Ciclul lui Atkinson: Cum funcționează. Prezentare pe tema "Piston DVS cu un ciclu" Atkinson-Miller "" Principiul funcționării ciclului Atkinson

principalul / Recenzii ale mașinilor

Motor combustie interna (DVS) este considerat unul dintre cele mai importante noduri din mașină, de la caracteristicile, puterea, pickup-ul și eficiența depinde de cât de confortabil se va simți șoferul în spatele volanului. Deși mașinile sunt îmbunătățite constant, "întoarcerea" cu sistemele de navigație, gadget-urile de modă, multimedia și așa mai departe, motoarele rămân aproape neschimbate, cel puțin, principiul muncii lor nu se schimbă.

Ciclu Otto Atkinson, care se așeză car DVS., A fost proiectat la sfârșitul secolului al XIX-lea, și din acea vreme aproape nici o schimbare globală. Doar în 1947, Ralph Miller a reușit să îmbunătățească dezvoltarea predecesorilor săi, luând cele mai bune rezultate din fiecare dintre modelele de construcție a motorului. Dar, în caracteristicile comune, pentru a înțelege principiul funcționării unităților de putere moderne, trebuie să arătați puțin în istorie.

OTO motoare Otto.

Primul motor pentru o mașină, care ar putea funcționa în mod normal nu numai teoretic, a fost dezvoltat de francezul E. Lenarar în distanța 1860, a fost primul model cu un mecanism de legătură. Unitatea a lucrat la gaz, a fost utilizată de bărci, eficiența acesteia (eficiența) nu a depășit 4,65%. În viitor, Lenoirea sa unit cu Nicholas Otto, în colaborare cu designerul german în 1863, a fost creat 2 CPS cu 2 cps din eficiența a 15%.

Principiul motorului în patru timpi a fost propus pentru prima dată de N. A. Otto în 1876, acest designer auto-predat este considerat creatorul primului motor pentru mașină. Motorul avea sistem de gaze Alimentație, inventatorul 1 în lumea motorului de carburator din benzină este considerat designer rus O. S. Kostovich.

Operațiunea ciclului Otto este aplicată pe mulți motoare moderne, există patru tact aici:

  • inlet (când supapa de admisie este descoperită, spațiul cilindric este umplut cu amestec de combustibil);
  • compresia (supapele sunt sigilate (închise), comprimarea amestecului apare, la sfârșitul acestui proces - aprindere care asigură lumânarea de aprindere);
  • mutarea lucrărilor (datorită temperaturi mari Și un piston de presiune mare se aprinde, face ca tija de conectare și mișcarea arborelui cotit);
  • eliberați (la începutul acestui tact, se deschide supapa de evacuare, eliberând calea gazelor de eșapament, arborele cotit ca urmare a transformării căldurii în energia mecanică continuă să se rotească, ridicând tija cu pistonul în sus).

Toate tacturile sunt andocate și merg într-un cerc, iar volantul care se potrivește cu energia contribuie la filarea arborelui cotit.

Deși în comparație cu o opțiune în doi timpi, schema în patru timpi pare mai perfectă, eficiența motorului pe benzină chiar și la cel mai bun caz nu depășește 25%, iar cea mai mare eficiență - în motoarele diesel, aici poate crește la fel de mult cât mai mult de 50%.

Ciclul termodinamic al Atkinson

James Atkinson - un inginer britanic care a decis să modernizeze invenția Otto și-a oferit propria opțiune de a îmbunătăți cel de-al treilea ciclu (accident vascular cerebral de lucru) în 1882. Designerul a fost livrat pentru a crește eficiența motorului și a reduce procesul de comprimare, pentru a face motorul mai economic, mai puțin zgomotos, iar diferența în schema sa de construcție a constat în schimbarea unității mecanismului de conectare (CSM) și în trecerea tuturor ceasurilor pentru o întoarcere a arborelui cotit.

Deși Atkinson și a reușit să sporească eficiența motorului său în ceea ce privește invenția deja brevetată OTTO, schema nu a fost implementată în practică, mecanica a fost prea complicată. Dar Atkinson a devenit primul designer care a oferit activitatea DV-urilor cu un grad redus de compresie, iar principiul acestui ciclu termodinamic a fost luat în considerare în continuare de către inventatorul Ralph Miller.

Ideea reducerii procesului de compresie și a aportului mai saturat nu a intrat în uitare, americanul R. Miller sa întors la acesta în 1947. Dar de data aceasta inginerul a propus implementarea schemei fără ajutorul complicației KSM, ci prin schimbarea fazelor distribuției gazelor. Au fost luate în considerare două versiuni:

  • accident vascular cerebral cu spălarea supapei de admisie (LICV sau compresie scurtă);
  • accident vascular cerebral cu supapa de închidere timpurie (EICV sau orificiu scurtat).

Cu o închidere târzie a supapei de admisie, există o comprimare redusă față de motorul Otto, de aceea amestecurile de combustibil Se întoarce la canalul de admisie. O astfel de soluție constructivă dă:

  • mai multă compresie geometrică "moale" a amestecului de combustibil;
  • economii suplimentare de combustibil, în special pe revoluții mici;
  • detonare mai mică;
  • zgomot redus.

Prin intermediul acestei scheme, este posibil să se ia o reducere a puterii asupra revunelor mari, deoarece procesul de compresie este redus. Dar, datorită umplerii mai complete a cilindrilor, eficiența crește la revoluția scăzută și gradul geometric de creșteri de compresie (scăderea reală). Imaginea grafică a acestor procese poate fi văzută în cifrele cu graficele convenționale de mai jos.

Motoarele Miller Schema pierde Otto la înălțime moduri de mare viteză În ceea ce privește puterea, dar în condiții de funcționare urbane nu este atât de important. Dar astfel de motoare sunt mai economice, sunt mai mici, mai moi și mai dulci.

