мертвой точке (где по Отто уже происходит сжатие).

Теоретически цикл Аткинсона эффективнее Отто приблизительно на десять процентов. Однако долго его не применяли на практике из-за того, что он способен функционировать в рабочем режиме лишь при больших оборотах. Дополнительно необходим механический нагнетатель, с которым иногда называют все это «цикл Аткинсона-Миллера». Однако оказывалось, что с ним преимущества рассматриваемой разработки терялись.

Поэтому в легковых автомобилях такой цикл Аткинсона на практике почти не применялся. Но вот в гибридных моделях, наподобие Toyota Prius, производители стали использовать его даже серийно. Это стало возможным благодаря специфической работе этих видов движков: на небольшой скорости автомобиль передвигается за счет электрической тяги и лишь при разгоне переходит на бензиновый агрегат.

Газораспределение

Первый двигатель по циклу Аткинсона имел громоздкий газораспределительный механизм, издающий большой шум. Но когда благодаря открытию американца Чарльза Найта вместо привычных клапанов с приводом стали использовать специальные золотники в форме пары гильз, которые устроили между цилиндром и поршнем, мотор почти перестал шуметь. Однако сложность используемой конструкции обходилась совсем недешево, но в престижных марках машин автовладельцы были готовы платить за такое удобство.

Тем не менее уже в тридцатых годах от такого усовершенствования отказались, потому что двигатели были недолговечными, а расход бензина и масла являлся слишком большим.

Разработки двигателей в этом направлении известны и сегодня — может быть, инженерам удастся избавиться от недостатков модели Чарльза Найта и воспользоваться преимуществами.

Универсальная модель будущего

В настоящее время многими производителями ведутся разработки универсальных двигателей, где будут совмещены и мощность бензиновых агрегатов, и отличная тяга и экономичность дизелей.

В этом отношении уже то, что бензиновые агрегаты, имеющие непосредственный впрыск топлива, достигли высокого показателя сжатия порядка тринадцати-четырнадцати единиц (у дизельных моторов этот уровень является немногим больше семнадцати-девятнадцати), доказывает успешные шаги в этом направлении. Они даже работают так же, как и агрегаты с воспламенением от сжатия. Только рабочая смесь должна искусственно поджигаться свечой.

В экспериментальных моделях сжатие доходит еще выше — до пятнадцати-шестнадцати единиц. Но до самовоспламенения пока уровень не дотягивается. Зато свеча отключается при равномерном движении, благодаря чему двигатель переходит на режим, подобный дизелю, и потребляет мало топлива.

Сгорание регулируется электроникой, вносящей коррективы в зависимости от внешних обстоятельств.

Разработчики уверяют, что такой двигатель является очень экономичным. Однако для серийного производства исследований проводилось недостаточно.

Переменная степень сжатия

Показатель является очень важным. Ведь мощность, коэффициент полезного действия и экономичность напрямую зависят от высокой степени сжатия. Естественно, повышать бесконечно ее нельзя. Поэтому с некоторых пор развитие остановилось. В противном случае появлялся риск детонации, которая могла привести к порче двигателя.

Особенно сильно этот показатель отражается на моторах с наддувом. Ведь нагреваются они сильнее, а поэтому и процент вероятности срабатывания детонации здесь существенно выше. Поэтому степень сжатия иногда приходится снижать, из-за чего, естественно, и падает эффективность мотора.

В идеале степень сжатия должна меняться плавно в зависимости от рабочего режима и нагрузки. Разработок было очень много, но все они слишком сложные и дорогостоящие.

Легендарный Saab

Лучших результатов удалось достигнуть компании Saab, когда она в 2000 году выпустила пятицилиндровый мотор, который при 1,6 литрах объема выдавал порядка двухсот двадцати пяти лошадей. Это достижение и сегодня кажется невероятным.

Двигатель разделен надвое, где части соединены друг с другом шарнирным способом. Снизу расположен коленчатый вал, шатуны и поршни, а наверху — цилиндры с головками. Гидропривод способен наклонять моноблок с цилиндрами и головками, изменяя степень сжатия при включении приводного компрессора. Несмотря на всю эффективность, разработки также пришлось отложить из-за дороговизны конструкции.

Проще и доступнее

Таким образом, можно заключить, что двигатель, работающий по циклу Аткинсона, сыграл значительную роль на пути усовершенствования механизма мотора в будущем. Представляется, что совершенствования, основываясь одно на другом, приведут ДВС, наконец, к оптимальному режиму работы.

Двигатель 2.3 мазда цикл миллера график работы. Цикл Аткинсона: как это работает

В автомобильном строении легковых автомобилей уже более века стандартно используются двигатели внутреннего сгорания

. У них есть некоторые минусы, над которыми годами бьются ученые и конструкторы. В результате этих исследований получаются довольно интересные и странные «движки». Об одном из них и пойдет речь в этой статье.

История создания цикла Аткинсона

История создания мотора с циклом Аткинсона корнями уходит в далекую историю. Начнем с того, что первый классический четырехтактный двигатель был изобретен немцем Николаусом Отто в 1876. Цикл такого мотора довольно прост: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Всего через 10 лет после изобретения двигателя Отто, англичанин Джеймс Аткинсон предложил модифицировать немецкий мотор . По сути, двигатель остается четырехтактным. Но Аткинсон немного изменил продолжительность двух из них: первые 2 такта короче, остальные 2 длиннее. Сэр Джеймс реализовал эту схему, с помощью изменения длинны ходов поршней. Но в 1887 году такая модификация двигателя Отто не нашла применения. Несмотря на то, что производительность мотора увеличилась на 10%, сложность механизма не позволяла массово применять цикл Аткинсона для автомобилей.

Но инженеры продолжали работать над циклом сэра Джеймса. Американец Ральф Миллер в 1947 немного усовершенствовал цикл Аткинсона, упростив его. Это позволило применять двигатель в автомобилестроении. Казалось бы, правильнее называть цикл Аткинсона циклом Миллера. Но инженерное сообщество оставило за Аткинсоном право называть мотор по его имени по принципу первооткрывателя. К тому же, с применением новых технологий стало возможным применять более сложный Аткинсоновский цикл, поэтому от цикла Миллера со временем отказались. Например, в новых Тойотах стоит мотор Аткинсона, а не Миллера.

В наше время двигатель, работающий по принципу цикла Аткинсона, ставят на гибриды. Особенно преуспели в этом японцы, которые всегда заботятся об экологичности своих авто.

Гибридные Prius от Toyota активно заполняют мировой рынок.

Принцип работы цикла Аткинсона

Как говорилось ранее, цикл Аткинсона повторяет те же такты, что и цикл Отто. Но при использовании одинаковых принципов, Аткинсон создал совершенно новый двигатель.

Мотор сконструирован так, что поршень совершает все четыре такта за один поворот коленвала . Кроме того, такты имеют разную длину: ходы поршня во время сжатия и расширения короче, чем во время впуска и выпуска. То есть, в цикле Отто впускной клапан закрывается почти сразу. В цикле Аткинсона этот клапан закрывается на половине пути к верхней мертвой точке . В обычном ДВС в этот момент уже происходит сжатие.

Двигатель модифицирован особым коленвалом, в котором смещены точки крепления. Благодаря этому, степень сжатия мотора возросла, а потери на трении минимизировались.

Отличие от традиционных двигателей

Напомним, что цикл Аткинсона является

четырехтактным (впуск, сжатие, расширение, выброс). Обычный четырехтактный двигатель работает по циклу Отто. Вкратце, напомним его работу. В начале рабочего хода в цилиндре поршень идет вверх, до верхней рабочей точки. Смесь из топлива и воздуха сгорает, газ расширяется, давление на максимуме. Под влиянием этого газа поршень едет вниз, приходит в нижнюю мертвую точку. Рабочий ход окончен, открывается выпускной клапан, через который выходит отработанный газ. В этом месте происходят потери выпуска, т.к. отработанный газ все же имеет остаточное давление, использовать которое невозможно.

