Enjin. Verskille tussen Otto- en Atkinson-siklusse
Vir 'n geruime tyd het die term "Atkinson ekonomie siklus-enjin" al hoe meer algemeen geword. Wat is hierdie siklus en hoekom verminder dit brandstofverbruik?
Die mees algemene vierslag-petrolenjins werk vandag op die sogenaamde Otto-siklus, ontwikkel aan die einde van die XNUMXste eeu deur die Duitse uitvinder Nikolaus Otto, die ontwerper van een van die eerste suksesvolle wederkerende binnebrandenjins. Die kern van hierdie siklus bestaan uit vier hale wat in twee omwentelinge van die krukas uitgevoer word: die inlaatslag, die kompressieslag, die werkslag en die uitlaatslag.
Aan die begin van die inlaatslag gaan die inlaatklep oop, waardeur die lug-brandstofmengsel uit die inlaatspruitstuk ingetrek word deur die suier terug te trek. Voor die aanvang van die kompressieslag, sluit die inlaatklep en die suier wat na die kop terugkeer, druk die mengsel saam. Wanneer die suier sy piekposisie bereik, word die mengsel deur 'n elektriese vonk aangesteek. Die gevolglike warm uitlaatgasse sit uit en druk die suier, wat sy energie daaraan oordra, en wanneer die suier so ver as moontlik van die kop af is, gaan die uitlaatklep oop. Die uitlaatslag begin met die terugvoersuier wat die uitlaatgasse uit die silinder en in die uitlaatspruitstuk druk.
Ongelukkig word nie al die energie in die uitlaatgasse tydens die kragslag gebruik om die suier te druk nie (en, deur die verbindingsstang, om die krukas te draai nie). Hulle is steeds onder hoë druk wanneer die uitasemklep aan die begin van die uitasemslag oopmaak. Ons kan hieroor leer wanneer ons die geraas hoor wat gemaak word deur 'n motor met 'n stukkende knaldemper – dit word veroorsaak deur die vrystelling van energie in die lug. Dit is hoekom tradisionele petrolenjins slegs sowat 35 persent doeltreffend is. As dit moontlik was om die slag van die suier in die werkslag te verhoog en hierdie energie te gebruik ...
Hierdie idee het by die Engelse uitvinder James Atkinson gekom. In 1882 het hy 'n enjin ontwerp waarin die kragslag langer as die kompressieslag was, te danke aan 'n komplekse stelsel van drukpers wat die suiers met die krukas verbind. As gevolg hiervan, aan die begin van die uitlaatslag, was die druk van die uitlaatgasse feitlik gelyk aan atmosferiese druk, en hul energie is ten volle gebruik.
Die redaksie beveel aan:
Borde. Wag bestuurders vir 'n rewolusie?
Tuisgemaakte maniere van winter ry
Betroubare baba vir min geld
So hoekom is Atkinson se idee nie meer algemeen gebruik nie, en hoekom gebruik binnebrandenjins die minder doeltreffende Otto-siklus vir meer as 'n eeu? Daar is twee redes: een is die kompleksiteit van die Atkinson-enjin, en die ander - en nog belangriker - hoe minder krag dit van 'n verplasingseenheid ontvang.
Aangesien daar egter meer en meer aandag aan brandstofverbruik en die impak van motorisering op die omgewing gegee is, is die hoë doeltreffendheid van die Atkinson-enjin onthou, veral teen medium spoed. Sy konsep was 'n uitstekende oplossing, veral in hibriede voertuie, waarin die elektriese motor kompenseer vir die gebrek aan krag, veral wat nodig is wanneer wegspring en versnel.
Dit is hoekom die aangepaste Atkinson-siklusenjin in die eerste massavervaardigde hibriede motor, die Toyota Prius, en toe in alle ander Toyota- en Lexus-hibrieders gebruik is.
Wat is 'n gewysigde Atkinson-siklus? Hierdie slim oplossing het die Toyota-enjin die klassieke, eenvoudige ontwerp van konvensionele vierslag-enjins laat behou, en die suier beweeg dieselfde afstand op elke slag, die effektiewe slag is langer as die kompressieslag.
Trouens, dit moet anders gesê word: die effektiewe kompressie-siklus is korter as die werksiklus. Dit word bereik deur die sluiting van die inlaatklep, wat kort na die begin van die kompressieslag toemaak, te vertraag. So word 'n deel van die lug-brandstofmengsel na die inlaatspruitstuk teruggekeer. Dit het twee gevolge: die hoeveelheid uitlaatgasse wat geproduseer word wanneer dit verbrand word, is kleiner en kan ten volle uitsit voor die begin van die uitlaatslag, wat al die energie na die suier oordra, en minder energie word benodig om minder mengsel saam te pers, wat verminder interne enjinverliese. Deur hierdie en ander oplossings te gebruik, kon die vierdegenerasie Toyota Prius-aandrywingenjin 'n termiese doeltreffendheid van soveel as 41 persent behaal, wat voorheen slegs van dieselenjins beskikbaar was.
Die skoonheid van die oplossing is dat die vertraging in die sluiting van die inlaatkleppe nie groot ontwerpveranderinge vereis nie – dit is genoeg om 'n elektronies beheerde meganisme te gebruik om die kleptydreëling te verander.
En indien wel, is dit moontlik en omgekeerd? Wel, natuurlik; natuurlik! Veranderlike dienssiklusenjins word al 'n geruime tyd vervaardig. Wanneer kragaanvraag laag is, soos wanneer jy op rustige paaie ry, werk die enjin op die Atkinson-siklus vir lae brandstofverbruik. En wanneer beter werkverrigting vereis word – van hoofligte of verbysteek – skakel dit oor na die Otto-siklus, met behulp van al die beskikbare dinamika. Hierdie 1,2-liter turbo-aangejaagde direkte-inspuiting-enjin word in byvoorbeeld die Toyota Auris en die nuwe Toyota C-HR stadsnutsvoertuig gebruik. Dieselfde tweeliter-enjin word op die Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t en RC 200t gebruik.
