Džeimss Atkinsons 1882. gadā izstrādāja dzinēju, kura pamatā bija benzīna vai Otto cikla dzinējs. Sākotnējais mērķis bija spēt ražot četrtaktu benzīna dzinējus, nemaksājot patentu, jo tie tika balstīti uz tā saukto Atkinsona cikls. Lai gan tai nebija lielas nozīmes automobiļu nozarē un līdz šim tā palika gandrīz vēsturiska anekdote...
Līdz ar hibrīddzinēju parādīšanos un nozīmi dzinēja efektivitāte sadegšanas laikā Atkinsona cikls pēc daudziem fonā pavadītiem gadiem atkal ir kļuvis par galveno varoni. Un šie dzinēji ir efektīvāki nekā parastais Otto cikls, jo tie sasniedz augstāku kompresijas pakāpi. Tas padara to labāku termodinamiskā veiktspēja, lai gan benzīns ir ļoti saspiests un detonē agrāk (kaut kas negatīvs).
Kā darbojas Atkinsona cikla dzinējs?
L Atkinsona cikla dzinēji Tie strādā ar to pašu degvielu, ko izmanto Otto ciklā, tas ir, ar parastajiem benzīna dzinējiem. Turklāt tie ir arī iekšdedzes dzinēji, un tie ir vairākos taktos, tāpat kā parastie, un pat daži "eksotiskāki", piemēram, piectaktu Atkinsona cikla dzinēji. Pēdējais būtībā ir 3 cilindru dzinējs, kurā 2 darbojas 4 reizes, bet trešais darbojas ar izplūdes gāzēm.
Atkinsona cikla dzinēju atšķirība ir tāda tie ir efektīvāki, jo tie labāk izmanto degvielu, kas ļauj tiem piedāvāt labākus patēriņa rādītājus (par mazāku jaudu, salīdzinot ar Otto). Runājot par pašu ciklu, atšķirība ir saspiešanas fāzē, apmēram tās vidū.
Šajā fāzē ieplūdes vārsti paliek atvērti ar īpašu sadales vārpstu, kas izmanto kompresijas radītos zaudējumus maisījuma dzinēja cilindrā.
Tas ir, četras fāzes 4 taktu dzinējs tie būtu vienādi: ieplūde, kompresija, izplešanās un izplūde, bet kompresijā ieplūdes vārsta aizvēršanās aizkavējas. Priekšrocība ir tāda, ka tas samazina enerģiju, kas nepieciešama, lai saspiestu gaisa un degvielas maisījumu cilindrā, un maina kompresijas pakāpi par aptuveni 50%, salīdzinot ar Otto cikla dzinēju.
Atkinsona cikla dzinēja kompresijas fāzē ir kompresijas pakāpe ir aptuveni 8:1. Tas ir tāpēc, ka aprēķini šīm attiecībām ņem vērā no ieplūdes vārsta aizvēršanās brīža, savukārt izplešanās attiecība ir 13:1. Šī asimetrija veicina, no vienas puses, balonu piepildīšanu un, no otras puses, samazina gāzes atteces radītos zudumus.
Kā jau minēju iepriekš, Atkinsona cikla dzinēja jauda ir mazāka nekā parastajam benzīna dzinējam. Tomēr tā efektivitāte ļauj to apvienot ar elektromotoru, kā tas ir hibrīdie transportlīdzekļi, jā, tas kompensē Atkinsona cikla dzinējus.
Zīmoli, kas izmantojuši Atkinsona ciklu
Atkinsona cikla dzinēji kļūst arvien populārāki to zīmolu vidū, kuru hibrīdautomobiļos ir benzīna dzinēji, kas apvienoti ar elektromotoriem. Dažas zīmoli kas izmanto šāda veida arhitektūru, ir:
Honda
Japānas uzņēmums Honda, ir viens no lielākajiem ražotājiem, kas dažiem saviem hibrīda modeļiem ir izmantojis Atkinsona cikla dzinējus. Piemēram, viens modelis, kas pašlaik to izmanto, ir Hond CR-V. Citi modeļi sarakstā būtu hibrīds Accord vai Fit.
Ford
Populārais amerikāņu autoražotājs un ķēdes darba ideologi ir izmantojuši arī Atkinsona cikla dzinējus hibrīdiem, kā tas ir ar Ford C Max, Ford Escape, Fusion vai Maverick.