Аткинсон уменьшил потерю выпуска. В его двигателе объем камеры сгорания меньше при прежнем рабочем объеме. Это значит, что степень сжатия выше, а ход поршня больше . К тому же, длительность такта сжатия по сравнению с рабочим ходом уменьшается, двигатель работает по циклу с увеличенной степенью расширения (степень сжатия ниже степени расширения). Эти условия позволили уменьшить потерю выпуска, используя энергию отработанных газов.


Вернемся к циклу Отто. При всасывании рабочей смеси дроссельная заслонка закрыта и создает сопротивление на впуске. Происходит это при неполном нажатии на педаль газа. Из-за закрытой заслонки двигатель тратит энергию впустую, создавая насосные потери.

Аткинсон поработал и с тактом впуска. Продлив его, сэр Джеймс добился уменьшения насосных потерь. Для этого поршень доходит до нижней мертвой точки, затем поднимается, оставляя впускной клапан открытым примерно до половины поршневого хода. Часть топливной смеси возвращается во впускной коллектор. В нем повышается давление, что дает возможность приоткрывать дроссельную заслонку на малых и средних оборотах .

Но в серию аткинсоновский мотор не выпускали по причине перебоев в работе. Дело в том, что, в отличие от ДВС, мотор работает только на повышенных оборотах. На холостом ходу он может заглохнуть. Но эта проблема решилась в производстве гибридов. На малых скоростях такие машины едут на электоротяге, а на бензиновый движок переходят только в случае разгона или при нагрузках. Подобная модель как убирает недостатки двигателя Аткинсона, так и подчеркивает его достоинства перед другими ДВС.

Преимущества и недостатки цикла Аткинсона

Двигатель Аткинсона имеет несколько преимуществ , выделяющих его перед остальными ДВС: 1. Снижение топливных потерь. Как говорилось ранее, благодаря изменению длительности тактов, стало возможным сохранять топливо, используя отработанные газы и снижая насосные потери. 2. Маленькая вероятность детонационного сгорания. Степень сжатия топлива уменьшается с 10 до 8. Это позволяет не повышать обороты мотора переключением на пониженную передачу в связи с увеличением нагрузки. Так же вероятность детонационного сгорания меньше из-за выхода тепла из камеры сгорания во впускной коллектор. 3. Маленький расход бензина. В новых гибридных моделях расход бензина равен 4 литра на 100 км. 4. Экономичность, экологичность, высокий КПД.

Но у двигателя Аткинсона есть один существенный недостаток, который не позволял применять его в массовом производстве машин. Из-за невысоких показателей мощности, на маленьких оборотах двигатель может заглохнуть. Поэтому двигатель Аткинсона очень хорошо прижился на гибридах.

Применение цикла Аткинсона в автомобилестроении


Кстати, о машинах, на которые ставят аткинсоновские двигатели. В массовом выпуске эта модификация ДВС появилась не так давно. Как было сказано ранее, первыми пользователями цикла Аткинсона были японские фирмы и Toyota. Одна из самых известных машин – MazdaXedos 9/Eunos800 , которая выпускалась в 1993-2002 годы.

Затем, ДВС Аткинсона взяли на вооружение производители гибридных моделей. Одной из самых известных компаний, использующих этот мотор, является Toyota , выпускающая Prius, Camry, Highlander Hybrid и Harrier Hybrid . Такие же двигатели используются в Lexus RX400h, GS 450h и LS600h , а «Форд» и «Ниссан» разработали Escape Hybrid и Altima Hybrid .

Стоит сказать, что в автомобилестроении наблюдается мода на экологию. Поэтому гибриды, работающие на цикле Аткинсона, полностью удовлетворяют потребностям клиентов и экологическим нормам. К тому же прогресс не стоит на месте, новые модификации аткинсоновского мотора улучшают его плюсы и уничтожают минусы. Поэтому с уверенностью можно сказать, что двигатель на основе цикла Аткинсона имеет продуктивное будущее и надежду на долгое существование.

Цикл Миллера — термодинамический цикл используемый в четырёхтактных двигателях внутреннего сгорания. Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси). Рассмотрим более подробно второй подход Миллера — поскольку он несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие, и поэтому именно он практически реализован в серийных автомобильных моторах Mazda «Miller Cycle» (такой мотор V6 объемом 2.3 литра с механическим нагнетателем довольно давно устанавливается на автомобиль Mazda Xedos-9, а недавно новейший «атмосферный» мотор I4 такого типа объемом 1.3 литра получила модель Mazda-2).

В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливо-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия. Сжатие смеси фактически начинается позже, когда впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в цилиндре. Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обусловленных детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

Разумеется, обратное вытеснение заряда означает падение мощностных показателей двигателя, и для атмосферных двигателей работа по такому циклу имеет смысл только в относительно узком режиме частичных нагрузок. В случае постоянных фаз газораспределения компенсировать это во всем динамическом диапазоне позволяет только применение наддува. На гибридных моделях недостаток тяги в неблагоприятных режимах компенсируется тягой электродвигателя.

Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся вместе с размерами двигателя механические потери (трение, вибрации и т. д.). Именно поэтому инженеры Mazda построили свой первый серийный мотор с циклом Миллера не атмосферным. Когда они присоединили к двигателю нагнетатель типа Lysholm, им удалось восстановить высокую удельную мощность, почти не теряя эффективности, обеспечиваемой циклом Миллера. Именно это решение обусловило привлекательность мотора Mazda V6 «Miller Cycle», устанавливаемого на Mazda Xedos-9 (Millenia или Eunos-800). Ведь при рабочем объеме 2.3 л он выдает мощность 213 л.с. и крутящий момент 290 Нм, что равноценно характеристикам обычных 3-литровых атмосферных моторов, и в то же время расход топлива для такого мощного мотора на большой машине очень низкий — на трассе 6. 3 л/100 км, в городе — 11.8 л/100 км, что соответствует показателям гораздо менее мощных 1.8-литровых двигателей. Дальнейшее развитие технологий позволило инженерам Mazda построить двигатель Miller Cycle с приемлемыми характеристиками удельной мощности уже без использования нагнетателей — новая система последовательного изменения времени открытия клапанов Sequential Valve Timing System, динамически управляя фазами впуска и выпуска, позволяет частично компенсировать свойственное циклу Миллера падение максимальной мощности. Новый мотор будет выпускаться рядным 4-цилиндровым, объемом 1.3 литра, в двух вариантах: мощностью 74 лошадиные силы (118 Нм крутящего момента) и 83 лошадиные силы (121 Нм). При этом расход топлива у этих двигателей снизился по сравнению с обычным мотором такой же мощности на 20 процентов — до четырех с небольшим литров на сто километров пробега. Кроме того, токсичность мотора с «циклом Миллера» на 75 процентов ниже современных экологических требований. Реализация В классических двигателях Toyota 90-х годов с фиксированными фазами, работающих по циклу Отто, впускной клапан закрывается в 35-45° после НМТ (по углу поворота коленчатого вала), степень сжатия составляет 9. 5-10.0. В более современных двигателях с VVT возможный диапазон закрытия впускного клапана расширился до 5-70° после НМТ, степень сжатия выросла до 10.0-11.0. В двигателях гибридных моделей, работающих только по циклу Миллера, диапазон закрытия впускного клапана приходится на 80-120° … 60-100° после НМТ. Геометрическая степень сжатия — 13.0-13.5. К середине 2010-х появились новые двигатели с широким диапазоном изменения фаз газораспределения (VVT-iW), которые могут работать как в обычном цикле, так и по циклу Миллера. У атмосферных версий диапазон закрытия впускного клапана составляет 30-110° после НМТ при геометрической степени сжатия 12.5-12.7, у турбоверсий — соответственно, 10-100° и 10.0.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ

Honda NR500 8 клапанов на цилиндр с двумя шатунами на цилиндр, очень редкий, очень интересный и довольно дорогой мотоцикл в мире, хондовцы для гонок мудрили и намудрили))) Было выпущенно около 300 штук и сейчас цены. ..

