Soggetti:
- Ciclo di Atkinson-Miller
- Le origini del ciclo Atkinson-Miller
Ciclo Atkinson-Miller:
I motori con un rapporto di compressione elevato possono fornire molta potenza. Tuttavia, a bassi carichi del motore (carico parziale), il motore è inefficiente: anche a bassi carichi, sopra il pistone si forma un'alta pressione, che causa inefficienza ed è quindi indesiderabile in quel caso. Per ottenere un'elevata efficienza a carico parziale con un rapporto di compressione più elevato, alcuni produttori applicano il principio Atkinson-Miller. I nomi Atkinson e Miller sono talvolta confusi e fuori luogo. Il prossimo capitolo spiega le differenze e le somiglianze di queste invenzioni.
Secondo il principio Atkinson-Miller, la valvola di aspirazione viene mantenuta aperta più a lungo durante la corsa di compressione a carico parziale (circa 20-30 gradi dell'albero motore): l'aria aspirata ritorna in parte al collettore di aspirazione. La quantità di aria sopra il pistone dopo la chiusura della valvola di aspirazione è molto inferiore rispetto ai motori in cui la valvola di aspirazione si chiude alla fine della corsa di aspirazione. Con un volume d'aria inferiore sopra il pistone, è necessario comprimere meno aria (minore controforza durante la corsa di compressione). Anche la quantità di carburante da iniettare è ora diminuita: meno aria significa anche meno carburante.
La conseguenza di una chiusura successiva della valvola di ingresso è un livello di riempimento inferiore. Ciò va a scapito della potenza del motore, ma avvantaggia la combustione complessiva. Il ciclo Atkinson-Miller è ideale per i veicoli ibridi, perché il motore a combustione non è più l'unica fonte di energia, ma è supportato dal motore elettrico, oppure serve solo a caricare il pacco batterie (ibrido di serie). Inoltre, la modifica della fasatura della valvola in condizioni operative diverse dal carico parziale può far avanzare la fasatura della valvola di aspirazione.
Numerosi produttori applicano il principio Atkinson-Miller ai motori a combustione delle loro auto ibride. Si tratta principalmente di produttori coreani e giapponesi: Hyundai, Honda e Kia.
Le immagini sottostanti mostrano il diagramma dell'indicatore e il diagramma PV di un normale motore a benzina accanto a quello del motore a principio Atkinson. Poiché secondo il principio Atkinson la compressione dell'aria inizia solo più tardi nella corsa di compressione, ciò si riflette in questi diagrammi. La riduzione della perdita di compressione aumenta l'efficienza termica.
L'origine del ciclo Atkinson-Miller:
Nella sezione precedente abbiamo discusso l'applicazione del ciclo Atkinson-Miller. In letteratura i nomi delle tecniche di Atkinson e Miller sono spesso abbinati, pur trattandosi di due invenzioni separate con lo stesso scopo. La storia dei principi Atkinson e Miller è descritta di seguito.
Atkinson: James Atkinson (Gran Bretagna, 1882) lavorò alla sua invenzione grazie alla quale poteva aumentare l'efficienza di un motore a pistoni aumentando la corsa di potenza. Attraverso un complesso sistema con aste e meccanismi oscillanti, la corsa del pistone della corsa di potenza poteva essere maggiore di quella della corsa di aspirazione.
L'animazione mostra i quattro tempi nel noto processo a quattro tempi:
- corsa di aspirazione (aspirazione, ansaugen)
- corsa di compressione
- colpo di potenza (espansione, travaglio)
- corsa di scarico (exhaust, ausstossen)
Il motore Atkinson all'epoca non fu ulteriormente sviluppato perché il progetto era troppo complesso e la perdita di potenza era eccessiva.
mugnaio: Ralph Miller (Stati Uniti, 1947) ha sviluppato la tecnica in cui la valvola di aspirazione si chiude più tardi per ridurre la pressione finale di compressione (vedere il capitolo precedente). Modificando la fasatura delle valvole si raggiunge lo stesso obiettivo del principio Atkinson: limitare la perdita di energia meccanica nella corsa di compressione con meno aria. La differenza tra i principi Atkinson e Miller è che l'Atkinson effettua compressioni e colpi di potenza fisicamente diversi e il Miller con l'uscita della fasatura della valvola di aspirazione ottiene lo stesso risultato termodinamico.
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