Ο κύκλος Άτκινσον στην πράξη. Μηχανή κύκλου Atkinson

2024 Συγγραφέας: Erin Ralphs | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-19 13:54

Το ICE χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα εδώ και έναν αιώνα. Γενικά, η αρχή λειτουργίας τους δεν έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές από την έναρξη της παραγωγής. Επειδή όμως αυτός ο κινητήρας έχει μεγάλο αριθμό ελλείψεων, οι μηχανικοί δεν σταματούν να εφευρίσκουν καινοτομίες για τη βελτίωση του κινητήρα. Ας στραφούμε σε ένα από αυτά, που ονομάζεται κύκλος Άτκινσον. Σήμερα μπορείτε να ακούσετε ότι χρησιμοποιείται σε ορισμένες μηχανές. Τι είναι όμως και πώς γίνεται καλύτερος ο κινητήρας με αυτό;

Κύκλος Atkinson

Nikolaus Otto, μηχανικός από τη Γερμανία, πρότεινε το 1876 έναν κύκλο αποτελούμενο από:

• inlet;
• συμπίεση;
• εγκεφαλικό;
• έκδοση.

Και μια δεκαετία αργότερα, ο Άγγλος εφευρέτης Τζέιμς Άτκινσον το ανέπτυξε. Ωστόσο, έχοντας κατανοήσει τις λεπτομέρειες, μπορούμε να ονομάσουμε τον κύκλο Άτκινσον εντελώς πρωτότυπο.

Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ποιοτικά διαφορετικοί. Εξάλλου, ο στροφαλοφόρος άξονας έχει μετατοπισμένα σημεία στερέωσης, έτσι ώστε η απώλεια ενέργειας λόγω τριβής να μειώνεται και να αυξάνεται ο λόγος συμπίεσης.

Έχει επίσης άλλες φάσεις διανομής αερίου. Σε έναν συμβατικό κινητήρα, το έμβολο κλείνει αμέσως μετά το πέρασμα του νεκρού σημείου. Ο κύκλος Άτκινσον έχει διαφορετικό σχήμα. Εδώ, η διαδρομή είναι σημαντικά μεγαλύτερη, αφού η βαλβίδα κλείνει μόνο στα μισά του εμβόλου μέχρι το πάνω νεκρό σημείο (όπου, σύμφωνα με τον Otto, λαμβάνει χώρα ήδη συμπίεση).

Θεωρητικά, ο κύκλος Atkinson είναι περίπου δέκα τοις εκατό πιο αποτελεσματικός από τον Otto. Ωστόσο, για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν χρησιμοποιήθηκε στην πράξη λόγω του γεγονότος ότι είναι σε θέση να λειτουργεί στον τρόπο λειτουργίας μόνο σε υψηλές ταχύτητες. Επιπλέον, χρειάζεται ένας μηχανικός υπερσυμπιεστής, με τον οποίο όλα αυτά αποκαλούνται μερικές φορές «κύκλος Atkinson-Miller». Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι μαζί του χάθηκαν τα πλεονεκτήματα της εν λόγω ανάπτυξης.

Επομένως, στα επιβατικά αυτοκίνητα, ένας τέτοιος κύκλος Atkinson δεν χρησιμοποιήθηκε σχεδόν ποτέ στην πράξη. Αλλά σε υβριδικά μοντέλα, όπως το Toyota Prius, οι κατασκευαστές άρχισαν να το χρησιμοποιούν ακόμη και σε σειρά. Αυτό κατέστη δυνατό λόγω της ειδικής λειτουργίας αυτών των τύπων κινητήρων: σε χαμηλή ταχύτητα, το αυτοκίνητο κινείται λόγω ηλεκτρικής πρόσφυσης και μόνο κατά την επιτάχυνση μεταβαίνει σε μονάδα βενζίνης.

Διανομή αερίου

Ο πρώτος κινητήρας κύκλου Atkinson είχε έναν ογκώδη μηχανισμό διανομής αερίου που έκανε πολύ θόρυβο. Αλλά όταν, χάρη στην ανακάλυψη του Αμερικανού Charles Knight, αντί για τις συνήθεις ενεργοποιημένες βαλβίδες, άρχισαν να χρησιμοποιούν ειδικά καρούλια με τη μορφή ενός ζευγαριού μανικιών που ήταν τοποθετημένα μεταξύ του κυλίνδρου και του εμβόλου, ο κινητήρας σχεδόν σταμάτησε να κάνει θόρυβο.. Ωστόσο, η πολυπλοκότητατο σχέδιο που χρησιμοποιήθηκε ήταν αρκετά ακριβό, αλλά στις γνωστές μάρκες αυτοκινήτων, οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων ήταν πρόθυμοι να πληρώσουν για μια τέτοια άνεση.

Ωστόσο, ήδη στη δεκαετία του '30, μια τέτοια βελτίωση εγκαταλείφθηκε, επειδή οι κινητήρες ήταν βραχύβιοι και η κατανάλωση βενζίνης και λαδιού ήταν πολύ υψηλή.