Motorul ciclului Miller cu mașina Mazda Xedos (2,3 l)

Mecanismul special al distribuției gazului cu suprapunerea supapelor oferă o creștere a gradului de compresie (SZ), dacă în exemplul de realizare standard se presupune că este de 11, apoi într-un motor de compresie scurt, această cifră este mărită la 14 . Pe 6-cilindri 2) 2,3 l Mazda Xedos (Familia Skyactiv) Teoretic, se pare așa: Supapa de admisie (VC) se deschide atunci când pistonul este localizat în punctul de moarte superior (abreviat - NTT), nu este închis în punct inferior. (NMT), și mai târziu, rămâne deschisă 70 °. În acest caz, o parte a combustibilului și a amestecului de aer este împinsă înapoi în galeria de admisie, comprimarea începe după închiderea VC. Prin întoarcerea pistonului în NMT:

  • volumul din cilindru scade;
  • creșterea presiunii;
  • lumânarea aprinderii apare la un moment dat, depinde de sarcina și numărul de rotații (lucrările de sistem de aprindere în avans).

Apoi, pistonul coboară, apare extensia, în timp ce transferul de căldură pe pereții cilindrilor nu este la fel de mare ca în schema OTTO datorită compresiei scurte. Când pistonul vine la NMT, există o eliberare de gaz, atunci toate acțiunile sunt repetate din nou.

Configurație specială a galeriei de admisie (mai largă și mai scurtă decât de obicei) și unghiul de deschidere al VC 70 de grade la SZ 14: 1 face posibilă setarea avansului de aprindere 8 ° rachetă Fără o detonare tangibilă. De asemenea, această schemă oferă un procent mai mare de util munca mecanica, sau, cu alte cuvinte, vă permite să ridicați eficiența. Se pare că lucrarea calculată cu formula A \u003d P DV (P este presiune, DV - schimbarea volumului), este îndreptată să nu încălzească pereții cilindrilor, capul blocului, dar se duce la funcționarea accident vascular cerebral de lucru. Schematic, întregul proces poate fi vizualizat în figură, unde începerea ciclului (NMT) este indicată de numărul 1, procesul de comprimare este la punctul 2 (NTT), de la 2 la 3 - alimentarea cu căldură sub fixă piston. Când pistonul vine de la punctul 3 la 4, există o extensie. Lucrarea efectuată este indicată de zona umbrită la zona.

De asemenea, întreaga schemă poate fi vizualizată în coordonatele T S, în care T este temperatura și S este entropia, care crește cu o sursă de căldură la o substanță și cu analiza noastră, aceasta este condiționată. Denumiri Q P și Q 0 - Cantitatea de evacuare și îndepărtare a căldurii.

Lipsa seriei Skyactiv - în comparație cu Otto-ul clasic, aceste motoare au o putere mai mică (reală), pe motorul de 2,3 l cu șase cilindri, este de numai 211 cai putere, apoi atunci când înregistrează turbocompresorul și 5300 rpm. Dar motoarele au avantaje tangibile:

  • gradul ridicat de compresie;
  • abilitatea de a stabili aprinderea timpurie, în timp ce nu obțineți detonarea;
  • asigurarea unei accelerații rapide din loc;
  • o eficiență deosebită eficientă.

Și un avantaj mai important al motorului ciclului Miller de la producătorul Mazda este un consum economic de combustibil, în special la sarcini reduse și pe rachetă.

Motoarele Atkinson pe mașinile Toyota

Deși ciclul Atkinson nu și-a găsit aplicarea practică în secolul al XIX-lea, ideea motorului său a fost implementată în unitățile de putere ale secolului XXI. Astfel de motoare sunt instalate pe unele modele hibride autoturisme Toyota, care lucrează simultan pe combustibilul pe benzină și pe electricitate. Este necesar să se clarifice faptul că, într-o formă pură, teoria lui Atkinson nu este utilizată, mai degrabă, noile evoluții ale inginerilor Toyota pot fi numiți un motor cu combustie internă, proiectat de ciclul Atkinson / Miller, deoarece folosesc un cablu standard de conectare mecanism. Reducerea ciclului de compresie se realizează datorită modificărilor fazelor de distribuție a gazelor, în timp ce ciclul cursei de lucru este extins. Motoarele care utilizează o schemă similară se găsesc pe mașina Toyota:

  • Prius;
  • Yaris;
  • Auris;
  • Muntean;
  • Lexus GS 450h;
  • Lexus CT 200h;
  • Lexus HS 250h;
  • Vitz.

Gama de modele de motoare cu schema implementată ATKINSON / MILLER este actualizată în mod constant, deci la începutul anului 2017, preocuparea japoneză a început să producă un motor cu patru cilindri de 1,5 litri care funcționează pe benzină cu o mai mare octan, oferind 111 cai putere pentru putere, cu un raport de compresie în cilindri 13.5: Unul. Motorul este echipat cu un fasamator VVT-I, care poate comuta modurile OTTO / ATKINSON în funcție de viteza și sarcina, cu această unitate de alimentare, mașina poate accelera la 100 km / h în 11 secunde. Motorul este în economie, eficiență ridicată (până la 38,5%), oferă o overclockare excelentă.

Ciclul Diesel.

Primul motor diesel a fost proiectat și construit de inventatorul german și inginerul Rudolph Diesel în 1897, unitatea de putere avea dimensiuni mari, era și mai mult mașini de aburi Acei ani. La fel ca motorul Otto, a fost în patru timpi, dar a fost distins printr-o eficiență excelentă, ușurința de funcționare, iar raportul de compresie din motor a fost semnificativ mai mare decât cel al unității de alimentare cu benzină. Primele motoare diesel ale secolului XIX târziu au lucrat la produse petroliere ușoare și uleiuri vegetale, au fost, de asemenea, o încercare de combustibil pentru a folosi praful de cărbune. Dar experimentul a căzut aproape imediat:

  • asigurați-vă că alimentarea cu praf în cilindri a fost problematică;
  • având proprietăți abrazive, cărbunele a prins rapid o grupare cilindru-piston.

