Μαθήματα:
- Κύκλος Άτκινσον-Μίλερ
- Οι απαρχές του κύκλου Άτκινσον-Μίλερ
Κύκλος Άτκινσον-Μίλερ:
Οι κινητήρες με υψηλή αναλογία συμπίεσης μπορούν να αποδώσουν μεγάλη ισχύ. Ωστόσο, σε χαμηλά φορτία κινητήρα (μερικό φορτίο) ο κινητήρας είναι αναποτελεσματικός: ακόμη και σε χαμηλά φορτία, δημιουργείται υψηλή πίεση πάνω από το έμβολο, η οποία προκαλεί αναποτελεσματικότητα και επομένως είναι ανεπιθύμητη σε αυτήν την περίπτωση. Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή απόδοση σε μερικό φορτίο με υψηλότερο λόγο συμπίεσης, ορισμένοι κατασκευαστές εφαρμόζουν την αρχή Atkinson-Miller. Τα ονόματα Άτκινσον και Μίλερ μερικές φορές συγχέονται και λανθασμένα. Το επόμενο κεφάλαιο εξηγεί τις διαφορές και τις ομοιότητες σε αυτές τις εφευρέσεις.
Με την αρχή Atkinson-Miller, η βαλβίδα εισαγωγής διατηρείται ανοιχτή περισσότερο κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης με μερικό φορτίο (περίπου 20 έως 30 μοίρες στροφαλοφόρου άξονα): ο αέρας εισαγωγής εν μέρει ρέει πίσω στην πολλαπλή εισαγωγής. Η ποσότητα αέρα πάνω από το έμβολο μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής είναι πολύ μικρότερη από ό,τι σε κινητήρες όπου η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει στο τέλος της διαδρομής εισαγωγής. Με χαμηλότερο όγκο αέρα πάνω από το έμβολο, χρειάζεται να συμπιεστεί λιγότερος αέρας (λιγότερη αντίθετη δύναμη κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης). Η ποσότητα του καυσίμου που πρέπει να ψεκαστεί είναι τώρα επίσης μικρότερη: λιγότερος αέρας σημαίνει επίσης λιγότερο καύσιμο.
Η συνέπεια του αργότερα κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής είναι χαμηλότερο επίπεδο πλήρωσης. Αυτό είναι σε βάρος της ισχύος του κινητήρα, αλλά ωφελεί τη συνολική καύση. Ο κύκλος Atkinson-Miller είναι ιδανικός για υβριδικά οχήματα, επειδή ο κινητήρας εσωτερικής καύσης δεν είναι πλέον η μόνη πηγή ισχύος, αλλά υποστηρίζεται από τον ηλεκτροκινητήρα ή χρησιμεύει μόνο για τη φόρτιση της μπαταρίας (υβριδική σειρά). Επιπλέον, η αλλαγή του χρονισμού της βαλβίδας σε συνθήκες λειτουργίας διαφορετικές από το μερικό φορτίο μπορεί να προωθήσει το χρονισμό της βαλβίδας εισαγωγής.
Ορισμένοι κατασκευαστές εφαρμόζουν την αρχή Atkinson-Miller στους κινητήρες εσωτερικής καύσης των υβριδικών αυτοκινήτων τους. Αυτοί είναι κυρίως Κορεάτες και Ιάπωνες κατασκευαστές: Hyundai, Honda και Kia.
Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν το ενδεικτικό διάγραμμα και το διάγραμμα φωτοβολταϊκών ενός κανονικού βενζινοκινητήρα δίπλα σε αυτόν του βασικού κινητήρα Atkinson. Επειδή με την αρχή Atkinson η συμπίεση του αέρα ξεκινά μόνο αργότερα στη διαδρομή συμπίεσης, αυτό αντικατοπτρίζεται σε αυτά τα διαγράμματα. Η μείωση της απώλειας συμπίεσης αυξάνει τη θερμική απόδοση.
Η προέλευση του κύκλου Άτκινσον-Μίλερ:
Στην προηγούμενη ενότητα συζητήσαμε την εφαρμογή του κύκλου Atkinson-Miller. Στη βιβλιογραφία, τα ονόματα των τεχνικών του Atkinson και του Miller συνδυάζονται συχνά, παρόλο που ήταν δύο ξεχωριστές εφευρέσεις με τον ίδιο σκοπό. Η ιστορία των αρχών Atkinson και Miller περιγράφεται παρακάτω.
Atkinson: Ο Τζέιμς Άτκινσον (Μεγάλη Βρετανία, 1882) εργάστηκε για την εφεύρεσή του όπου μπορούσε να αυξήσει την απόδοση ενός κινητήρα εμβόλου αυξάνοντας τη διαδρομή ισχύος. Μέσω ενός πολύπλοκου συστήματος με ράβδους και μηχανισμούς παλινδρόμησης, η διαδρομή του εμβόλου της διαδρομής ισχύος θα μπορούσε να είναι μεγαλύτερη από αυτή της διαδρομής εισαγωγής.
Το κινούμενο σχέδιο δείχνει τις τέσσερις πινελιές στη γνωστή τετράχρονη διαδικασία:
- εγκεφαλικό επεισόδιο πρόσληψης (πρόσληψη, ansaugen)
- εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης
- τροφοδοσία ισχύος (διαστολή, εργασία)
- διαδρομή εξάτμισης (εξάτμιση, ausstossen)
Ο κινητήρας Atkinson δεν αναπτύχθηκε περαιτέρω εκείνη την εποχή, επειδή ο σχεδιασμός ήταν πολύ περίπλοκος εκείνη την εποχή και υπήρχε υπερβολική απώλεια ισχύος.
Μυλωνάς: Ο Ralph Miller (Ηνωμένες Πολιτείες, 1947) ανέπτυξε την τεχνική κατά την οποία η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει αργότερα για να μειώσει την τελική πίεση συμπίεσης (βλ. προηγούμενο κεφάλαιο). Με την αλλαγή του χρονισμού της βαλβίδας, επιτυγχάνεται ο ίδιος στόχος με την αρχή Atkinson: περιορισμός της απώλειας μηχανικής ενέργειας στη διαδρομή συμπίεσης με λιγότερο αέρα. Η διαφορά μεταξύ των αρχών Atkinson και Miller είναι ότι το Atkinson κάνει διαφορετικές φυσικές διαδρομές συμπίεσης και ισχύος και το Miller με την έξοδο του χρονισμού της βαλβίδας εισαγωγής επιτυγχάνει το ίδιο θερμοδυναμικό αποτέλεσμα.
Σχετική σελίδα:
