Mootor. Otto ja Atkinsoni tsüklite erinevused

Juba mõnda aega on termin "Atkinsoni ökonoomne mootor" muutunud üha tavalisemaks. Mis see tsükkel on ja miks see kütusekulu vähendab?

Tänapäeval töötavad kõige levinumad neljataktilised bensiinimootorid nn Otto tsüklil, mille töötas XNUMX sajandi lõpus välja Saksa leiutaja Nikolaus Otto, ühe esimese eduka kolb-sisepõlemismootori disainer. Selle tsükli põhiolemus koosneb neljast käigust, mis sooritatakse väntvõlli kahel pöördel: sisselasketakt, survetakt, töötakt ja väljalasketakt.

Sisselasketakti alguses avaneb sisselaskeklapp, mille kaudu tõmmatakse kolvi tagasitõmbamisel sisselaskekollektorist sisse õhu-kütuse segu. Enne survetakti algust sulgub sisselaskeklapp ja peasse tagasi pöörduv kolb surub segu kokku. Kui kolb saavutab oma tippasendi, süttib segu elektrisädemest. Tekkivad kuumad heitgaasid paisuvad ja suruvad kolvi, kandes sellele oma energia üle ning kui kolb on peast võimalikult kaugel, avaneb väljalaskeklapp. Väljalasketakt algab sellega, et tagasivoolukolb surub heitgaasid silindrist välja väljalaskekollektorisse.

Kahjuks ei kasutata kogu heitgaasides leiduvat energiat jõutakti ajal kolvi lükkamiseks (ja ühendusvarda kaudu väntvõlli pööramiseks). Need on endiselt kõrge rõhu all, kui väljahingamisventiil avaneb väljahingamislöögi alguses. Sellest saame teada, kui kuuleme katkise summutiga auto tekitatavat müra – see on tingitud energia eraldumisest õhku. Seetõttu on traditsiooniliste bensiinimootorite efektiivsus vaid umbes 35 protsenti. Kui oleks võimalik töökäigus kolvi käiku suurendada ja seda energiat kasutada ...

See idee tuli inglise leiutajal James Atkinsonil. 1882. aastal konstrueeris ta mootori, milles tänu keerukale tõukurite süsteemile, mis ühendab kolvid väntvõlliga, oli jõutakt pikem kui survetakt. Selle tulemusena oli heitgaaside rõhk väljalasketakti alguses praktiliselt võrdne atmosfäärirõhuga ja nende energia kasutati täielikult ära.

Toimetajad soovitavad:

Plaadid. Autojuhid ootavad revolutsiooni?

Omatehtud talvised sõiduviisid

Usaldusväärne beebi väikese raha eest

Miks ei ole siis Atkinsoni ideed laiemalt kasutatud ja miks on sisepõlemismootorid vähem tõhusat Otto tsüklit kasutanud juba üle sajandi? Põhjuseid on kaks: üks on Atkinsoni mootori keerukus ja teine ​​– ja mis veelgi olulisem – see, mida vähem võimsust see töömahuga seadmelt saab.

Kuna aga üha enam hakati tähelepanu pöörama kütusekulule ja motoriseerimise mõjule keskkonnale, jäi meelde Atkinsoni mootori kõrge kasutegur, eriti keskmistel pööretel. Tema kontseptsioon osutus suurepäraseks lahenduseks, eriti hübriidsõidukites, mille puhul elektrimootor kompenseerib võimsuse puudujääki, mis on eriti vajalik startimisel ja kiirendamisel.

Seetõttu kasutati modifitseeritud Atkinsoni tsüklimootorit esimeses masstoodanguna valminud hübriidautos Toyota Priuses ning seejärel kõigis teistes Toyota ja Lexuse hübriidides.

Mis on modifitseeritud Atkinsoni tsükkel? See nutikas lahendus pani Toyota mootori säilitama tavapäraste neljataktiliste mootorite klassikalise lihtsa disaini ning kolb läbib igal käigul sama vahemaa, kusjuures efektiivne käik on survetaktist pikem.

Tegelikult tuleks öelda teisiti: efektiivne tihendustsükkel on lühem kui töötsükkel. See saavutatakse sisselaskeklapi sulgemise edasilükkamisega, mis sulgub vahetult pärast survetakti algust. Seega suunatakse osa õhu-kütuse segust tagasi sisselaskekollektorisse. Sellel on kaks tagajärge: selle põletamisel tekkivate heitgaaside kogus on väiksem ja suudab enne väljalasketakti algust täielikult paisuda, kandes kogu energia kolvile, ning vähema segu kokkusurumiseks kulub vähem energiat. vähendab mootori sisekadusid. Seda ja teisi lahendusi kasutades suutis neljanda põlvkonna Toyota Priuse jõuülekandemootor saavutada termilise kasuteguri koguni 41 protsenti, mis varem oli saadaval ainult diiselmootoritest.

Lahenduse ilu seisneb selles, et sisselaskeklappide sulgemise viivitus ei nõua suuri struktuurseid muudatusi – piisab, kui kasutada klapiajastuse muutmiseks elektrooniliselt juhitavat mehhanismi.

Ja kui jah, siis kas see on võimalik ja vastupidi? Noh, muidugi; loomulikult! Muutuva töötsükliga mootoreid on toodetud juba mõnda aega. Kui energiatarve on väike, näiteks rahulikel teedel sõites, töötab mootor Atkinsoni tsüklil, et vähendada kütusekulu. Ja kui on vaja parimat jõudlust – esituledest või möödasõidust – lülitub see Otto tsüklile, kasutades kogu olemasolevat dünaamikat. Seda 1,2-liitrist turboülelaaduriga otsesissepritsemootorit kasutatakse näiteks Toyota Aurisel ja uuel linnamaasturil Toyota C-HR. Sama kaheliitrine mootor on kasutusel mudelitel Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t ja RC 200t.