makina. Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga siklo ng Otto at Atkinson

Sa ilang panahon ngayon, ang terminong "Atkinson economy cycle engine" ay naging mas karaniwan. Ano ang cycle na ito at bakit binabawasan nito ang pagkonsumo ng gasolina?

Ang pinakakaraniwang four-stroke na mga makina ng gasolina ngayon ay nagpapatakbo sa tinatawag na Otto cycle, na binuo sa pagtatapos ng ika-XNUMX na siglo ng Aleman na imbentor na si Nikolaus Otto, ang taga-disenyo ng isa sa mga unang matagumpay na reciprocating internal combustion engine. Ang kakanyahan ng cycle na ito ay binubuo ng apat na stroke na ginanap sa dalawang rebolusyon ng crankshaft: ang intake stroke, ang compression stroke, ang working stroke at ang exhaust stroke.

Sa simula ng intake stroke, bubukas ang intake valve, kung saan ang air-fuel mixture ay inilabas mula sa intake manifold sa pamamagitan ng pagbawi ng piston. Bago ang simula ng compression stroke, ang intake valve ay nagsasara at ang piston na bumabalik sa ulo ay pinipiga ang timpla. Kapag ang piston ay umabot sa pinakamataas na posisyon nito, ang halo ay sinindihan ng isang electrical spark. Ang nagreresultang mainit na mga gas na tambutso ay lumalawak at itulak ang piston, inililipat ang enerhiya nito dito, at kapag ang piston ay malayo hangga't maaari mula sa ulo, ang balbula ng tambutso ay bubukas. Nagsisimula ang exhaust stroke sa return piston na itinutulak ang mga maubos na gas palabas ng cylinder at papunta sa exhaust manifold.

Sa kasamaang palad, hindi lahat ng enerhiya sa mga gas na tambutso ay ginagamit sa panahon ng power stroke upang itulak ang piston (at, sa pamamagitan ng connecting rod, upang paikutin ang crankshaft). Nasa ilalim pa rin sila ng mataas na presyon kapag bumukas ang exhalation valve sa simula ng exhalation stroke. Matututuhan natin ang tungkol dito kapag narinig natin ang ingay ng isang sasakyan na may sirang muffler - dulot ito ng paglabas ng enerhiya sa hangin. Ito ang dahilan kung bakit ang mga tradisyunal na makina ng gasolina ay halos 35 porsiyento lamang na mahusay. Kung posible na madagdagan ang stroke ng piston sa gumaganang stroke at gamitin ang enerhiya na ito ...

Ang ideyang ito ay dumating sa Ingles na imbentor na si James Atkinson. Noong 1882, nagdisenyo siya ng isang makina kung saan, salamat sa isang kumplikadong sistema ng mga pusher na nagkokonekta sa mga piston sa crankshaft, ang power stroke ay mas mahaba kaysa sa compression stroke. Bilang isang resulta, sa simula ng exhaust stroke, ang presyon ng mga maubos na gas ay halos katumbas ng presyon ng atmospera, at ang kanilang enerhiya ay ganap na ginamit.

Inirerekumenda ng mga editor:

Mga plato. Mga driver na naghihintay ng rebolusyon?

Mga homemade na paraan ng pagmamaneho sa taglamig

Maaasahan na sanggol para sa maliit na pera

Kaya bakit hindi ginamit nang mas malawak ang ideya ni Atkinson, at bakit ginagamit ng mga internal combustion engine ang hindi gaanong mahusay na siklo ng Otto sa loob ng mahigit isang siglo? Mayroong dalawang dahilan: ang isa ay ang pagiging kumplikado ng Atkinson engine, at ang isa pa - at higit sa lahat - ang mas kaunting kapangyarihan na natatanggap nito mula sa isang displacement unit.

Gayunpaman, habang ang higit na pansin ay binabayaran sa pagkonsumo ng gasolina at ang epekto ng motorization sa kapaligiran, ang mataas na kahusayan ng engine ng Atkinson ay naalala, lalo na sa katamtamang bilis. Ang kanyang konsepto ay napatunayang isang mahusay na solusyon, lalo na sa mga hybrid na sasakyan, kung saan ang de-koryenteng motor ay nagbabayad para sa kakulangan ng kapangyarihan, lalo na kinakailangan kapag nagsisimula at nagpapabilis.

Iyon ang dahilan kung bakit ang binagong Atkinson cycle engine ay ginamit sa unang mass-produced hybrid na kotse, ang Toyota Prius, at pagkatapos ay sa lahat ng iba pang Toyota at Lexus hybrids.

Ano ang binagong siklo ng Atkinson? Ang matalinong solusyon na ito ay nagpapanatili sa makina ng Toyota ng klasiko, simpleng disenyo ng mga kumbensyonal na four-stroke na makina, at ang piston ay naglalakbay sa parehong distansya sa bawat stroke, ang epektibong stroke ay mas mahaba kaysa sa compression stroke.

Sa katunayan, dapat itong sabihin nang iba: ang epektibong compression cycle ay mas maikli kaysa sa working cycle. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagkaantala sa pagsasara ng intake valve, na nagsasara ilang sandali pagkatapos ng simula ng compression stroke. Kaya, ang bahagi ng air-fuel mixture ay ibinalik sa intake manifold. Ito ay may dalawang kahihinatnan: ang dami ng mga gas na tambutso na nalilikha kapag ito ay sinunog ay mas maliit at nagagawang ganap na lumawak bago magsimula ang tambutso, na inililipat ang lahat ng enerhiya sa piston, at mas kaunting enerhiya ang kinakailangan upang i-compress ang mas kaunting timpla, na kung saan binabawasan ang pagkawala ng panloob na engine. Gamit ito at iba pang mga solusyon, nagawa ng ika-apat na henerasyong Toyota Prius powertrain engine ang thermal efficiency na hanggang 41 porsiyento, na dati ay magagamit lamang sa mga diesel engine.

Ang kagandahan ng solusyon ay ang pagkaantala sa pagsasara ng mga balbula ng paggamit ay hindi nangangailangan ng mga pangunahing pagbabago sa istruktura - sapat na upang gumamit ng isang mekanismo na kinokontrol ng elektroniko para sa pagbabago ng timing ng balbula.

At kung gayon, bakit hindi kabaligtaran? Well, siyempre; natural! Ang mga variable na duty cycle na makina ay ginawa sa loob ng ilang panahon. Kapag mababa ang pangangailangan ng kuryente, tulad ng kapag nagmamaneho sa mga maaliwalas na kalsada, tumatakbo ang makina sa siklo ng Atkinson para sa mababang pagkonsumo ng gasolina. At kapag kinakailangan ang pinakamahusay na pagganap - mula sa mga headlight o overtaking - lilipat ito sa Otto cycle, gamit ang lahat ng magagamit na dinamika. Ang 1,2-litro na turbocharged direct injection engine na ito ay ginagamit sa Toyota Auris at sa bagong Toyota C-HR city SUV, halimbawa. Ang parehong dalawang-litro na makina ay ginagamit sa Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t at RC 200t.