Cykl Atkinsona w praktyce. Silnik cyklu Atkinsona

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:17

ICE są używane w samochodach od stulecia. Generalnie ich zasada działania nie uległa większym zmianom od początku produkcji. Ale ponieważ ten silnik ma wiele wad, inżynierowie nie przestają wymyślać innowacji, aby ulepszyć silnik. Przejdźmy do jednego z nich, który nazywa się cyklem Atkinsona. Dziś można usłyszeć, że jest używany w niektórych maszynach. Ale co to jest i jak silnik staje się dzięki temu lepszy?

Cykl Atkinsona

Nikolaus Otto, inżynier z Niemiec, zaproponował w 1876 roku cykl składający się z:

• wlot;
• kompresja;
• skok;
• zwolnij.

Dekadę później opracował ją angielski wynalazca James Atkinson. Jednak po zrozumieniu szczegółów możemy nazwać cykl Atkinsona całkowicie oryginalnym.

Silniki spalinowe są jakościowo różne. W końcu wał korbowy ma przesunięte punkty mocowania, dzięki czemu straty energii tarcia są zmniejszone, a stopień sprężania zwiększony.

Ma również inne fazy dystrybucji gazu. W konwencjonalnym silniku tłok zamyka się natychmiast po przejściu martwego punktu. Cykl Atkinsona ma inny schemat. Tutaj skok jest znacznie dłuższy, ponieważ zawór zamyka się dopiero w połowie wysokości tłoka do górnego martwego punktu (gdzie według Otto następuje już sprężanie).

Teoretycznie cykl Atkinsona jest około dziesięć procent bardziej wydajny niż Otto. Jednak przez długi czas nie był używany w praktyce ze względu na to, że jest w stanie funkcjonować w trybie pracy tylko przy dużych prędkościach. Dodatkowo potrzebna jest mechaniczna sprężarka, dzięki której wszystko to jest czasami nazywane „cyklem Atkinsona-Millera”. Okazało się jednak, że wraz z nim przepadły zalety omawianego rozwoju.

Dlatego w samochodach osobowych taki cykl Atkinsona prawie nigdy nie był stosowany w praktyce. Ale w modelach hybrydowych, takich jak Toyota Prius, producenci zaczęli go używać nawet seryjnie. Stało się to możliwe dzięki specyficznej pracy tego typu silników: przy niskiej prędkości samochód porusza się dzięki trakcji elektrycznej i dopiero podczas przyspieszania przełącza się na jednostkę benzynową.

Dystrybucja gazu

Pierwszy silnik Atkinsona miał nieporęczny mechanizm dystrybucji gazu, który wydawał dużo hałasu. Ale kiedy dzięki odkryciu amerykańskiego Charlesa Knighta zamiast zwykłych zaworów uruchamianych zaczęto stosować specjalne szpule w postaci pary tulei, które były umieszczone między cylindrem a tłokiem, silnik prawie przestał hałasować.. Jednak złożonośćzastosowany projekt był dość drogi, ale w prestiżowych markach samochodowych właściciele samochodów byli skłonni zapłacić za taką wygodę.

Jednak już w latach trzydziestych zrezygnowano z takiej poprawy, ponieważ silniki były krótkotrwałe, a zużycie benzyny i oleju zbyt wysokie.

Rozwój silników w tym kierunku jest znany nawet dzisiaj - być może inżynierowie będą w stanie pozbyć się mankamentów modelu Charles Knight i skorzystać z jego zalet.

Uniwersalny model przyszłości

Obecnie wielu producentów opracowuje silniki uniwersalne, które połączą moc jednostek benzynowych z doskonałą trakcją i wydajnością silników wysokoprężnych.

W tym względzie fakt, że jednostki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem paliwa osiągnęły wysoki stopień sprężania około trzynastu do czternastu jednostek (w przypadku silników wysokoprężnych poziom ten wynosi nieco ponad siedemnaście do dziewiętnastu) dowodzi sukcesu w tym zakresie. kierunek. Działają nawet w taki sam sposób, jak jednostki z zapłonem samoczynnym. Jedynie mieszankę roboczą należy sztucznie podpalić świecą.

W modelach eksperymentalnych kompresja jest jeszcze wyższa - do piętnastu lub szesnastu jednostek. Ale do samozapłonu poziom nie osiąga. Zamiast tego świeca zapłonowa wyłącza się podczas równomiernego ruchu, pozwalając silnikowi przełączyć się w tryb podobny do oleju napędowego i zużywać mniej paliwa.

Spalanie jest kontrolowane przez elektronikę, dokonując regulacji w zależności od warunków zewnętrznych.

Programiści twierdzą, żeten silnik jest bardzo ekonomiczny. Jednak nie przeprowadzono wystarczających badań dla masowej produkcji.

Zmienny współczynnik kompresji

Wskaźnik jest bardzo ważny. W końcu moc, wydajność i ekonomia są bezpośrednio zależne od wysokiego stopnia sprężania. Oczywiście nie można go zwiększać w nieskończoność. Dlatego od jakiegoś czasu rozwój się zatrzymał. W przeciwnym razie istniało ryzyko detonacji, która mogłaby doprowadzić do uszkodzenia silnika.

Ten wskaźnik jest szczególnie widoczny w silnikach z doładowaniem. W końcu nagrzewają się mocniej, dlatego procent prawdopodobieństwa detonacji jest tutaj znacznie wyższy. Dlatego czasami trzeba zmniejszyć stopień sprężania, co oczywiście zmniejsza sprawność silnika.

W idealnym przypadku stopień kompresji powinien zmieniać się płynnie w zależności od trybu pracy i obciążenia. Było wiele zmian, ale wszystkie są zbyt skomplikowane i drogie.

Legendarny Saab

Najlepsze wyniki osiągnął Saab, kiedy w 2000 roku wypuścił pięciocylindrowy silnik, który przy pojemności 1,6 litra dał około dwustu dwudziestu pięciu koni. To osiągnięcie nadal wydaje się niesamowite.

Silnik jest podzielony na dwie części, w których części są połączone ze sobą na zawiasach. Wał korbowy, korbowody i tłoki znajdują się poniżej, a cylindry z głowicami znajdują się u góry. Napęd hydrauliczny jest w stanie przechylić monoblok z cylindrami i głowicami, zmieniając stopień sprężania przy włączonej sprężarce napędowej. Pomimo całej skuteczności,rozwój również musiał zostać opóźniony z powodu wysokich kosztów budowy.

Łatwiejsze i bardziej dostępne

W związku z tym możemy stwierdzić, że silnik cyklu Atkinsona odegrał znaczącą rolę w ulepszeniu mechanizmu motorycznego w przyszłości. Wydaje się, że usprawnienia, oparte na sobie, w końcu doprowadzą silnik spalinowy do optymalnego trybu pracy.