Interesant, inventatorul englez Herbert Eykroyd Stewart brevetat motor similar Cu doi ani mai devreme decât Rudolf Diesel, dar Diesel a reușit să construiască un model cu presiune crescută în cilindri. Modelul Stuart din teorie a furnizat 12% din eficiența termică, în timp ce, conform schemei diesel, eficiența a atins până la 50%.

În 1898, Gustav Trinker a construit un motor de ulei de înaltă presiune echipat cu o forkamera, acest model este un prototip direct al motorului diesel modern.

Motoare diesel moderne pentru mașini

Atât la motorul pe benzină de-a lungul ciclului Otto, cât și motorului diesel, schema schematică Clădirea nu sa schimbat, dar motorul diesel modern "Obros" cu noduri suplimentare: turbocompresor, sistem electronic Controlul combustibilului, intercooler, diferiți senzori și așa mai departe. Recent, din ce în ce mai des dezvoltate și se transformă într-o serie unități de putere Cu injectarea directă a combustibilului "Rail Common", oferind o evacuare ecologică a gazelor în conformitate cu cerințele moderne, presiune ridicata Injecţie. Dieselurile cu injecție directă posedă avantaje destul de tangibile față de motoarele cu un sistem convențional de combustibil:

  • consumă economic combustibil;
  • au o putere mai mare la același volum;
  • lucrul cu zgomot redus;
  • permite mașinii să accelereze mai repede.

Dezavantaje ale motorului Feroviar comun.: Complexitate suficient de mare, nevoia de reparații și întreținere de utilizat echipament special, exigentitudinea calității fanteziei diesel, relativ preț mare. La fel ca benzina ВС, motoarele diesel sunt îmbunătățite constant, totul este mai tehnologic și mai dificil.

Video:Otto, Atkinson și ciclul Miller, care este diferența:

În structura auto a autoturismelor pentru mai mult de un secol este utilizat în mod standard motoare de combustie internă. Ei au unele minusuri asupra căruia oamenii de știință și designerii se luptă de-a lungul anilor. Ca urmare a acestor studii, sunt obținute motoare destul de interesante și ciudate. Despre unul dintre ele va fi discutat în acest articol.

Istoria creației ciclului Atkinson

Istoria creației unui motor cu rădăcinile ciclului Atkinson se întoarce într-o poveste îndepărtată. Începeți cu faptul că primul motor clasic în patru timpi Nikaula germană Otto a fost inventată în 1876. Ciclul unui astfel de motor este destul de simplu: Inlet, Compression, Mișcare de lucru, eliberare.

În doar 10 ani de la inventarea motorului Otto, englezul James Atkinson sa oferit să modifice motorul german . De fapt, motorul rămâne în patru accidente. Dar Atkinson a schimbat ușor durata celor două dintre ele: Primele 2 ceasuri sunt mai scurte, restul 2 este mai lung. Sir James a implementat această schemă prin schimbarea lungimii mișcărilor pistonului. Dar în 1887, o astfel de modificare a motorului Otto nu a găsit aplicații. În ciuda faptului că performanța motorului a crescut cu 10%, complexitatea mecanismului nu a lăsat masiv să utilizeze ciclul Atkinson pentru autoturisme.

Dar inginerii au continuat să lucreze la ciclul lui Sir James. American Ralph Miller în 1947 a îmbunătățit ciclul Atkinson, simplificându-l. Acest lucru a permis aplicarea motorului în industria automobilelor. Ar părea că ar fi mai corect să sunați la ciclul Atkinson al lui Miller. Dar comunitatea de inginerie a plecat pentru Atkinson dreptul de a numi motorul în funcție de numele său pe principiul descoperitorului. În plus, cu utilizarea noilor tehnologii, a devenit posibilă utilizarea unui ciclu atkinsonian mai complex, prin urmare din ciclul Miller, au refuzat în timp. De exemplu, în noul Toyota costă motorul Atkinson, nu Miller.

În zilele noastre, motorul care rulează pe principiul ciclului Atkinson este pus pe hibrizi. S-au reușit în special în acest japonez, care întotdeauna îi pasă de ecologia mașinilor lor. Hybrid Prius din Toyota Umple în mod activ piața mondială.

Principiul funcționării ciclului Atkinson

Așa cum am menționat mai devreme, ciclul Atkinson repetă aceleași ceasuri ca și ciclul Otto. Dar când folosiți aceleași principii, Atkinson a creat un motor complet nou.

Motorul proiectat astfel încât pistonul face toate cele patru ceasuri pentru o întoarcere a arborelui cotit. În plus, tacturile au o lungime diferită: mișcările pistonului în timpul compresiei și expansiunii sunt mai scurte decât în \u200b\u200btimpul aportului și eliberării. Aceasta este, în ciclul lui Otto, supapa de admisie se închide aproape imediat. În ciclul lui Atkinson acest lucru supapa se închide la jumătate din calea spre punctul de vârf.. În gheața obișnuită în acest moment există deja o comprimare.

Motorul este modificat printr-un arbore cotit special, care afișează punctele de atașare. Datorită acestui fapt, compresia motorului a crescut, iar pierderile de frecare au minimizat.

