1882년 James Atkinson은 가솔린 또는 오토 사이클 엔진을 기반으로 엔진을 설계했습니다. 초기 목표는 특허를 내지 않고도 XNUMX행정 가솔린 엔진을 제조할 수 있도록 하는 것이었습니다. 앳킨슨 사이클. 자동차 분야에서 별로 관련이 없었고 지금까지 거의 역사적인 일화로 남아 있었지만...
하이브리드 엔진의 등장과 함께 엔진 효율 연소, Atkinson 주기는 배경에서 수년 후에 다시 한 번 주인공이 되었습니다. 그리고 이러한 엔진은 더 높은 압축비를 달성하기 때문에 기존의 오토 사이클보다 더 효율적입니다. 그게 더 좋아진다 열역학적 성능, 가솔린이 고도로 압축되어 더 일찍 폭발하지만(뭔가 부정적인 것).
Atkinson Cycle 엔진은 어떻게 작동합니까?
롯 앳킨슨 사이클 엔진 그들은 Otto 사이클과 동일한 연료, 즉 기존 가솔린 엔진으로 작동합니다. 또한 내연 기관이기도 하며 일반 엔진과 같은 여러 스트로크와 3 행정 Atkinson 사이클 엔진과 같은 좀 더 "이국적인"엔진으로 제공됩니다. 후자는 기본적으로 2가 4번 작동하고 세 번째가 배기 가스로 작동하는 XNUMX기통 엔진입니다.
앳킨슨 사이클 엔진의 차이점은 그들은 더 효율적입니다, 연료를 더 잘 사용하기 때문에 더 나은 소비 수치를 제공할 수 있습니다(Otto에 비해 더 적은 전력을 제공하는 비용으로). 사이클 자체에 관해서는 차이가 압축 단계의 중간 정도에 있습니다.
그 단계에서 흡기 밸브는 특수 캠축에 의해 열린 상태로 유지됩니다. 압축으로 인한 손실을 이용합니다. 엔진 실린더 내부의 혼합물.
즉, XNUMX단계 4행정 엔진 흡기, 압축, 팽창 및 배기는 동일하지만 압축 시 흡기 밸브의 닫힘이 지연됩니다. 장점은 실린더 내부의 공기-연료 혼합물을 압축하는 데 필요한 에너지를 줄이고 압축비를 오토 사이클 엔진에 비해 약 50% 정도 변화시킨다는 점이다.
Atkinson 사이클 엔진의 압축 단계에는 다음이 있습니다. 약 8:1의 압축비. 그 이유는 이 관계에 대한 계산 흡기 밸브가 닫히는 순간부터 고려되며 팽창 비율은 13:1입니다. 이 비대칭은 한편으로는 실린더를 채우는 데 유리하고 다른 한편으로는 가스 역류로 인한 손실을 줄입니다.
앞서 말했듯이 앳킨슨 사이클 엔진의 출력은 기존 가솔린 엔진보다 낮다. 그러나 효율성은 다음과 같이 전기 모터와 결합할 수 있습니다. 하이브리드 차량, 예, Atkinson 사이클 엔진을 사용하는 것을 보상합니다.
Atkinson Cycle을 사용한 브랜드
Atkinson 사이클 엔진은 하이브리드 차량에 전기 모터와 결합된 가솔린 엔진을 포함하는 브랜드에서 점점 인기를 얻고 있습니다. 약간 마르 카스 레코 노시 다스 이러한 유형의 아키텍처를 사용하는 것은 다음과 같습니다.
혼다
일본 회사 혼다, 일부 하이브리드 모델에 Atkinson 사이클 엔진을 채택한 대형 제조업체 중 하나입니다. 예를 들어, 현재 사용 중인 모델 중 하나는 Hond CR-V입니다. 목록에 있는 다른 모델은 하이브리드 Accord 또는 Fit입니다.
포드
인기있는 미국 자동차 제조업체와 체인 작업의 이데올로기는 하이브리드에 Atkinson 사이클 엔진을 사용했습니다. 포드 C 맥스, 포드 이스케이프, 퓨전 또는 매버릭.