В 1989-м году Тойота представила на рынок новое семейство двигателей, серию UZ. В линейки появилось сразу три двигателя, отличающихся рабочим объемом цилиндров, 1UZ-FE, 2UZ-FE и 3UZ-FE. Конструктивно они представляют собой V-образную восьмерку с отде…


[email protected]сайт
сайт
Jan 2016

Приоритеты

Еще со времени появления первого Приуса создавалось впечатление, что Джеймс Аткинсон нравился тойотовцам куда больше, чем Ральф Миллер. И постепенно «цикл Аткинсона» из их пресс-релизов разошелся по всему журналистскому сообществу.

Toyota официально: «A heat cycle engine proposed by James Atkinson (U.K.) in which compression stroke and expansion stroke duration can be set independently. Subsequent improvement by R. H. Miller (U.S.A.) allowed adjustment of intake valve opening/closing timing to enable a practical system (Miller Cycle).»
— Toyota неофициально и анти-научно: «Miller Cycle engine is an Atkinson Cycle engine with a supercharger».
При этом даже в местной инженерной среде «цикл Миллера» существовал еще с незапамятных времен. Как будет правильнее?

В 1882 году британский изобретатель Джеймс Аткинсон (James Atkinson) предложил идею повышения эффективности поршневого двигателя за счет сокращения хода сжатия и увеличения хода расширения рабочего тела. Практически реализовать это предполагалось сложными механизмами привода поршня (два поршня по схеме «боксер», поршень с кривошипно-кулисным механизмом). Построенные варианты двигателей показали рост механических потерь, переусложнение конструкции, и снижение мощности по сравнению с двигателями других конструкций, поэтому распространения не получили. Известные патенты Аткинсона относились именно к конструкциям, без рассмотрения теории термодинамических циклов.

В 1947 году американский инженер Ральф Миллер (Ralph Miller) вернулся к идее идее сокращенного сжатия и продолженного расширения, предложив реализовать ее не за счет кинематики привода поршня, а подбором фаз газораспределения для двигателей с обычным кривошипно-шатунным механизмом. В патенте Миллер рассматривал два варианта организации рабочего процесса — с ранним (EICV) или поздним (LICV) закрытием впускного клапана. Собственно, оба варианта означают снижение фактической (эффективной) степени сжатия по отношению к геометрической. Понимая, что сокращение сжатия приведет к потере мощности двигателя, Миллер изначально ориентировался на наддувные двигатели, в которых потери наполнения будут компенсированы за счет компрессора. Теоретический цикл Миллера для двигателя с искровым зажиганием полностью соответствует теоретическому циклу двигателя Аткинсона.

По большому счету, цикл Миллера/Аткинсона представляет собой не самостоятельный цикл, а разновидность известных термодинамических циклов Отто и Дизеля. Аткинсон является автором абстрактной идеи двигателя с физически разной величиной ходов сжатия и расширения. Реальную организацию рабочих процессов в реальных двигателях, используемую на практике по сей день, предложил именно Ральф Миллер.

Принципы

При работе двигателя по циклу Миллера с сокращенным сжатием, впускной клапан закрывается значительно позднее, чем в цикле Отто, из-за чего часть заряда вытесняется обратно во впускной канал, и собственно процесс сжатия начинается уже на второй половине такта. В результате эффективная степень сжатия оказывается ниже геометрической (которая, в свою очередь, равна степени расширения газов на рабочем ходу). За счет уменьшения насосных потерь и потерь на сжатие обеспечивается увеличение термического КПД двигателя в пределах 5-7% и соответствующая экономия топлива.


Можно еще раз отметить ключевые моменты отличия циклов. 1 и 1″ — объем камеры сгорания для двигателя с циклом Миллера меньше, геометрическая степень сжатия и степень расширения выше. 2 и 2″ — газы совершают полезную работу на более длинном рабочем ходу, поэтому меньше остаточные потери на выпуске. 3 и 3″ — разрежение на впуске меньше за счет меньшего дросселирования и обратного вытеснения предыдущего заряда, поэтому ниже насосные потери. 4 и 4″ — закрытие впускного клапана и начало сжатия начинается с середины такта, после обратного вытеснения части заряда.


Разумеется, обратное вытеснение заряда означает падение мощностных показателей двигателя, и для атмосферных двигателей работа по такому циклу имеет смысл только в относительно узком режиме частичных нагрузок. В случае постоянных фаз газораспределения компенсировать это во всем динамическом диапазоне позволяет только применение наддува. На гибридных моделях недостаток тяги в неблагоприятных режимах компенсируется тягой электродвигателя.

Реализация

В классических двигателях Toyota 90-х годов с фиксированными фазами, работающих по циклу Отто, впускной клапан закрывается в 35-45° после НМТ (по углу поворота коленчатого вала), степень сжатия составляет 9.5-10.0. В более современных двигателях с VVT возможный диапазон закрытия впускного клапана расширился до 5-70° после НМТ, степень сжатия выросла до 10.0-11.0.

В двигателях гибридных моделей, работающих только по циклу Миллера, диапазон закрытия впускного клапана приходится на 80-120° … 60-100° после НМТ. Геометрическая степень сжатия — 13.0-13.5.

К середине 2010-х появились новые двигатели с широким диапазоном изменения фаз газораспределения (VVT-iW), которые могут работать как в обычном цикле, так и по циклу Миллера. У атмосферных версий диапазон закрытия впускного клапана составляет 30-110° после НМТ при геометрической степени сжатия 12.5-12.7, у турбоверсий — соответственно, 10-100° и 10.0.


Прежде чем рассказать об особенностях «маздовского» двигателя «Миллера» (Miller cycle) замечу, что он не пятитактный, а четырехтактный, как и мотор Отто. Мотор «Миллера» — это не что иное как усовершенствованный классический двигатель внутреннего сгорания. Конструктивно эти моторы практически одинаковы. Разница заключается в фазах газораспределения. Отличает их то, что классический мотор работает по циклу немецкого инженера Николоса Отто, а «маздовский» двигатель «Миллера» — по циклу британского инженера Джеймса Аткинсона, хотя назван почему-то в честь американского инженера Ральфа Миллера. Последний тоже создал свой цикл работы ДВС, однако по своей эффективности он уступает циклу Аткинсона.

Привлекательность V-образной «шестерки», устанавливаемой на модель Xedos 9 (Millenia или Eunos 800), в том, что при рабочем объеме 2,3 л она выдает мощность 213 л. с. и крутящий момент 290 Нм, что равноценно характеристикам 3-литровых моторов. В то же время расход топлива у такого сильного мотора очень низкий — на трассе 6,3 (!) л/100 км, в городе — 11,8 л/100 км, что соответствует показателям 1,8-2-литровых двигателей. Неплохо.

Чтобы разобраться, в чем секрет мотора «Миллера», следует вспомнить принцип работы всем знакомого четырехтактного мотора Отто. Первый такт — такт впуска. Начинается он после открытия впускного клапана при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ). Двигаясь вниз, поршень создает в цилиндре разрежение, которое способствует всасыванию в них воздуха и топлива. При этом в режимах малых и средних оборотов двигателя, когда дроссельная заслонка открыта частично, появляются так называемые насосные потери. Их суть — из-за большого разрежения во впускном коллекторе поршням приходится работать в режиме насоса, на что затрачивается часть мощности двигателя. Кроме того, при этом ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и соответственно повышается расход топлива и выбросы вредных веществ в атмосферу. Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), впускной клапан закрывается. После этого поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь — протекает такт сжатия. Вблизи ВМТ смесь воспламеняют, давление в камере сгорания повышается, поршень движется вниз — рабочий ход. В НМТ открывается выпускной клапан. При движении поршня вверх — такт выпуска — оставшиеся в цилиндрах отработавшие газы выталкиваются в систему выпуска.