Diferența față de motoarele tradiționale

Amintiți-vă că ciclul Atkinson este patru accident vascular cerebral (Inlet, compresie, extindere, emisie). Un motor obișnuit în patru timpi lucrează la ciclul Otto. Pe scurt, îi vom aminti de munca. La începutul cursei de lucru din cilindru, pistonul merge până la punctul de operare superior. Un amestec de arsuri de combustibil și de aer, se extinde gazul, presiunea maximă. Sub influența acestui gaz, pistonul conduce în jos, vine în punctul de jos mort. Accidentul de lucru se încheie, se deschide o supapă de evacuare prin care gazul uzat iese. În acest loc există pierderi de eliberare, pentru că Gazul de evacuare are încă o presiune reziduală, ceea ce este imposibil de utilizat.

Atkinson a redus pierderea eliberării. În motorul său, volumul camerei de combustie este mai mic la același volum de lucru. Înseamnă că gradul de compresie este mai mare, iar mișcarea pistonului este mai mult. În plus, durata tactului de compresie în comparație cu cursa de lucru este redusă, motorul funcționează pe un ciclu cu un grad de extindere crescut (raportul de compresie este mai mic decât gradul de extensie). Aceste condiții au permis reducerea pierderii eliberării utilizând energia gazelor de eșapament.


Să revenim la ciclul Otto. Când sugeți amestecul de lucru, accelerația este închisă și creează rezistență la intrare. Se întâmplă atunci când pedala de gaz este incompletă. Datorită amortizorului închis, motorul cheltuiește energia investită, creând pierderi de pompare.

Atkinson a lucrat cu ceasul de admisie. Extensia sa, Sir James a obținut o scădere a pierderilor de pompare. Pentru aceasta, pistonul ajunge la fundul punctului mort, apoi se ridică, lăsând supapa de admisie de către o jumătate deschisă aproximativ jumătate din cursa pistonului. Partea din amestecul de combustibil revine la galeria de admisie. Aceasta mărește presiunea face posibilă activarea clapetei de accelerație pe viraje mici și medii.

Dar, în serie, motorul atkinsonian nu a fost eliberat din cauza întreruperilor în lucrare. Faptul este că, spre deosebire de motor, motorul funcționează doar pe revune mari. La inactiv se poate poticni. Dar această problemă a fost rezolvată în producția de hibrizi. La viteze mici, astfel de mașini conduc pe alegător, iar motorul pe benzină este transmis numai în cazul unei overclockare sau sub sarcini. Un model similar, ca eliminarea deficiențelor motorului Atkinson, subliniază avantajele sale în fața celorlalte DV-uri

Avantajele și dezavantajele ciclului Atkinson

Motorul lui Atkinson are mai multe avantajeAmestecându-l în fața celorlalte DVS: 1. Reducerea pierderii combustibilului. După cum sa menționat mai devreme, datorită schimbării duratei ceasurilor, a devenit posibilă menținerea combustibilului utilizând gazele de eșapament și reducerea pierderilor de pompare. 2. Probabilitate mică de combustie de detonare. Gradul de comprimare a combustibilului scade de la 10 la 8. Acest lucru vă permite să nu măriți rotația comutatorului motorului la o transmisie redusă datorită creșterii încărcăturii. De asemenea, probabilitatea de combustie de detonare este mai mică datorită ieșirii de căldură din camera de combustie din galeria de admisie. 3. Consumul mic de benzină. În modelele hibride noi, consumul de benzină este de 4 litri la 100 km. 4. Eficiență, prietenie de mediu, eficiență ridicată.

Dar motorul lui Atkinson are un dezavantaj semnificativ care nu a permis să-l aplice productie in masa Mașini. Datorită indicatorilor de putere redusă, motorul se poate împiedica pe mici remo. Prin urmare, motorul lui Atkinson a lucrat foarte bine la hibrizi.

Aplicarea ciclului Atkinson în industria automobilelor


Apropo, despre mașinile pe care sunt puse motoarele Atkinson. În eliberarea de masă a acestui lucru modificarea DV. Nu părea cu mult timp în urmă. Așa cum am menționat mai devreme, primii utilizatori ai ciclului Atkinson erau firme japoneze și Toyota. Una dintre cele mai mașini celebreMazdaxedos 9 / Eunos800care a fost produsă în 1993-2002.

Apoi, DVS Atkinson a luat producătorii de modele hibride. Una dintre cele mai renumite companii care utilizează acest motor este Toyota.producătoare Prius, Camry, Highlander Hybrid și Harrier Hybrid. Aceleași motoare sunt utilizate în Lexus RX400H, GS 450H și LS600H, au dezvoltat "Ford" și "Nissan" Escape hibrid. și Altima Hybrid..

Merită să spuneți că în industria automobilelor există o modă pentru ecologie. Prin urmare, hibrizii care lucrează la ciclul Atkinson îndeplinesc complet nevoile clienților și standardele de mediu. În plus, progresele înregistrate nu stabilesc, noile modificări ale motorului atkinsonian își îmbunătățesc avantajele și distruge Contra. Prin urmare, este cu încredere că motorul bazat pe ciclul Atkinson are un viitor productiv și speranță pentru o lungă existență.

Motorul de combustie internă este foarte departe de ideal, cel mai bine ajunge la 20 - 25%, Diesel 40 - 50% (adică restul combustibilului este ars aproape într-o goală). Pentru a crește eficiența (respectiv creșterea eficienței), este necesar să se îmbunătățească proiectarea motorului. Mulți ingineri se luptă cu ea și până în prezent, dar primii au fost doar câțiva ingineri, cum ar fi Nicalas August Otto, James Atkinson și Ralph Miller. Toată lumea a contribuit cu anumite schimbări și au încercat să facă motoare mai economice și mai productive. Fiecare a oferit un anumit ciclu de lucru, care ar putea diferi radical de designul adversarului. Astăzi voi încerca cuvinte simple, explicați ce fel de diferențe de bază sunt în dVS lucrează, bine, versiunea video la sfârșitul ...


Articolul va fi scris pentru începători, deci dacă sunteți un inginer tăcut, nu îl puteți citi, scris în înțelegerea generală a ciclurilor motorului.