마즈다
일부 전기 및 일부 Atkinson 사이클 가솔린으로 하이브리드 엔진을 구현하기 위한 조치를 취한 일본의 다른 회사는 다음과 같습니다. 마즈다. 이 브랜드는 이미 일부 모델에 Wankel 엔진과 같은 이국적인 디자인을 채택하는 등 엔진에 위험을 감수하는 것으로 알려져 있습니다. 그리고 그는 또한 그의 Mazda6의 일부 버전에서 이 다른 것들과 함께 그것을 했습니다.
현대
La 현대 Motor Company는 Sonata, Elantra, Grandeur, Ioniq 또는 Palisade와 같이 가장 잘 알려진 여러 하이브리드 모델에도 엔진을 사용하는 한국 자동차 회사 중 하나입니다.
렉서스
Toyota는 처음부터 하이브리드 및 Atkinson 사이클 엔진에 가장 많은 노력을 기울인 일본 브랜드 중 하나이며 이는 고급 브랜드에서도 분명합니다. 렉서스. 이를 사용하는 모델은 CT 200h 시리즈, ES 300h, GS 450h, RC F, GS F, HS 250h, IS 200t, NX, RX 450h 또는 하이브리드 LC입니다.
도요타
도요타 또한 하이브리드 엔진을 보완하기 위해 차량에 사용합니다. 이 일본 브랜드의 일부 예는 Camry, Avalon, Highlander, Prius, Yaris, Auris, Tacoma, RAV4, Sienna, Venza 및 C-HR 하이브리드에서 찾을 수 있습니다.
다른 사람
탬 비엔 존재 다른 브랜드 KIA, Mercedes, Subaru, Renault, Nissan, Mitsubishi, Infinity, Chevrolet 및 Chrysler의 경우와 같은 일부 모델에서 Atkinson 사이클 엔진을 사용했습니다.
앳킨슨 사이클의 장점과 단점
물론 Atkinson 사이클 엔진은 만병 통치약이 아니며 단점도 있습니다. 여기에서 볼 수 있습니다 장점과 단점 다음 엔진 중:
- 이점:
- 기계적 스트레스가 덜 필요하므로 신뢰성 문제를 줄이고 구성 요소 수명을 연장할 수 있습니다.
- 효율성이 더 높습니다. Toyota에 따르면 Otto 사이클에서 작동하는 동일한 특성을 가진 엔진에 비해 12~14%의 효율성이 달성되었습니다.
- 연료 소비가 감소합니다.
- 생산원가도 기존 가솔린엔진과 유사하고 디젤엔진보다 저렴하다.
- 그들은 여전히 가솔린 엔진이므로 디젤보다 조용하고 가벼우 며 배기 가스가 적습니다.
- 단점:
- 공기-연료 혼합물을 덜 압축하기 때문에 출력이 낮습니다. 즉, 스파크가 점프하는 순간 피스톤 헤드에 가해지는 추력은 기존 엔진보다 낮습니다.
- 타이밍 설정이 주어지면 5000RPM으로 표시된 더 낮은 최대 회전 제한이 있습니다.
- 밸브와 캠축 측면에서 보다 복잡한 기술이 필요합니다.
- 엔진의 전체 변위에서 달성되는 비출력은 상당히 낮습니다. 1.8CV 또는 98CV에 가까운 출력을 가진 100cc Atkinson 사이클 엔진을 찾을 수 있습니다.
다만, 차량에 하이브리드 엔진 전력이 대부분 전기 모터에서 나오기 때문에 이러한 단점은 중요하지 않습니다. 그런데 이러한 구성의 하이브리드는 일반적으로 엔진을 항상 최적의 RPM으로 유지하고 전기 모터와 협력하는 무단 변속기(CVT)를 사용합니다.
Atkinson 모터는 신뢰할 수 있습니까?
Atkinson Cycle 엔진과 같이 명백히 새로운 기술에 대해 이야기할 때 수세기 전에 만들어졌다는 사실에도 불구하고 많은 사람들이 신뢰성을 불신하다 그리고 이 모터가 가질 수 있는 유용한 수명. 그러나 제조업체는 실제로 기존 가솔린 설계를 기반으로 할 수 있으므로 매우 좋은 품질을 얻을 수 있습니다.