Mazda
Otrs uzņēmums Japānā, kas arī ir spēris soli ieviest hibrīddzinējus ar daļēji elektrisku un daļēji ar Atkinsona cikla benzīnu, ir Mazda. Zīmols jau ir pazīstams ar to, ka riskē ar saviem dzinējiem, dažos modeļos pārņemot, piemēram, tādus eksotiskus dizainus kā Wankel dzinējs. Un viņš to ir darījis arī ar šīm citām dažās sava Mazda6 versijās.
HYUNDAI
La Hyundai Motor Company ir vēl viena no Dienvidkorejas automašīnu kompānijām, kas izmanto dzinējus arī vairākos savos pazīstamākajos hibrīda modeļos, piemēram, Sonata, Elantra, Grandeur, Ioniq vai Palisade.
Lexus
Toyota ir viens no japāņu zīmoliem, kas jau no paša sākuma ir uzņēmies vislielākās saistības attiecībā uz hibrīdiem un Atkinsona cikla dzinējiem, un tas ir redzams arī tās augstākās klases zīmolā: Lexus. Starp modeļiem, kas to izmanto, ir CT 200h sērija, ES 300h, GS 450h, RC F, GS F, HS 250h, IS 200t, NX, RX 450h vai hibrīds LC.
Toyota
Toyota tas tos izmanto arī savos transportlīdzekļos kā papildinājumu hibrīddzinējiem. Daži šī japāņu zīmola piemēri ir atrodami Camry, Avalon, Highlander, Prius, Yaris, Auris, Tacoma, RAV4, Sienna, Venza un C-HR hibrīdos.
pārējie
También existen citi zīmoli kas dažos savos modeļos izmantojuši Atkinsona cikla dzinējus, piemēram, KIA, Mercedes, Subaru, Renault, Nissan, Mitsubishi, Infinity, Chevrolet un Chrysler...
Atkinsona cikla priekšrocības un trūkumi
Protams, Atkinsona cikla dzinēji nekādā ziņā nav panaceja, tiem ir arī savi trūkumi. šeit jūs varat redzēt priekšrocības un trūkumi no šiem dzinējiem:
- Priekšrocība:
- Tiem ir nepieciešams mazāks mehāniskais spriegums, kas var samazināt uzticamības problēmas un pagarināt komponentu kalpošanas laiku.
- Efektivitāte ir augstāka. Saskaņā ar Toyota datiem, dzinējam ar tādām pašām īpašībām, kas darbojas ar Otto ciklu, ir sasniegta no 12 līdz 14% efektivitāte.
- Degvielas patēriņš ir samazināts.
- Arī ražošanas izmaksas ir zemas, līdzīgas parastajam benzīna dzinējam, un lētākas nekā dīzeļdzinēja ražošana.
- Tā kā tie joprojām ir benzīna dzinēji, tie ir klusāki, vieglāki un ar zemāku emisiju līmeni nekā dīzeļdegviela.
- Trūkumi:
- Viņiem ir mazāka jauda, jo tie mazāk saspiež gaisa un degvielas maisījumu. Proti, vilces spēks uz virzuļa galvu dzirksteles lēkšanas brīdī ir mazāks nekā parastajiem dzinējiem.
- Tām ir zemāks maksimālā apgriezienu ierobežojums, kas atzīmēts pie 5000 RPM, ņemot vērā to laika iestatījumus.
- Tam ir nepieciešama sarežģītāka tehnoloģija vārstu un sadales vārpstas ziņā.
- Īpatnējā jauda, kas tiek sasniegta no dzinēja kopējā darba tilpuma, ir diezgan zema. Jūs varat atrast 1.8 cm98 Atkinsona cikla dzinējus ar jaudu 100CV vai tuvu XNUMXCV.
Tomēr transportlīdzeklī ar hibrīda dzinējs šiem mīnusiem nav nozīmes, jo jaudu galvenokārt nodrošina elektromotors. Un, starp citu, hibrīdos ar šāda veida konfigurācijām parasti tiek izmantota nepārtraukti mainīga transmisija (CVT), kas visu laiku uztur dzinēju optimālā apgriezienu režīmā un sadarbojas ar elektromotoru.
Vai Atkinsona motori ir uzticami?
Runājot par šķietami jaunu tehnoloģiju, piemēram, Atkinsona cikla dzinēju, neskatoties uz to, ka tas tika izveidots pirms gadsimtiem, daudzi neuzticēties uzticamībai un šo motoru lietderīgās lietošanas laiku. Tomēr ražotāji var sasniegt ļoti labas īpašības, jo tās praktiski var balstīties uz parasto benzīna dizainu.