De asemenea, dorește să rețină că variațiile diferitelor modele sunt foarte multe, cele mai faimoase pe care le putem cunoaște, ciclul de motorină, Stirling, Carno, Ericonna etc. Dacă calculați desenele, atunci ele pot obține aproximativ 15 ani și nu toate motoarele cu combustie internă, și, de exemplu, sub agitare externă.

Dar cel mai faimos, care sunt obișnuiți cu această zi în mașini, este Otto, Atkinson și Miller. E vorba de ei și vom vorbi.

De fapt, este motorul de combustie internă termică obișnuită cu aprinderea forțată a unui amestec combustibil (printr-o lumânare) care este utilizată acum în 60-65% din mașini. Da - Da, este cel pe care îl aveți sub capotă, lucrează la ciclul Otto.

Cu toate acestea, dacă ați lovit povestea, primul principiu al unui astfel de economist a sugerat în 1862 inginerul francez Alphonse Bo de Roche. Dar a fost principiul teoretic al muncii. Otto în 1878 (16 ani mai târziu) a încorporat acest motor în metal (în practică) și a brevetat această tehnologie

În esență, acesta este un motor în patru timpi, caracteristic:

  • Admisie . Umplerea amestecului de combustibil cu aer proaspăt. Supapa de admisie se deschide.
  • Comprimare . Pistonul urcă, stoarce acest amestec. Ambele supape sunt închise
  • Lucru . Lumânarea se fixează pe un amestec comprimat, gaze trase împingând pistonul în jos
  • Distribuția gazelor de eșapament . Pistonul urcă, împingând gazele arse. Supapă de evacuare deschisă

Aș dori să menționez că supapele de admisie și de evacuare, lucrează într-o secvență strictă - în mod egal la nivel înalt și la revoluțe reduse. Adică, nu se observă schimbările în muncă la diferite revuși.

În motorul său, Otto, prima a aplicat comprimarea amestecului de lucru pentru a ridica temperatura maximă a ciclului. Care a fost realizată de ADIABAT (cuvinte simple fără schimb de căldură cu un mediu extern).

După comprimarea amestecului, a fost inflamată din lumânare, după aceea a început procesul de îndepărtare a căldurii, care a continuat aproape pe izohod (adică, cu un volum constant al cilindrului motorului).

Deoarece Otto a patentat tehnologia, utilizarea sa industrială nu a fost posibilă. Pentru a eluda brevetele James Atkinson în 1886, a decis să modifice ciclul OTTO. Și a oferit tipul de motor cu combustie internă de motor.

El a propus să schimbe raportul dintre orele de ceasuri, datorită căruia mișcarea de lucru a fost crescută datorită complicației structurii de legătură ale craniului. Trebuie remarcat faptul că exemplul de testare pe care la construit a fost un singur cilindru și nu a avut o mare distribuție datorită complexității designului.

Dacă într-o nucă pentru a descrie principiul funcționării acestui motor, atunci se dovedește:

Toate cele 4 ceasuri (injecție, comprimare, mișcare de lucru, eliberare) - au apărut într-o rotație a arborelui cotit (rotații OTTO - două). Datorită pârghiilor complexe, care au fost atașați lângă "arborele cotit".

În acest design, sa dovedit a implementa anumite rapoarte de pârghii. Dacă spui cuvinte simple - cursa pistonului de pe tact de admisie și eliberare este mai mare decât cursa pistonului, de asemenea, comprimarea și accident vascular cerebral.

Ce dă? Da, ceea ce poate fi "jucat" de gradul de compresie (schimbarea acestuia), datorită raportului dintre lungimile pârghiilor și nu în detrimentul orificiului de admisie "Throttling"! Din această ieșire avantajul ciclului Aktinsson, la pierderile de pompare

Astfel de motoare s-au dovedit a fi destul de eficiente cu eficiență ridicată și consum redus de combustibil.

Cu toate acestea, au existat, de asemenea, o mulțime de puncte negative:

  • Complexitate și design voluminos
  • Viteza mica
  • Dispozitiv de accelerație prost controlat, fie ()

Zvonurile încăpățânate merg pe faptul că principiul Atkinson a fost folosit mașini hibride, în special, Toyota. Cu toate acestea, acest lucru este un pic de rău, doar principiul său a fost folosit acolo, dar designul a fost folosit de un alt inginer, și anume Miller. În forma sa pură, motoarele Atkinson erau mai degrabă un caracter parțial decât masivul.

Ralph Miller a decis, de asemenea, să joace cu gradul de compresie, în 1947. Asta este, el va continua să lucreze la Atkinson, dar nu a luat motorul său complex (cu pârghii), ci obișnuit OI OTO.

Ceea ce a sugerat el . El nu a facut tact de compresie mecanic mai scurt decat tact de accident vascular cerebral (cum a oferit Atkinson, pistonul său se deplasează mai repede în sus decât în \u200b\u200bjos). A apărut cu tact de compresie în detrimentul tactului de admisie, păstrând mișcarea de pistoane în sus și în jos la același (clasic Otto Motor).

A fost posibil să mergeți în două moduri:

  • Închideți supapa de admisie înainte de sfârșitul tacturii de admisie - acest principiu a fost numit "Intrarea scurtată"
  • Fie închideți supapa de admisie mai târziu tact de intrare - această opțiune a primit numele de "compresie scurtată"

În cele din urmă, ambele principii dau același lucru - o scădere a gradului de comprimare, amestecul de lucru în raport cu geometric! Cu toate acestea, gradul de expansiune este păstrat, adică ritmul cursei de lucru este conservat (ca în OTC OTO), iar tact de compresie este redus (ca în Fro Akinson).