Стоит отметить, что в момент открытия выпускного клапана газы в цилиндрах еще находятся под давлением, поэтому освобождение этой неиспользованной энергии называют потерями выпуска. Функцию снижения шумности при этом возложили на глушитель выхлопной системы.

Чтобы уменьшить негативные явления, возникающие при работе двигателя с классической схемой фаз газораспределения, в «маздовском» моторе «Миллера» фазы газораспределения изменили в соответствии с циклом Аткинсона. Впускной клапан закрывается не вблизи нижней мертвой точки, а значительно позже — при повороте коленвала на 700 от НМТ (в двигателе Ральфа Миллера клапан закрывается наоборот — намного раньше прохождения поршнем НМТ). Цикл Аткинсона дает целый 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, изменяется степень сжатия. Теоретически она остается прежней, так как ход поршня и объем камеры сгорания не изменяются, а вот фактически, за счет запоздалого закрытия впускного клапана, уменьшается с 10 до 8. А это уже снижение вероятности появления детонационного сгорания топлива, а значит отсутствие необходимости повышать обороты двигателя переключением на пониженную передачу при увеличении нагрузки. Снижает вероятность детонационного сгорания и то, что горючая смесь, выталкиваемая из цилиндров при движении поршня вверх до момента закрытия клапана, выносит с собой во впускной коллектор часть тепла, отобранного от стенок камеры сгорания.

В-третьих, нарушилось соотношение между степенями сжатия и расширения, так как за счет более позднего закрытия впускного клапана длительность такта сжатия по отношению к длительности такта расширения, когда открыт выпускной клапан, значительно уменьшилась. Двигатель работает по так называемому циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработавших газов используется более длительный период, т.е. с уменьшением потерь выпуска. Это дает возможность более полно использовать энергию отработавших газов, что, собственно, и обеспечило высокую экономичность двигателя.

Для получения высокой мощности и крутящего момента, которые необходимы для элитной «маздовской» модели, в двигателе «Миллера» применяется механический компрессор Лисхольма, установленный в развале блока цилиндров.

Кроме 2,3-литрового мотора автомобиля Xedos 9, цикл Аткинсона начали применять в малонагруженном двигателе гибридной установки автомобиля Toyota Prius. Отличается он от «маздовского» тем, что в нем нет нагнетателя воздуха, а степень сжатия имеет высокое значение — 13,5.

Слайд 2

Классический ДВС

Классический четырехтактный мотор был изобретен в далеком 1876 году одним немецким инженером по имени Николаус Отто, цикл работы такого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) прост: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Слайд 3

Индикаторная диаграмма цикла Отто и Аткинсона.

  • Слайд 4

    Цикл Аткинсона

    Британский инженер Джеймс Аткинсон еще до войны придумал свой цикл, который немного отличается от цикла Отто — его индикаторная диаграмма отмечена зеленым цветом. В чем же отличие? Во-первых, объем камеры сгорания такого мотора (при том же рабочем объеме) меньше, и соответственно, выше степень сжатия. Поэтому самая верхняя точка на индикаторной диаграмме располагается левее, в области меньшего надпоршневого объема. И степень расширения (то же самое, что и степень сжатия, только наоборот) тоже больше — а значит, мы эффективнее, на большем ходе поршня используем энергию отработавших газов и имеем меньшие потери выпуска (это отражено меньшей ступенькой справа). Дальше все то же самое — идут такты выпуска и впуска.

    Слайд 5

    Теперь, если бы все происходило в соответствии с циклом Отто и впускной клапан закрылся бы в НМТ то кривая сжатия прошла бы вверху, и давление в конце такта оказалось бы чрезмерным — ведь степень сжатия здесь больше! После искры последовала бы не вспышка смеси, а детонационный взрыв — и двигатель, не проработав и часа, почил бывзрыв. Но не таков был британский инженер Джеймс Аткинсон! Он решил продлить фазу впуска — поршень доходит до НМТ и идет вверх, а впускной клапан меж тем остается открытым примерно до половины полного хода поршня. Часть свежей горючей смеси при этом выталкивается обратно во впускной коллектор, что повышает там давление — вернее, уменьшает разрежение. Это позволяет на малых и средних нагрузках больше открывать дроссельную заслонку. Вот почему линия впуска на диаграмме цикла Аткинсона проходит выше, и насосные потери двигателя оказываются ниже, чем в цикле Отто.

    Слайд 6

    Цикл «Аткинсона»

    Так что такт сжатия, когда закрывается впускной клапан, начинается при меньшем надпоршневом объеме, что и иллюстрирует зеленая линия сжатия, начинающаяся с половины нижней горизонтальной линии впуска. Казалось бы, чего проще: сделать повыше степень сжатия, измени профиль впускных кулачков, и дело в шляпе — двигатель с циклом Аткинсона готов! Но дело в том, что для достижения хороших динамических показателей во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя надо компенсировать выталкивание горючей смеси во время продленного впускного цикла, применяя наддув, в данном случае — механический нагнетатель. А его привод отбирает у мотора львиную долю той энергии, что удается отыграть на насосных и выпускных потерях. Применение цикла Аткинсона на безнаддувном двигателе гибрида ToyotaPrius стало возможным благодаря тому, что он работает в облегченном режиме.

    Слайд 7

    Цикл «Миллера»

    Цикл Миллера — термодинамический цикл используемый в четырёхтактных ДВС. Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Анткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто.

    Слайд 8

    Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

    Слайд 9

    Для этого Миллер предложил два разных подхода: закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), закрывать его существенно позже окончания этого такта.

    Слайд 10

    Первый подход у двигателей носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». Оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси)

    Слайд 11

    Второй подход «Миллера»

    Такой подход несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие, и поэтому именно он практически реализован в серийных автомобильных моторах Mazda «MillerCycle». В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливно-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия.

    Слайд 12

    Сжатие смеси фактически начинается позже, когда впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в цилиндре. Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия».Слайд 15

    Заключение

    Если внимательно присмотреться к циклу – как Аткинсона, так и Миллера, можно заметить, что в обоих присутствует дополнительный пятый такт. Он имеет свои собственные характеристики и не является, по сути, ни тактом впуска, ни тактом сжатия, а промежуточным самостоятельным тактом между ними. Поэтому двигатели, работающие по принципу Аткинсона или Миллера называют пятитактными.

    Посмотреть все слайды

  • Цикл Аткинсона. Двигатели внутреннего сгорания

    Похожие главы из других работ:

    Выбор транспортно-технологической системы для перевозок различных грузов

    4.1 Цикл работы козлового крана КК- 32

    Цикл работы козлового (мостового) крана представляет собой совокупность операций технологического процесса погрузки штучного и тарно-штучного груза, при котором рабочий орган крана действует периодически…

    Выбор транспортно-технологической системы для перевозок различных грузов

    4.2 Цикл работы электропогрузчика ЭП- 5002

    Механізм вмикання барабана та гальм головної лебідки екскаватора ЕШ-10/60 з макетом

    4. Робочий цикл екскаватора

    Робочий цикл екскаватора складається з наступних операцій: — копання — підйом навантаженого ковша — поворот на вивантаження — розвантаження ковша — поворот до забою — опускання ковша в забій Для скорочення тривалості циклу і збільшення…

    Монтаж судовых холодильных установок

    1.3.8 Параметры, характеризующие рабочий цикл

    К параметрам, характеризующим действительный рабочий цикл двигателя, относятся давление в конце сжатия, давление в конце горения, среднее индикаторное давление, среднее эффективное давление РС эффективный расход топлива gе, эффективный КПД е…

    Организация безопасности движения

    3.4 Цикл регулирования

    При случайном прибытии транспортных средств к перекрестку (интервалы времени между последовательно прибывающими транспортными средствами не одинаковы ) длительность цикла может быть определена по формуле Tцикла = (1,5 • ТП + 5) / ( 1 — Y )…