Turklāt, lai cilvēki, kuri gatavojas iegādāties hibrīdu ar Atkison cikla benzīna dzinēju, būtu mierīgāki, sakiet: Parasti tie ir ļoti uzticami dzinēji., jo mazāks mehāniskais spriegums nozīmē, ka dzinēja sastāvdaļas tiek pakļautas mazākam spriegumam un kalpo ilgāk. Tātad, jā, tie ir uzticami.
Atkinsona cikls pret Oto ciklu
Attiecībā uz salīdzinājums Starp Otto cikla dzinējiem un Atkinsona cikla dzinējiem patiesība ir tāda, ka jau ir pietiekami daudz runāts, jo iepriekšējie apraksti ir veidoti, pamatojoties uz atšķirībām ar Otto dzinēju. Tāpēc, ja salīdzina abas paradigmas:
- Atkinsona cikla dzinēja priekšrocības:
- Tie prasa mazāku mehānisko spriegumu, kas palielina izturību.
- Efektivitāte ir augstāka.
- Degvielas patēriņš ir mazāks.
- Otto cikla dzinēja priekšrocības:
- Viņiem ir lielāka jauda vienam un tam pašam pārvietojumam.
- Apgriezienu ierobežojumi nav tik ierobežoti. .
- Vārsti un izciļņu sistēma ir vienkāršāka.
- Viņiem nav nepieciešams elektromotors kā papildinājums, tos var realizēt atsevišķi.
Atkinsona cikls pret Millera ciklu
No otras puses, ir dzirnavnieku cikls, vēl viens Otto cikla variants, piemēram, Atkinsons. Bet šajā gadījumā tiek izmantots lielāks par parasto cilindru, un kompresijas pakāpe tiek uzlabota, izmantojot mehānisko kompresoru un mainot izplūdes vārstu atvēršanas un aizvēršanās laiku. Tā kā tam ir kompresors, tas ieplūdē izmanto arī starpdzesētāju, lai atdzesētu gaisu un novērstu tā izplešanos un samazinātu kompresora darbību. Šo dzinēju priekšrocības ir ļāvušas tos izmantot arī dažās spēkstacijās, laivās un pat automašīnās, piemēram, Subaru B5-TPH vai Mazda KJ-ZEM V6.
La salīdzinošs šajā gadījumā ar Atkinsona ciklu tas atstāj šādus datus:
- Atkinsona cikla dzinēja priekšrocības:
- Efektivitāte un mazāks patēriņš, jo Miller, kad ieplūdes gaiss ir saspiests, ir vairāk vietas degvielai un tā deg vairāk ar tādu pašu darba tilpumu.
- Mazāk piepūles saspiešanai.
- Millera cikla dzinēja priekšrocības:
- Lielāka jauda, pateicoties kompresoram/turbo, salīdzinot ar Atkinsona tipa atmosfērisko dzinēju.
- Laba efektivitāte, pateicoties samazinātai kompresijai un pieņemamam patēriņam, vēl jo vairāk, salīdzinot ar Otto.
- To var izmantot arī kopā ar elektromotoriem, hibrīdautomobiļiem, lai kompensētu zemāku griezes momentu.
Atkinsona cikla formulas
Visbeidzot, attiecībā uz formulas Atkinsona ciklam, ja jums tāds ir siltuma efektivitāte, tiek definēts arī kā darba (W) attiecība pret siltuma padevi (QH):
Attēlā parādīts, kā aprēķināt siltuma efektivitāte ar simbolu η. Y apzīmē ievadītā siltuma daudzumu, kas tiek pārveidots darbā saskaņā ar Pirmo termodinamikas likumu.
Un kā viņš atlikušais siltums (Qc) vidē un darba summa (W) jābūt vienādam ar ienākošo siltumu, formulu var apkopot, kā parādīts attēlā iepriekš.
Tāpat, tā kā degvielas-gaisa maisījuma sadegšanas laikā ar aizdedzes sveci absorbētais siltums tiek ražots gandrīz nemainīgā apjomā, tad tajā laikā netiek veikts dzinēja darbs vai darbs, kas I termodinamikas likums dikta ∆U = ∆Q. Tāpēc motora ieejas un izejas siltumu var aprēķināt ar:
Q ieeja = sm v (T 3 - T. 2 )
Q iziet = sm p (T 4 - T. 1 )
Turklāt saskaņā ar attiecībām:
- Saspiešana -> V 1 /v 2
- Paplašināšana -> V 4 /v 3
No tā izriet, ka konstante k ir:
κ = c p / pret v