Cuvinte simple - Amestecul de combustibil aeriană de Miller este comprimat mult mai puțin decât a fost suprimat în același motor de la Otto. Acest lucru vă permite să măriți gradul geometric de compresie și, în consecință, gradul fizic de expansiune. Mult Greasome decât proprietățile de detonare ale combustibilului (adică, benzina nu poate fi comprimată infinit, detonarea va începe)! Astfel, atunci când combustibilul este inflamabil în NWT (mai mult decât un punct mort), are un grad mult mai mare de expansiune decât designul lui Otto. Acest lucru oferă mult mai mult consumul de energie în cilindrul de gaz, care crește eficiența termică a structurii, ceea ce implică economii mari, elasticitate etc.

De asemenea, merită considerată că pierderile pompei sunt reduse pe tact de compresie, adică comprimarea combustibilului în Miller este mai ușoară, este necesară mai puțină energie.

Laturi negative - Aceasta este o scădere a puterii de ieșire a vârfului (în special pe revoluții mari) datorită celei mai grave umplere a cilindrilor. Pentru a îndepărta aceeași putere ca o Otto (la viteză mare), motorul necesar pentru a construi mai multe (cilindri de volum) și masiv.

Pe motoarele moderne

Deci, care este diferența?

Articolul sa dovedit mai dificil decât am presupus, dar dacă rezumăm. Care se dovedește:

Otto. - Acesta este principiul standard al motorului obișnuit, care se află acum pe cele mai moderne mașini.

Atkinson. - Oferit mai mult dVS eficiente, Prin schimbarea gradului de comprimare cu ajutorul unui design complex al pârghiilor care au fost conectate la arborele cotit.

Pro - economie de combustibil, motor mai elastic, mai puțin zgomot.

CONS - Designul voluminos și complex, cuplu scăzut pe remogeluri scăzute, slab controlate de supapa de accelerație

Este practic nu se aplică în forma sa pură.

Miller. - Propus să se utilizeze un raport de compresie redus în cilindru, utilizând închiderea târzie a supapei de admisie. Diferența cu Atkinson este uriașă, pentru că nu a folosit designul său, ci Otto, dar nu în forma sa pură, ci cu un sistem de sincronizare modificat.

Se presupune că pistonul (pe tact de compresie) vine cu o rezistență mai redusă (pierderi de pompă) și este mai bine să comprimați geometric amestecul de combustibil (cu excepția detonării sale), dar gradul de expansiune (când inflamația din lumânare ) rămâne aproape la fel ca în ciclul OTO).

Pro - economie de combustibil (în special pe revune scăzute), elasticitatea muncii, zgomotul scăzut.

Cons - o reducere a puterii la revoluții mari (datorită celebrului umplutură a cilindrilor).

Este demn de remarcat faptul că acum principiul lui Miller este folosit pe unele mașini la revoluțe reduse. Vă permite să reglați fazele de admisie și eliberare (extinderea sau îngustarea acestora

Glisați 2.

Clasic DVS.

Motorul clasic în patru timpi a fost inventat în 1876 de un inginer german numit Nicaus Otto, ciclul unui astfel de motor cu combustie internă (DVS) este simplu: intrare, compresie, mișcare de lucru, eliberare.

Glisați 3.

Diagrama indicatoare a ciclului Otto și Atkinson.

  • Glisați 4.

    Ciclul Atkinson.

    Inginerul britanic James Atkinson, înainte de război, a venit cu ciclul său, care este ușor diferit de ciclul Otto - diagrama indicatoare este marcată verde. Care este diferența? În primul rând, volumul camerei de combustie a unui astfel de motor (cu același volum de lucru) este mai mic și, în consecință, deasupra gradului de comprimare. Prin urmare, punctul de sus din diagrama indicatorului este situat în partea stângă, în zona unei înverșuni mai mici. Și gradul de extindere (la fel ca gradul de comprimare, numai dimpotrivă) este, de asemenea, mai mare - și, prin urmare, suntem mai eficienți, la cursul mai mare al pistonului, folosim energia gazelor de eșapament și avem mai puțină pierdere de eliberare (acest lucru se reflectă într-un pas mai mic din dreapta). Mai mult, tot același lucru este tact de eliberare și de admisie.

    Glisați 5.

    Acum, dacă totul sa întâmplat în funcție de ciclul Otto și supapa de admisie ar fi închisă în NMT, atunci curba de compresie ar dura, iar presiunea de la capătul tactului ar fi excesivă - deoarece raportul de compresie este mai mult aici! După scânteie, nu ar fi o clipă a amestecului, ci o explozie detonare - și motorul, fără îngrijorare și o oră, solul probabil. Dar nu a fost acel inginer britanic James Atkinson! El a decis să prelungească faza de admisie - pistonul ajunge la NMT și merge în sus, iar supapa de admisie este între subiecte pe care le rămâne deschisă la aproximativ jumătate mișcare completă Piston. O porțiune din amestecul proaspăt combustibil este împinsă înapoi în galeria de admisie, ceea ce mărește presiunea acolo sau, mai degrabă, reduce vidul. Acest lucru permite încărcăturilor mici și medii pentru a deschide mai mult supapa de accelerație. Acesta este motivul pentru care linia de admisie a diagramei ciclului Atkinson trece mai sus, iar pierderea de pompare a motorului se dovedește a fi mai mică decât în \u200b\u200bciclul OTO.

    Glisați 6.

    Ciclul lui Akinson.

    Deci, tact de compresie Când supapa de admisie este închisă, începe cu un volum de împingere mai mic, care ilustrează linia verde de comprimare, începând cu jumătate din linia de admisie orizontală inferioară. Se pare că este mai ușor: faceți marele Grand. Comprimare, schimbați profilul camsului de admisie și lucrul este în pălărie - motorul cu ciclul atkinson este gata! Dar faptul că, pentru a obține indicatori buni dinamici în întreaga gamă de funcționare a vitezelor motorului, este necesar să se compenseze sărăcia unui amestec combustibil în timpul unui ciclu de admisie extins, aplicând reducerea, în acest caz, un supercharger mecanic. Și unitatea lui ia partea leului din energia de la motor, care reușește să joace pe pierderi de pompare și de absolvire. Utilizarea ciclului Atkinson pe motorul undead al Hibridului Toyotaprius a devenit posibile datorită faptului că funcționează într-un mod ușor.