    Организация работы гаража по техническому обслуживанию автомобилей

    1.3 Количество ТО и ремонтов за цикл и год

    Таблица 1 Нормативные данные для автомобилей КрАЗ-6437 Виды ТО и ремонтов Периодичность км. Трудоёмкость одного ТО чел*ч. Продолжительность одного ТОч. ЕО 1…

    Проект зоны ТО-1 для парка автомобилей ГАЗ-3102 и РАФ-2203

    2.1.4 Средневзвешенный пробег автомобиля за цикл

    Рассчитывается для автотранспортных средств проходящих КР. Lкр = 0.8 * Lкр ; (2.4.) Lкр = 0,8 * 201600 км = 161280 км где, Lкр — скорректированный пробег до очередного КР автомобилей, прошедших КР…

    Розробка підприємства автомобільного транспорту

    2.3.1 Кількість впливів за цикл

    Розрахунок програми виконується цикловім методом,за цикл приймається пробіг з початку експлуатації до капітального ремонту. Кількість впливів за винятком ЩО за цикл (для кожного виду ТО) визначається за формулою: (2…

    Совершенствование организации движения на участке улично-дорожной сети

    3.4 Цикл регулирования

    Оптимальная длительность цикла регулирования, обеспечивающая минимум средней задержки автомобиля у перекрестка определяется по формуле: , (2.7) где — оптимальная длительность цикла, с; — суммарное потерянное время на перекрестке…

    Сущность и параметры рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания

    5. Идеальный цикл ДВС

    Рассмотрим схему смешанного идеального (термодинамического) цикла как упрощенную модель действительных циклов многих типов поршневых двигателей без наддува (рис. 7). Рис. 7. Смешанный идеальный цикл Координаты: V — надпоршневой объем…

    Техническая эксплуатация и надёжность судового дизельного двигателя.

    1. Жизненный цикл морской техники

    Жизненный цикл морской техники определяется промежутком времени от начала возникновения идеи её создания до момента списания. Включает три стадии: · проектирование · изготовление · эксплуатация (рис…

    Технические характеристики контейнеровоза m/v «MELODY» и его энергоустановки

    4.2 Эксплуатационно-ремонтный цикл судна

    Основным звеном схемы ремонтов является эксплуатационно-ремонтный цикл (ЭРЦ) — наименьший повторяющийся период, в течение которого выполняют в определенной последовательности установленные нормативной документацией виды ТО и ремонта…

    Технологический расчет зоны ТО-1 для АТП, состоящего из 210 автомобилей ВАЗ-21102 с фактическим пробегом с начала эксплуатации 242 тыс.км

    2.1.6 Расчет количества ТО на 1 автомобиль за цикл

    Количество ТО-2 находится по формуле: N2 = Lкр/L2-Nк, [1, стр. 136] где Lкр — значение пробега до КР; L2 — нормативная периодичность ТО-2; Nк — количество КР за цикл; Lкр = 134400 км; L2 = 11200 км; Nк = 1; N2 = 134400/11200-1 = 11. Количество ТО-1 находится по формуле: N1 = Lкр/L1-Nк-N2, [1…

    Технологический расчет участка дизельной топливной аппаратуры для АТП, состоящего из 50 автомобилей КамАЗ-53215 с фактическим пробегом с начала эксплуатации 165 тыс. км

    2.1.6 Расчет количества ТО на 1 автомобиль за цикл

    Количество ТО-2 находится по формуле: N2 = Lкр/L2-Nк, [1, стр. 136] где Lкр — значение пробега до КР; L2 — нормативная периодичность ТО-2; Nк — количество КР за цикл; Lкр = 216000 км; L2 = 9000 км; Nк = 1; N2 = 216000/9000-1 = 23 Количество ТО-1 находится по формуле: N1 = Lкр/L1-Nк-N2, [1…

    Цех по ремонту ходовой части

    2.4 Определение количества ТО и ремонтов за цикл

    Количество капитальных ремонтов Nкрц, ед., определяется по формуле Nкрц = Lкрс / Lкрс где Lкрс — межремонтный пробег, откорректированный по среднесуточному пробегу, км; Nкрц = 91866 / 91866 = 1 Количество ТО-2 за цикл N2ц, ед….

    Цикл Аткинсона, что это ?

    При описании гибридных машин, часто встречается фраза – основной бензиновый двигатель машины работает по циклу Аткинсона. Так, что же это такое ?

     

    Начнем с азов. Практически все современные бензиновые двигатели работают по, так называемому, «циклу Отто». Он включает в себя четыре фазы, или такта работы —  впуск, сжатием, рабочий ход, выпуск. Разработчиком его считается немецкий изобретатель Николаус Август Отто (Nicolaus August Otto).

     

    Цикл Аткинсона, является одним из вариантов модернизации цикла Отто, которую, еще в конце девятнадцатого века предложил английский инженер Джеймс Аткинсон. В то время, двигатель Аткинсона не смог найти применения, из-за сложной конфигурации кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, несмотря на лучшую экономично и высокую эффективность, мотор с такой схемой практически не тянул на низких оборотах.

     

    Появление же гибридных машин, таких как Toyota Prius вдохнула вторую жизнь в почти забытую схему. На малых оборотах, электромотор Приуса компенсирует недостаток мощности бензинового двигателя. А при средних и высоких оборотах мотора, цикл Аткинсона реализует свои лучшие качества.

     

    Отличие цикла Аткинсона от общепринятого цикла Отто в том, что благодаря измененной конструкции шатунов, он проходит все четыре фазы работы за один оборот коленчатого вала. При этом, ходы поршня при тактах впуска и выпуска длиннее, чем при тактах сжатия и рабочего хода. Интересной особенностью конструкции, является отсутствие распределительного вала. Кулачки системы газораспределения расположены прямо на коленвале. 

     

    На этом видео, хорошо видно, как все это происходит —

     

     

     

     

    В гибридной установке Toyota Prius установлен, строго говоря, двигатель, работающий не совсем по циклу Аткинсона, Используется его вариант, упрощенный на основании исследований американского инженера Ральфа Миллера. Такой мотор имеет более технологичную конструкцию и под управлением компьютера позволяет добиться высокой экономичности и большего КПД.

     

     

     

    Реклама от Google


    Что такое цикл горения Аткинсона и каковы его преимущества?

    Подобно бесчисленному множеству других изобретателей, предпринимателей и мастеров XIX века, британский инженер Джеймс Аткинсон искал способы улучшить четырехтактный двигатель внутреннего сгорания Отто, впервые выпущенный в 1876 году. Двигатель, который он запатентовал в 1882 году, имел переменную длину хода, обеспечиваемую многорычажной системой. шатун между поршнем и маховиком. Хотя двигатели Аткинсона не увенчались успехом, его термодинамический цикл все еще широко используется, в основном в газо-электрических гибридах.Ключевым преимуществом является более высокий КПД по сравнению с двигателем Отто, хотя и с некоторой потерей мощности на низких оборотах. Цикл Аткинсона идеально подходит для гибридов, потому что их электродвигатель (-ы) компенсирует потерю мощности на низкой скорости.

    Цикл Аткинсона задерживает закрытие впускного клапана до тех пор, пока поршень не завершит от 20 до 30 процентов своего движения вверх на такте сжатия. В результате часть свежего заряда возвращается во впускной коллектор поднимающимся поршнем, поэтому цилиндр никогда не заполняется полностью (отсюда и снижение мощности на низких оборотах).Выплата составляет после зажигания, когда поршень начинает опускаться на такте расширения (также называемом силовым). В соответствии с оригинальным мышлением Аткинсона, укороченный ход впуска в сочетании с полным ходом расширения выжимает больше работы из каждого приращения топлива.