또한 앳키슨 사이클 가솔린 엔진이 탑재된 하이브리드를 구입하려는 사람들의 더 큰 마음의 평화를 위해 그들은 일반적으로 매우 안정적인 엔진입니다., 기계적 응력이 낮다는 것은 엔진 구성 요소가 응력을 덜 받고 더 오래 지속된다는 것을 의미하기 때문입니다. 예, 그들은 신뢰할 수 있습니다.
앳킨슨 사이클 대 오토 사이클
에 관한 비교 오토 사이클 엔진과 앳킨슨 사이클 엔진 사이에, 앞서 오토 엔진과의 차이점을 중심으로 설명을 했으니 이미 충분히 이야기한 것이 사실입니다. 따라서 두 패러다임을 비교하면 다음과 같습니다.
- 앳킨슨 사이클 엔진의 장점:
- 기계적 응력이 덜 필요하여 내구성이 향상됩니다.
- 효율성이 더 높습니다.
- 연료 소비가 적습니다.
- 오토 사이클 엔진의 장점:
- 그들은 동일한 변위를 위해 더 많은 힘을 가지고 있습니다.
- 회전 제한은 그렇게 제한되지 않습니다. .
- 밸브와 캠 시스템은 더 간단합니다.
- 보완 장치로 전기 모터가 필요하지 않으며 단독으로 구현할 수 있습니다.
앳킨슨 사이클 대 밀러 사이클
반면에 있다 밀러 사이클, Atkinson과 같은 오토 사이클의 또 다른 변형. 그러나 이 경우 일반 실린더보다 큰 실린더를 사용하고 기계식 압축기를 사용하고 배기 밸브의 개폐 시간을 변경하여 압축비를 향상시킵니다. 압축기가 있으면 흡입구에 인터쿨러를 사용하여 공기를 냉각시키고 압축기의 작업이 팽창 및 축소되는 것을 방지합니다. 이러한 엔진의 장점으로 인해 일부 발전소, 보트, 심지어 Subaru B5-TPH 또는 Mazda KJ-ZEM V6과 같은 자동차에도 사용되었습니다.
La 비교적 이 경우 Atkinson 주기는 다음 데이터를 남깁니다.
- 앳킨슨 사이클 엔진의 장점:
- 밀러에서는 흡입 공기가 압축될 때 연료를 위한 더 많은 공간이 있고 동일한 배기량으로 더 많이 연소되기 때문에 효율성과 더 낮은 소비량.
- 압축에 대한 노력이 적습니다.
- Miller 사이클 엔진의 장점:
- 앳킨슨형 자연흡기 엔진에 비해 과급/터보로 인한 더 높은 출력.
- Otto와 비교할 때 압축 감소 및 허용 가능한 소비량으로 인해 효율성이 더 높습니다.
- 낮은 토크를 보상하기 위해 하이브리드 자동차의 경우 전기 모터와 함께 사용할 수도 있습니다.
앳킨슨 사이클 공식
마지막으로 앳킨슨 사이클 공식, 당신이 하나가 있다면 열효율는 또한 일(W) 대 열 입력(QH)의 비율로 정의됩니다.
이미지는 계산 방법을 보여줍니다 기호가 있는 열 효율 η. Y는 열역학 제XNUMX법칙에 따라 결국 일로 변환되는 입력 열의 양을 나타냅니다.
그리고 그는 어떻게 환경의 잔열(Qc)과 일의 합(W) 들어오는 열과 같아야 하며 공식은 위의 이미지와 같이 요약할 수 있습니다.
더욱이, 점화 플러그가 있는 연료-공기 혼합물의 연소 중에 흡수된 열은 거의 일정한 부피로 생성되기 때문에 그 당시 엔진에 의해 또는 엔진에 하는 일이 없습니다. I 열역학 법칙 딕타 ΔU = ΔQ. 따라서 모터의 입력 및 출력 열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
Q entrada = 엠씨 v (T 3 - T 2 )
Q salida = 엠씨 p (T 4 - T 1 )
또한 다음 관계에 따라:
- 압축 -> V 1 /V 2
- 확장 -> V 4 /V 3
상수 k는 다음과 같습니다.
κ = c p / 대 v