    Glisați 7.

    Ciclul "Miller"

    Ciclul Miller este un ciclu termodinamic utilizat în motorul în patru timpi. Ciclul Miller a fost propus în 1947 de către inginerul american Ralph Miller ca metodă de combinare a avantajelor motorului Antskinson cu un motor simplu de piston al motorului Otto.

    Glisați 8.

    În loc de a face tact de compresie mecanic mai scurt decât tact de cursă (ca în motorul clasic Atkinson, unde pistonul se mută mai repede decât în \u200b\u200bjos), Miller a venit cu tact de compresie tăiat datorită tactului de admisie, menținând mișcarea pistonului și în jos aceeași viteză (ca și în motorul clasic Otto).

    Glisați 9.

    Pentru a face acest lucru, Miller a oferit două abordări diferite: închideți supapa de admisie semnificativ mai devreme decât sfârșitul tactului de admisie (sau deschideți acest ceas mai târziu), pentru ao închide semnificativ mai târziu decât sfârșitul acestui tact.

    Glisați 10.

    Prima abordare în motoare este numele condițional al "admisiei scurte", iar al doilea - "compresie scurtată". Ambele abordări dau același lucru: reducerea gradului real de comprimare a amestecului de lucru în raport cu geometric, menținând în același timp gradul consistent de expansiune (adică, bătăile de accident vascular cerebral de lucru rămâne aceeași ca și în motorul Otto și Tactul de compresie este redus - cum ar fi Atkinson, nu redus doar în timp, ci în conformitate cu comprimarea amestecului)

    Glisați 11.

    A doua abordare "Miller"

    Această abordare este oarecum mai profitabilă din punctul de vedere al pierderilor de compresie și, prin urmare, este aproape implementat în serial motorul mașinii Mazda "Millercle". Într-o astfel de supapă de admisie, supapa de admisie nu este închisă cu capătul tactului de admisie, dar rămâne deschis în prima parte a tactului de compresie. Deși întregul volum al cilindrului a fost umplut cu consumul de combustibil și amestec de aer, o parte a amestecului este alimentată înapoi în galeria de admisie prin supapa de admisie deschisă când pistonul se deplasează în sus pe tact de compresie.

    Glisați 12.

    Comprimarea amestecului începe de fapt mai târziu când supapa de admisie este închisă în final și amestecul este blocat în cilindru. Astfel, amestecul din motorul Miller este comprimat mai mic decât acesta trebuie comprimat într-un motor OTO al aceleiași geometrie mecanică. Acest lucru vă permite să măriți gradul geometric de compresie (și, în consecință, la gradul de expansiune!) Deasupra limitelor cauzate de proprietățile de detonare ale combustibilului - aducerea compresiei reale la valorile valide în detrimentul ciclului de compresie descris mai sus . Slide 15.

    Concluzie

    Dacă vă uitați cu atenție la ciclu - atât Atkinson, cât și Miller, se poate observa că în cel de-al cincilea tact suplimentar. Are propriile caracteristici și nu este, de fapt, nici tact de admisie, nici tact de compresie, ci un tact independent intermediar între ele. Prin urmare, motoarele care lucrează la principiul lui Atkinson sau Miller sunt numite în cele cinci calea.

    Vedeți toate diapozitivele

    Ciclul Miller este un ciclu termodinamic utilizat în motoarele în patru timpi de combustie internă. Ciclul Miller a fost propus în 1947 de către inginerul american Ralph Miller ca o metodă de combinare a avantajelor motorului Atkinson cu un motor de un motor de piston mai simplu. În loc de a face tact de compresie mecanic mai scurt decât tact de cursă (ca în motorul clasic Atkinson, unde pistonul se mută mai repede decât în \u200b\u200bjos), Miller a venit cu tact de compresie tăiat datorită tactului de admisie, menținând mișcarea pistonului și în jos aceeași viteză (ca și în motorul clasic Otto).

    Pentru aceasta, Miller a sugerat două abordări diferite: fie închideți supapa de admisie semnificativ mai devreme decât capătul tact de admisie (sau deschideți acest ceas) sau închideți-l semnificativ mai târziu decât sfârșitul acestui tact. Prima abordare în motoare este numele condițional al "admisiei scurte", iar al doilea - "compresie scurtată". În cele din urmă, ambele abordări dau același lucru: reducerea gradului real de comprimare a amestecului de lucru în raport cu geometric, menținând în același timp gradul de extensie nemodificat (adică tact de cursa de lucru rămâne același ca și în motorul Otto, și Tactul de compresie este redus - ca și Atkinson este redus numai în timp, dar în funcție de gradul de comprimare a amestecului). Ia în considerare în detaliu cea de-a doua abordare Miller - Deoarece este oarecum mai profitabilă din punct de vedere al pierderilor de compresie și, prin urmare, este aproape implementat în motoarele de automobile seriale Mazda Miller (un astfel de motor V6 de 2,3 litri, cu un supercharger mecanic, a fost instalat de mult pe Mazda Xedos -9 mașina și recent cel mai nou motor "atmosferic" I4 de acest tip de 1,3 litri a primit modelul MAZDA-2).