    В большинстве двигателей степень сжатия устанавливается настолько высокой, насколько двигатель может выдержать детонацию в погоне за мощностью и эффективностью.Степени сжатия и расширения в двигателе Отто такие же. Аткинсон выигрывает по эффективности, потому что его степень расширения значительно больше, чем степень сжатия.

    Американский инженер Ральф Миллер поддержал еще один полезный патент в 1957 году. Его цикл был предназначен для использования с двух- и четырехтактными двигателями, работающими на бензине, дизельном или газообразном топливе, таком как пропан. Добавленный ингредиент представляет собой нагнетатель, который обеспечивает всасываемый заряд с промежуточным охлаждением и давлением, чтобы компенсировать потерю мощности на низкой скорости при подходе Аткинсона.Миллер также призвал к созданию «клапана контроля сжатия», чтобы время от времени стравливать избыточное давление из камеры сгорания. Mazda Millenia, продаваемая здесь с 1994 года, была самым известным серийным автомобилем, в котором использовался цикл Миллера.

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    Вот как двигатели с циклом Аткинсона работают, чтобы сэкономить газ

    Breadcrumb Trail Links

    1. Новости

    Цикл Аткинсона вернулся благодаря гибридам.Но как именно это работает?

    Автор статьи:

    Джил МакИнтош

    Содержание статьи

    Бензиновый двигатель с циклом Аткинсона, хотя и является очень старой технологией, вернулся на рынок благодаря своей экономии топлива. Он идеально подходит для гибридов, где электродвигатель автомобиля помогает преодолеть недостатки Аткинсона.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Чтобы понять Аткинсона, вы должны знать, как работает двигатель.В двигателе просверлены цилиндры — как бы это ни звучало, у четырехцилиндрового двигателя их четыре, в то время как у V6 или V8 шесть или восемь цилиндров, расположенных попарно, каждый из которых образует V-образную форму, и каждый содержит поршень. Эти поршни перемещаются вверх и вниз, чтобы поворачивать центральный коленчатый вал, подобно тому, как ваши ноги крутят педали при езде на велосипеде. Коленчатый вал в конечном итоге вращает колеса.

    Поршни приводятся в действие бензином, который впрыскивается в двигатель и приводится в действие свечой зажигания.Поршень перемещается четыре раза в каждом цикле: вниз, чтобы втягивать пары бензина, вверх, чтобы сжимать их, вниз, когда пар воспламеняется и взрывается, и затем вверх, чтобы вытолкнуть выхлоп. В то время как все это происходит, клапаны открываются и закрываются точно в нужный момент, чтобы впустить бензин и выйти выхлопной газ.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Двигатель с циклом Аткинсона работает точно так же, но с одной особенностью.В обычном двигателе впускной клапан остается закрытым, когда поршень движется вверх на такте сжатия, создавая давление в цилиндре. В двигателе с циклом Аткинсона клапан остается открытым немного дольше. Поскольку теперь в цилиндре меньше давления, поршню не нужно работать так тяжело, чтобы преодолеть трение, что, в свою очередь, улучшает топливную экономичность. Часть паров бензина выходит обратно во впускной коллектор через этот открытый клапан, но при следующем открытии клапана они отводятся обратно, так что ничего не теряется.

    Главный инженер Toyota Prius Кодзи Тойосима стоит рядом с гибридным автомобилем Toyota, новым Prius, во время пресс-конференции компании по новым технологиям в Токио 13 октября 2015 года. Prius четвертого поколения выйдет на мировой рынок с декабря этого года.

    Когда Джеймс Аткинсон разработал свой оригинальный двигатель еще в 1882 году, в нем использовалась сложная механическая система, которая фактически изменяла расстояние, которое поршень проходил во время цикла. Сегодняшние двигатели используют электронику и программное обеспечение для достижения волшебства.Более длительное удержание клапана в открытом состоянии существенно увеличивает рабочий объем цилиндра, аналогично механическому созданию Аткинсона, но расстояние, на которое перемещается поршень, не меняется.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Так в чем же обратная сторона всего этого? Хотя цикл Аткинсона улучшает экономию топлива, он менее мощный, чем обычный двигатель. Этого достаточно для устойчивого крейсерского движения или движения на низкой скорости, но он не даст вам того резкого скачка скорости, которого вы ожидаете, когда вы нажимаете на дроссель для ускорения.

    1. Зеркало заднего вида: долгая история Diesel со скандалом

    2. Вот что автопроизводители подразумевают под «облегчением»

    Хотя это не позволило использовать его в большинстве обычных автомобилей, оно идеально подходит для гибридной системы. Он использует электродвигатель рядом с бензиновым двигателем и переключается между бензином, электричеством или их комбинацией, в зависимости от условий. Газовый двигатель с циклом Аткинсона может управлять умеренным движением, когда это необходимо, но когда требуется дополнительная мощность, включается электродвигатель, чтобы увеличить его мощность.Гибриды, которые используют бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая содержит шкивы и ремень вместо шестерен, также поддерживают оптимальный уровень оборотов двигателя для мощности и эффективности.

    Объявление

    Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

    Содержание статьи

    Идея «мощность только при необходимости» лежит в основе малолитражных силовых установок с турбонаддувом, таких как двигатели Ford EcoBoost. Эти меньшие двигатели потребляют меньше топлива, чем более крупные, при умеренном дросселировании, но когда вам нужно больше мощности, включается турбонаддув, чтобы обеспечить ее.Тем не менее, они могут испытывать жажду, когда работает турбонагнетатель, в то время как электродвигатель гибрида не расходует топлива, когда он добавляет мощность.

    2,0-литровый 16-клапанный четырехцилиндровый двигатель DOHC i-VTEC по циклу Аткинсона с электродвигателем и литий-ионным аккумулятором развивает мощность 196 л.с. и 226 фунт-футов. крутящего момента

    Но не всем нужен гибрид, и Toyota представила новый двигатель в своем пикапе Tacoma 2016 года, который представляет собой еще один вариант. Двигатель работает нормально, когда требуется мощность, например, при ускорении.Но при постоянной скорости, когда не требуется полная мощность, фазы газораспределения переключаются на цикл Аткинсона для экономии топлива; переключатель работает плавно и не может быть обнаружен водителем. Двигатель также включает в себя два метода подачи топлива в двигатель, прямой впрыск и впрыск в порт, и использует один или оба метода по мере необходимости для каждого уровня требуемой мощности, от холодного запуска до буксировки, наряду с максимальной эффективностью в каждом из них.

    Это одна из многих стратегий экономии топлива, которые используют автопроизводители, наряду с такими вещами, как отключение цилиндров, многоскоростная трансмиссия, облегченная конструкция и улучшенная аэродинамика.Пока расход топлива остается проблемой, инженеры будут заняты.

    Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

    Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

    Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

    Спасибо за регистрацию!

    Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

    Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

    Комментарии

    Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, следит за комментариями. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

    Что такое двигатель цикла Аткинсона? Autoweek объясняет

    Все больше и больше производители используют двигатели, которые используют преимущества так называемого цикла Аткинсона для сгорания двигателей, особенно с гибридами.Прекрасным примером является Toyota Prius Prime, новинка 2017 года. Но что такое цикл Аткинсона и что он означает, если вы покупаете автомобиль с двигателем с циклом Аткинсона? Проще говоря, это регулировка фаз газораспределения по стандартному циклу Отто, который используется во всех современных бензиновых двигателях, чтобы сделать двигатель немного более эффективным.