Οι εξελίξεις του κινητήρα προς αυτή την κατεύθυνση είναι γνωστές ακόμη και σήμερα - ίσως οι μηχανικοί μπορέσουν να απαλλαγούν από τις αδυναμίες του μοντέλου Charles Knight και να επωφεληθούν από τα οφέλη.

Καθολικό μοντέλο του μέλλοντος

Επί του παρόντος, πολλοί κατασκευαστές αναπτύσσουν κινητήρες γενικής χρήσης, οι οποίοι θα συνδυάζουν την ισχύ των μονάδων βενζίνης και την εξαιρετική πρόσφυση και απόδοση των κινητήρων ντίζελ.

Από αυτή την άποψη, το γεγονός ότι οι μονάδες βενζίνης με άμεσο ψεκασμό καυσίμου έχουν φτάσει σε υψηλή αναλογία συμπίεσης περίπου δεκατρείς έως δεκατέσσερις μονάδες (για κινητήρες ντίζελ αυτό το επίπεδο είναι λίγο περισσότερο από δεκαεπτά έως δεκαεννέα) αποδεικνύει επιτυχημένα βήματα σε αυτό κατεύθυνση. Λειτουργούν ακόμη και με τον ίδιο τρόπο όπως οι μονάδες ανάφλεξης με συμπίεση. Μόνο το μείγμα εργασίας πρέπει να καίγεται τεχνητά με ένα κερί.

Σε πειραματικά μοντέλα, η συμπίεση είναι ακόμη μεγαλύτερη - έως και δεκαπέντε ή δεκαέξι μονάδες. Αλλά μέχρι την αυτανάφλεξη, το επίπεδο δεν φτάνει. Αντίθετα, το μπουζί σβήνει κατά τη διάρκεια σταθερής κίνησης, επιτρέποντας στον κινητήρα να μεταβεί σε λειτουργία τύπου ντίζελ και να καταναλώνει λιγότερο καύσιμο.

Η καύση ελέγχεται από ηλεκτρονικά, κάνοντας ρυθμίσεις ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες.

Οι προγραμματιστές το ισχυρίζονται αυτόαυτός ο κινητήρας είναι πολύ οικονομικός. Ωστόσο, δεν έγινε αρκετή έρευνα για μαζική παραγωγή.

Μεταβλητή αναλογία συμπίεσης

Ο δείκτης είναι πολύ σημαντικός. Εξάλλου, η ισχύς, η απόδοση και η οικονομία εξαρτώνται άμεσα από τον υψηλό λόγο συμπίεσης. Φυσικά, δεν μπορεί να αυξηθεί επ' αόριστον. Ως εκ τούτου, εδώ και αρκετό καιρό, η ανάπτυξη έχει σταματήσει. Διαφορετικά, υπήρχε κίνδυνος έκρηξης, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε ζημιά στον κινητήρα.

Αυτός ο δείκτης αντικατοπτρίζεται ιδιαίτερα στους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες. Εξάλλου, θερμαίνονται πιο έντονα, και επομένως το ποσοστό της πιθανότητας έκρηξης είναι πολύ υψηλότερο εδώ. Ως εκ τούτου, ο λόγος συμπίεσης μερικές φορές πρέπει να μειωθεί, γεγονός που, φυσικά, μειώνει την απόδοση του κινητήρα.

Ιδανικά, η αναλογία συμπίεσης θα πρέπει να αλλάζει ομαλά ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας και το φορτίο. Υπήρξαν πολλές εξελίξεις, αλλά είναι όλες πολύ περίπλοκες και ακριβές.

θρυλικό Saab

Τα καλύτερα αποτελέσματα πέτυχε η Saab όταν το 2000 κυκλοφόρησε έναν πεντακύλινδρο κινητήρα, ο οποίος, με 1,6 λίτρα όγκου, απέδιδε περίπου διακόσια είκοσι πέντε άλογα. Αυτό το επίτευγμα εξακολουθεί να φαίνεται απίστευτο σήμερα.

Ο κινητήρας χωρίζεται στα δύο, όπου τα μέρη συνδέονται μεταξύ τους με αρθρωτό τρόπο. Ο στροφαλοφόρος άξονας, οι μπιέλες και τα έμβολα βρίσκονται από κάτω και οι κύλινδροι με κεφαλές βρίσκονται στην κορυφή. Ο υδραυλικός κινητήρας μπορεί να γείρει το μονομπλόκ με κυλίνδρους και κεφαλές, αλλάζοντας τον λόγο συμπίεσης όταν ο συμπιεστής μετάδοσης κίνησης είναι ενεργοποιημένος. Παρά την αποτελεσματικότητα,Η ανάπτυξη χρειάστηκε επίσης να καθυστερήσει λόγω του υψηλού κόστους κατασκευής.

Πιο εύκολο και πιο προσβάσιμο

Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο κινητήρας κύκλου Atkinson έχει παίξει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση του μηχανισμού του κινητήρα στο μέλλον. Φαίνεται ότι οι βελτιώσεις, βασισμένες η μία στην άλλη, θα οδηγήσουν τελικά τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στον βέλτιστο τρόπο λειτουργίας.