    Într-o astfel de supapă de admisie, supapa de admisie nu este închisă cu capătul tactului de admisie, dar rămâne deschis în prima parte a tactului de compresie. Deși întregul volum al cilindrului a fost umplut cu tact de admisie a amestecului de aer, o parte a amestecului este furnizată înapoi la galeria de admisie prin supapa de admisie deschisă când pistonul se deplasează în sus pe tact de compresie. Comprimarea amestecului începe de fapt mai târziu când supapa de admisie este închisă în final și amestecul este blocat în cilindru. Astfel, amestecul din motorul Miller este comprimat mai mic decât acesta trebuie comprimat într-un motor OTO al aceleiași geometrie mecanică. Acest lucru vă permite să măriți gradul geometric de compresie (și, în consecință, la gradul de expansiune!) Deasupra limitelor cauzate de proprietățile de detonare ale combustibilului - aducerea compresiei reale la valorile valide în detrimentul ciclului de compresie descris mai sus . Cu alte cuvinte, cu același grad real de compresie (combustibil limitat), motorul Miller are un grad semnificativ mai mare de expansiune decât motorul Otto. Acest lucru face posibilă utilizarea mai completă a energiei care se extinde în cilindru, care, de fapt, crește eficiența termică a motorului, asigură o eficiență ridicată a motorului și așa mai departe.

    Desigur, sarcina opusă înseamnă căderea indicatorilor de putere a motorului și pentru motoarele atmosferice Lucrul la acest ciclu are sens doar într-un mod relativ îngust de sarcini parțiale. În cazul fazelor constante ale distribuției gazelor pentru a compensa acest lucru în întreaga gamă dinamică, numai aplicația permite. Pe modelele hibride, lipsa de împingere a modurilor adverse este compensată de motorul electric.

    Beneficiul de la creșterea eficienței termice a ciclului Miller în raport cu ciclul OTTO este însoțit de o pierdere de putere de ieșire de vârf pentru această dimensiune (și masa) motorului datorită deteriorării cilindrului. Deoarece motorul Miller ar necesita aceeași putere de ieșire pentru a obține aceeași putere de ieșire. dimensiune mai mareDecât motorul Otto, câștigul de la creșterea eficienței termice a ciclului va fi parțial cheltuit pe pierderea mecanică (frecare, vibrație etc.) a crescut împreună cu dimensiunile motorului. De aceea, inginerii MAZDA și-au construit primul motor serial cu ciclul lui Miller nu atmosferic. Când au atașat un supercharger Lysholm la motor, au reușit să restabilească puterea specifică ridicată, aproape fără a pierde eficiența furnizată de ciclul Miller. Această decizie a condus la apel motor Mazda. V6 "Ciclul Miller" instalat pe MAZDA XEDOS-9 (Millenia sau EUUNOS-800). La urma urmei, cu un volum de lucru de 2,3 litri, emite o putere de 213 CP și cuplul de 290 nm, echivalent cu caracteristicile motoarelor atmosferice convenționale de 3 litri și, în același timp, consumul de combustibil pentru astfel de motor puternic Masina mare este foarte scăzută - pe autostrada 6,3 l / 100 km, în oraș - 11,8 l / 100 km, ceea ce corespunde indicatorilor de motoare de 1,8 litri mult mai puțin puternice. Dezvoltarea ulterioară a tehnologiilor a permis ca inginerii MAZDA să construiască un motor de ciclism Miller cu caracteristici de putere specifice acceptabile deja fără utilizarea de supracharters - sistem nou Schimbarea secvențială în timpul de deschidere a supapelor sistemului de sincronizare a supapei secvențiale, controlând dinamic fazele de admisie și eliberare, permite parțial să compenseze scăderea maximă a puterii în ciclul Miller. Noul motor va fi produs de Inline cu 4 cilindri, 1,3 litri, în două versiuni: 74 cai putere (118 nm de cuplu) și 83 cai putere (121 nm). În același timp, consumul de combustibil al acestor motoare a scăzut în comparație cu motorul obișnuit al aceleiași puteri cu 20% - până la patru cu litri mici la o sută de kilometri de fugă. În plus, toxicitatea motorului cu "ciclul Miller" este de 75% mai mică decât cerințele moderne de mediu. Vânzări În clasic toyota motoare Anii 90, cu faze fixe care funcționează de-a lungul ciclului OTO, supapa de admisie este închisă la 35-45 ° după NMT (la colțul rotației arborelui cotit), raportul de compresie este de 9,5-10,0. În motoarele mai moderne cu VVT, posibila interval de închidere a supapei de admisie sa extins la 5-70 ° după NMT, raportul de compresie a crescut la 10.0-11.0. În motoarele modelelor hibride care funcționează numai pe ciclul Miller, intervalul de închidere al supapei de admisie este de 80-120 ° ... 60-100 ° după NMT. Raportul de compresie geometrică - 13.0-13.5. Până la mijlocul anului 2010, au apărut noi motoare cu o gamă largă de faze în schimbare a distribuției gazelor (VVT-IW), care pot funcționa atât în \u200b\u200bciclul obișnuit, cât și în ciclul Miller. Versiuni atmosferice, intervalul de închidere al supapei de admisie este de 30-110 ° după NMT cu un grad geometric de compresie 12.5-12.7, în turbulsii - respectiv 10-100 ° și 10,0.

    Citiți și pe site

    HONDA NR500 8 supape pe cilindru cu două tije de legătură pe un cilindru, foarte rare, foarte interesante și destul de scumpe motociclete în lume, hondele pentru curse cu înțelepciune și Namudrori)) au existat aproximativ 300 de piese și acum prețuri ...

    În 1989, Toyota a prezentat pieței o nouă familie de motoare, o serie de UZ. Trei motoare au apărut în linie, care diferă în funcție de capacitatea de lucru a cilindrilor, 1uz-Fe, 2uz-Fe și 3UZ-FE. Din punct de vedere structural, ele sunt în formă de V opt cu o plecare ...

  • © 2021 BUGULMA-LADA.RU - Portal pentru proprietarii de mașini