    Цикл Отто состоит из четырех тактов (отсюда и термин «четырехтактный двигатель»):

    1. Такт впуска , когда поршень движется вниз из верхней мертвой точки с открытыми впускными клапанами и закрытыми выпускными клапанами, впуская воздух и доливаем немного топлива.
    2. Ход сжатия — все клапаны закрыты, и смесь топлива и воздуха сжимается, когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку. Вот где степень сжатия, скажем, 10: 1.
    3. Рабочий ход — все клапаны остались закрытыми, поршень находится в верхней мертвой точке, и свеча зажигания воспламеняет эту горячую сжатую топливно-воздушную смесь, заставляя поршень опускаться обратно.
    4. Наконец, такт выпуска , который открывает выпускные клапаны, когда поршень снова возвращается в верхнюю мертвую точку и выталкивает сгоревшие углеводороды.
      1. Цикл Аткинсона изменяет этот процесс, оставляя впускные клапаны открытыми в первые моменты такта сжатия, когда поршень движется к верхней мертвой точке, что эффективно снижает степень сжатия, скажем, с 10: 1 до примерно 8: 1 или около того. Эта регулировка снижает усилие на поршень во время рабочего хода.

        В цикле Отто часть силы во время рабочего хода идет на толкание поршня вниз, но создается большее усилие, чем необходимо.Эта дополнительная сила, по сути, является потраченной впустую энергии, регулировка цикла Аткинсона уменьшает эту потерянную энергию и тем самым делает двигатель более эффективным.

        У этого метода есть явный недостаток: меньшая мощность. Двигатель с циклом Аткинсона вырабатывает меньшую мощность, чем аналогичный блок с циклом Отто, поэтому конструкция более популярна среди гибридных моделей, которые стремятся к экономии топлива по сравнению с ускорением и имеют электродвигатели, которые могут компенсировать разницу.

        Дополнительное объяснение цикла Аткинсона можно найти в этом видео на сайте Engineering Explained.

        Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

        Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

        Как работает двигатель с циклом Аткинсона?

        В большинстве двигателей с искровым зажиганием с момента зарождения автомобилестроения использовался четырехтактный термодинамический цикл, разработанный в конце 19 века немецким инженером Николаусом Отто.Но в последние годы возросла популярность модифицированной версии этого цикла «Отто».

        Обычно известный как цикл «Аткинсона», он применялся во всех автомобилях с технологией Lexus Hybrid Drive и теперь используется в некоторых из последних высокопроизводительных моделей производителя, таких как Lexus RC F .

        Почему это так и в чем разница между этими двумя циклами?

        Цикл Отто

        Четырехтактные двигатели имеют четыре отдельные фазы в рамках традиционного цикла Отто, которые производятся двумя оборотами коленчатого вала и точной синхронизацией клапана и зажигания.Как видно из приведенной ниже анимации, это следующие фазы: 1) впуск, 2) сжатие, 3) сгорание и 4) выпуск. Каждый соответствует полному ходу поршня внутри цилиндра.

        Цикл начинается с хода поршня вниз, который втягивает смесь воздуха и испарившегося топлива через впускной канал в камеру сгорания. Ход поршня вверх сжимает эту смесь примерно до одной десятой ее объема, после чего она воспламеняется свечой зажигания.Этот взрыв заставляет поршень опускаться вниз, создавая тягу двигателя. При последнем обратном ходе цикла отработанные газы удаляются через выхлопное отверстие, так что процесс может начаться снова.

        Но хотя этот относительно простой цикл дает удовлетворительную выходную мощность, это не самый экономичный способ выработки энергии четырехтактным поршневым двигателем. Эта награда достается двигателям, работающим по циклу Аткинсона.

        Цикл Аткинсона

        Запатентованный в 1882 году британским инженером Джеймсом Аткинсоном, цикл Аткинсона значительно повысил топливную экономичность четырехтактного двигателя с искровым зажиганием за счет одной особенно гениальной модификации.

        Четыре основных фазы цикла Отто остались, но Аткинсон ввел новую временную последовательность для задержки закрытия впускного клапана во время такта сжатия. Удержание впускного клапана открытым немного дольше эффективно снижает рабочий объем двигателя во время впускного цикла, но сохраняет полную степень расширения при сгорании или рабочем такте.

        Проще говоря, цикл Аткинсона был разработан, чтобы минимизировать использование топлива во время такта впуска, но при этом использовать ту часть цикла, которая генерирует мощность.

        Как работает современный двигатель с циклом Аткинсона

        В двигателе первоначальной разработки Джеймса Аткинсона использовались сложные механические связи для создания различных соотношений ходов поршня при одном и том же обороте коленчатого вала. Несмотря на то, что эта конструкция была эффективной и невероятно умной, она не была рентабельной для массового производства. Более того, преимущества в топливной эффективности могли быть достигнуты только за счет некоторой мощности — в результате уменьшенного рабочего объема двигателя во время такта впуска. Из-за этих проблем гениальный цикл Аткинсона был в значительной степени забыт на протяжении большей части столетия.

        Перенесемся в середину 1990-х, и у инженеров Toyota был момент, когда они поняли, что теперь они могут создать самую важную функцию экономии топлива двигателя с циклом Аткинсона — отложенное закрытие впускного клапана во время такта сжатия. — немеханическими средствами. Это стало возможным благодаря новой технологии изменения фаз газораспределения, которая использовала гидравлику для управления положением распределительного вала и изменения фаз впускных клапанов.

        Между тем появившаяся технология гибридных приводов оказалась идеальным средством решения характерной для Аткинсона нехватки мощности.Электродвигатели с батарейным питанием использовались для помощи бензиновому двигателю, когда это было необходимо, но также обеспечивали независимый источник мотивации. В конце концов, самый эффективный метод экономии топлива — это вообще не запускать двигатель!

        Мощность и эффективность

        Первым серийным автомобилем с имитацией клапана типа Аткинсона и гибридной трансмиссией была Toyota Prius 1997 года, в то время как Lexus впервые применил эту технологию в RX 400h 2005 года. Было так, что каждая последующая модель с технологией Toyota Hybrid Synergy Drive или Lexus Hybrid Drive использовала один и тот же цикл и архитектуру экономии топлива.

        Дальнейшее развитие этой технологии последовательности клапанов происходит в новом высокопроизводительном, но совместимом с выбросами Lexus RC F . В двигателе V8 мощностью 471 л.с. в этом купе (см. Выше) используется новый двигатель VVT-iE с регулируемыми фазами газораспределения, позволяющий незаметно переключаться между циклами сгорания — более экономичный цикл Аткинсона во время круиза и традиционный цикл Отто для обеспечения захватывающей мощности.

        Кто бы мог подумать, что технология двигателей, которой более 130 лет, может позволить современному водителю Lexus съесть свой пирог и съесть его?

        Car Throttle объясняет в своем собственном стиле, как работают циклы Отто и Аткинсона в своем обзоре RC F.Посмотрите ниже.

        Как работает цикл Аткинсона

        Патент Аткинсона в США (номер 367 496, для нас, фанатов патентов) довольно прост: около тысячи слов текста и несколько полезных диаграмм. Или вы можете просто прочитать это объяснение, которое намного остроумнее любого патента.

        В наши дни наиболее распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный двигатель с циклом Отто, в котором поршень поднимается и опускается внутри цилиндра, а искра воспламеняет смесь газа и воздуха.То же самое и с двигателем с циклом Аткинсона, поэтому вот краткое описание процесса:

        Такт всасывания: Всасывает воздух и топливо в цилиндр

        Ход сжатия: Сдавливает смесь, поэтому, когда искра погаснет, она будет взрыв — большое время

        Мощность или ход расширения: Использует силу, создаваемую взрывом, для перемещения поршня вниз по цилиндру

        Ход выхлопа: Выталкивает неприятные остатки процесса сгорания из цилиндра

        В В двигателе с циклом Отто это делается за два оборота коленчатого вала: впуск / зажигание, затем мощность / выпуск.В исходный двигатель Аткинсона изобретатель добавил пару рычагов, чтобы все четыре хода могли быть выполнены за один оборот коленчатого вала.

        Это само по себе повысило бы эффективность, но у Аткинсона была другая реализация: если бы компрессия в цилиндре была понижена, а рабочий ход был длиннее, чем такт впуска, двигатель работал бы более эффективно. Чтобы повернуть двигатель, который вращает колеса и заставляет машину двигаться, потребуется меньше топлива.

