Atkinson-cykeln i praktiken. Atkinson cykelmotor

2024 Författare: Erin Ralphs | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-19 18:39

ICE har använts i bilar i ett sekel. Generellt sett har deras funktionsprincip inte genomgått några större förändringar sedan produktionsstarten. Men eftersom denna motor har ett stort antal brister, slutar ingenjörer inte uppfinna innovationer för att förbättra motorn. Låt oss vända oss till en av dem, som kallas Atkinson-cykeln. Idag kan man höra att det används i vissa maskiner. Men vad är det och hur blir motorn bättre med den?

Atkinson-cykel

Nikolaus Otto, en ingenjör från Tyskland, föreslog 1876 en cykel bestående av:

• inlet;
• kompression;
• stroke;
• release.

Och ett decennium senare utvecklade den engelske uppfinnaren James Atkinson det. Men efter att ha förstått detaljerna kan vi kalla Atkinson-cykeln helt original.

Förbränningsmotorer skiljer sig kvalitativt. När allt kommer omkring har vevaxeln förskjutna monteringspunkter, så att friktionsenergiförlusten minskar och kompressionsförhållandet ökas.

Den har också andra gasdistributionsfaser. På en konventionell motor stänger kolven omedelbart efter att ha passerat dödläge. Atkinson-cykeln har ett annat schema. Här är slaglängden betydligt längre, eftersom ventilen stänger bara halvvägs upp i kolven till övre dödpunkten (där, enligt Otto, kompression redan sker).

Teoretiskt sett är Atkinson-cykeln ungefär tio procent mer effektiv än Otto. Men under lång tid användes den inte i praktiken på grund av att den bara kan fungera i driftläge vid höga hastigheter. Dessutom behövs en mekanisk kompressor, med vilken allt detta ibland kallas "Atkinson-Miller-cykeln". Det visade sig dock att med honom gick fördelarna med den aktuella utvecklingen förlorade.

Därför, i personbilar, användes en sådan Atkinson-cykel nästan aldrig i praktiken. Men i hybridmodeller, som Toyota Prius, började tillverkarna använda den även i serier. Detta blev möjligt på grund av den specifika driften av dessa typer av motorer: vid låg hastighet rör sig bilen på grund av elektrisk dragkraft och endast under acceleration växlar den till en bensinenhet.

Gasdistribution

Den första Atkinson-cykelmotorn hade en skrymmande gasdistributionsmekanism som gjorde mycket oväsen. Men när man, tack vare upptäckten av den amerikanske Charles Knight, istället för de vanliga manövrerade ventilerna började använda speciella spolar i form av ett par hylsor som var anordnade mellan cylindern och kolven, slutade motorn nästan att ljuda. Dock komplexitetendesignen som användes var ganska dyr, men i prestigefyllda bilmärken var bilägare villiga att betala för sådan bekvämlighet.

Men redan på trettiotalet övergavs en sådan förbättring, eftersom motorerna var kortlivade och förbrukningen av bensin och olja var för hög.

Motorutvecklingar i den här riktningen är kända än idag - kanske kommer ingenjörer att kunna bli av med Charles Knight-modellens brister och dra nytta av fördelarna.

Universal Model of the Future

För närvarande utvecklar många tillverkare universalmotorer, som kombinerar kraften hos bensinenheter och utmärkt grepp och effektivitet hos dieselmotorer.

I detta avseende visar det faktum att bensinenheter med direkt bränsleinsprutning har nått ett högt kompressionsförhållande på cirka tretton till fjorton enheter (för dieselmotorer är denna nivå lite mer än sjutton till nitton) framgångsrika steg i detta riktning. De fungerar till och med på samma sätt som kompressionständningsenheter. Endast arbetsblandningen bör artificiellt tändas med ett ljus.

I experimentella modeller är komprimeringen ännu högre - upp till femton eller sexton enheter. Men fram till självantändning når nivån inte. Istället stängs tändstiftet av under stadig rörelse, vilket gör att motorn kan växla till ett dieselliknande läge och förbruka mindre bränsle.

Förbränningen styrs av elektronik och gör justeringar beroende på yttre omständigheter.

Utvecklarna hävdar detdenna motor är mycket ekonomisk. Det gjordes dock inte tillräckligt med forskning för massproduktion.

Variabelt kompressionsförhållande

Indikatorn är mycket viktig. När allt kommer omkring är kraft, effektivitet och ekonomi direkt beroende av ett högt kompressionsförhållande. Naturligtvis kan den inte ökas i det oändliga. Därför har utvecklingen avstannat sedan en tid tillbaka. Annars fanns det risk för detonation, vilket kunde leda till motorskador.

Denna indikator återspeglas särskilt i överladdade motorer. När allt kommer omkring värms de upp kraftigare, och därför är procentandelen av sannolikheten för detonation mycket högre här. Därför måste kompressionsförhållandet ibland minskas, vilket naturligtvis minskar motorns effektivitet.

Helst bör kompressionsförhållandet ändras smidigt beroende på driftsläge och belastning. Det var många utvecklingar, men de är alltför komplicerade och dyra.

Legendary Saab

De bästa resultaten uppnådde Saab när man år 2000 släppte en femcylindrig motor, som med 1,6 liters volym gav cirka tvåhundratjugofem hästar. Denna prestation verkar fortfarande otrolig idag.

Motorn är uppdelad i två, där delarna är förbundna med varandra på ett gångjärnsförsett sätt. Vevaxeln, vevstakar och kolvar är placerade nedanför, och cylindrarna med huvuden är placerade på toppen. Den hydrauliska drivningen kan luta monoblocket med cylindrar och huvuden, vilket ändrar kompressionsförhållandet när drivkompressorn slås på. Trots all effektivitet,utvecklingen måste också försenas på grund av de höga byggkostnaderna.

Lättare och mer tillgänglig

Därmed kan vi dra slutsatsen att Atkinson-cykelmotorn har spelat en betydande roll i förbättringen av motormekanismen i framtiden. Det verkar som att förbättringar, baserade på varandra, äntligen kommer att leda förbränningsmotorn till det optimala driftsättet.