        Представьте себе цилиндр и поршень.На такте впуска поршень не движется полностью вниз по цилиндру. Впускной клапан, через который воздух и топливо попадают в цилиндр, не пропускает столько смеси в цилиндр. Меньшее количество смеси требует меньшего сжатия. Поршень движется обратно вверх для такта сжатия, и наверху смесь воспламеняется. Бум! Сила направляет поршень обратно вниз по валу цилиндра в рабочем такте, на этот раз полностью вниз, чтобы использовать все силы, генерируемые сгоранием.Затем поршень движется обратно вверх, чтобы удалить мусор для такта выпуска. Да да! Четыре такта, меньше топлива!

        Конечно, вы, умный читатель, наверное, поняли, что меньшее количество топлива и меньшая компрессия означают меньшую мощность. Ты прав. Несмотря на то, что поршню позволяют перемещаться дальше вниз во время рабочего такта, чем во время такта впуска, он не будет генерировать такую ​​большую мощность, как в двигателе с более высокой степенью сжатия и более богатой газовой смесью.

        Другая проблема, связанная с этим двигателем, заключается в том, что он требует большого количества дополнительных деталей, что усложняет сборку, не говоря уже о том, что это дорого.Бедному Аткинсону пришлось добиться всей этой эффективности с помощью пружин, вибрирующих звеньев и раскаленной трубки зажигания, что звучит как отличное название для группы. Современным инженерам это намного проще.

        Почему Toyota использует двигатели цикла Аткинсона?

        До конца 20 века большинство серийных автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием, использовали традиционный четырехтактный поршневой цикл типа Отто.

        Как следует из названия, эти четырехтактные двигатели имеют четыре отдельные фазы в одном цикле — впуск, сжатие, сгорание и выпуск — и каждая фаза соответствует полному ходу поршня внутри цилиндра.

        Цикл начинается с хода поршня вниз, при котором смесь воздуха и испаренного топлива втягивается через отверстие впускного клапана в камеру сгорания. Ход поршня вверх сжимает эту смесь примерно до одной десятой ее объема, после чего она воспламеняется свечой зажигания. Этот взрыв заставляет поршень опускаться вниз, создавая тягу двигателя. При последнем обратном ходе цикла отработанные газы удаляются через выпускной клапан, так что процесс может начаться снова.

        Этот относительно простой термодинамический цикл имеет равные степени сжатия и расширения в каждом цилиндре. Но хотя он дает удовлетворительную отдачу от любого заданного рабочего объема, цикл Отто не является самым экономичным способом выработки энергии.

        В 1882 году британский инженер Джеймс Аткинсон разработал и запатентовал модифицированный четырехтактный цикл, в котором для повышения эффективности использовался ход поршня переменной длины и задержка закрытия впускного клапана.

        Несмотря на то, что эта конструкция была эффективной и невероятно умной, она не подходила для массового производства с финансовой точки зрения.Для достижения разной длины хода за один оборот коленчатого вала требовались сложные механические рычаги, в то время как преимущества в эффективности могли быть достигнуты только за счет некоторой мощности. Из-за этих проблем гениальный дизайн Аткинсона был в значительной степени забыт на протяжении большей части 100 лет.

        Однако с внедрением технологии изменения фаз газораспределения инженеры Toyota поняли, что они могут обеспечить наиболее важное и экономичное качество цикла Аткинсона — отложенное закрытие впускного клапана во время такта сжатия — за счет отсутствия механические средства; гидравлическое управление положением распредвала.

        Это открытие позволило Toyota построить первый в мире двигатель с циклом Отто с имитацией клапана типа Аткинсона для значительного повышения топливной экономичности. Известный внутри как 1NR-FXE, 1,5-литровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель был установлен в Toyota Prius 1997 года в сочетании с фантастической новой гибридной системой Toyota (теперь известной как Hybrid Synergy Drive).

        Использование электродвигателя для помощи бензиновому двигателю позволило решить проблему нехватки мощности цикла Аткинсона, но также предоставило независимый источник мотивации для того, чтобы двигатель можно было выключить, когда это возможно.В конце концов, самый эффективный метод экономии топлива — это вообще не запускать двигатель!

        Эта комбинация моделируемого двигателя с циклом Аткинсона и гибридной электрической трансмиссии оказалась настолько успешной, что каждая бензиново-электрическая гибридная модель Toyota и Lexus, производимая после Prius первого поколения, использовала такую ​​же экономичную архитектуру.

        Анимированные двигатели — Аткинсон

        Двигатель Аткинсона

        Двигатель Аткинсона по сути является четырехтактным двигателем Отто. с различными способами соединения поршня с коленчатый вал.

        Продуманное расположение рычагов позволяет двигателю Аткинсона поршень через все четыре хода всего за один оборот основного коленчатый вал, а ходы допускаются разной длины.

        Конструкция исключает необходимость в отдельном кулачковом валу. Прием (если бывшего в употреблении), выпускной кулачок и кулачки зажигания расположены на главном коленчатом валу. На моей иллюстрации показан только выпускной кулачок.


        Отклонение от правильного цикла Аткинсона

        С тех пор, как эта страница была впервые опубликована, я многое узнал о Двигатель Аткинсона.Посетители этого сайта изначально подсказали мне, что побудило меня прочитать еще немного.

        Этот рисунок точно соответствует размерам двигателя модели , описан в превосходной книге: Создание цикла Аткинсона Двигатель . В этой конструкции впуск и выпуск удары кажутся длиннее, чем удары сжатия и мощности. Его не ясно, было ли это намеренно; Подозреваю, что модель Дизайнера больше интересовала связь, чем тепловой цикл.

        В цикле Аткинсона и мощность и выхлоп ходы длиннее, чем такты впуска и сжатия. 8 Начав с небольшого начального заряда и позволив ему расшириться до больший объем, чем он занимал изначально, большая степень топлива эффективность реализована.

        Аткинсон разработал более одного двигателя, чтобы извлечь выгоду из этого важного имущество. Я надеюсь, что когда-нибудь получу лучшую анимацию для них всех.

        Для получения дополнительной информации об Аткинсоне и всех двигателях внутреннего сгорания я настоятельно рекомендую рекомендую Lyle Cummins Internal Fire .


        Toyota Prius и цикл Аткинсона

        Количество посетителей пришло на эту страницу, прочитав где-то что популярный гибридный автомобиль Toyota , Prius , использует цикл Аткинсона двигатель. Я не знаю, откуда взялось это утверждение, но я сомневаюсь, что В двигателе Prius используется рычажный механизм, показанный выше.

        Можно создать такой же эффект, как у Аткинсона. цикл путем изменения фаз газораспределения на обычном Otto four тактный двигатель.Я действительно должен проиллюстрировать это, но пока я надеюсь, что следующего объяснения будет достаточно:

        Кулачок используется как на впускных, так и на выпускных клапанах (в отличие от моих четырех штриховой рисунок). Кулачок впускного клапана предназначен для удержания впускной клапан открыт на больше , чем на один ход:

        • Впускной такт начинается как обычно, сначала цилиндр топливно-воздушной смеси.
        • Когда поршень начинает движение вверх, впускной клапан остается открытым .Поршень перекачивает часть свежей топливной смеси. обратно во впускной канал. Чистый эффект точно такой же, как если такт впуска был укорочен.
        • Впускной клапан закрывается после того, как поршень немного сдвинулся. заданная часть этого хода. Сжатия нет фактически начать до этого момента, эффективно сокращая такт сжатия, чтобы соответствовать укороченному такту впуска.
        • Такты мощности и выхлопа остаются такими же, как у четырехтактного, используя почти всю длину хода поршня.

        Возможно, именно так работает двигатель Prius , но я так не иметь авторитетной ссылки. На сайте Toyota говорится, что Prius использует VVT-i или Variable Valve Timing с Разведка 9 .

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *