Przedmioty:
- Cykl Atkinsona-Millera
- Początki cyklu Atkinsona-Millera
Cykl Atkinsona-Millera:
Silniki o wysokim stopniu sprężania mogą dostarczyć dużą moc. Jednakże przy małych obciążeniach silnika (częściowym obciążeniu) silnik jest nieefektywny: nawet przy małych obciążeniach nad tłokiem wytwarza się wysokie ciśnienie, co powoduje nieefektywność i dlatego jest w tym przypadku niepożądane. Aby osiągnąć wysoką wydajność przy częściowym obciążeniu przy wyższym stopniu sprężania, niektórzy producenci stosują zasadę Atkinsona-Millera. Nazwiska Atkinson i Miller są czasami mylone i niewłaściwe. Następny rozdział wyjaśnia różnice i podobieństwa w tych wynalazkach.
Dzięki zasadzie Atkinsona-Millera zawór dolotowy pozostaje dłużej otwarty podczas suwu sprężania przy częściowym obciążeniu (około 20 do 30 stopni wału korbowego): powietrze dolotowe częściowo przepływa z powrotem do kolektora dolotowego. Ilość powietrza nad tłokiem po zamknięciu zaworu dolotowego jest znacznie mniejsza niż w silnikach, w których zawór dolotowy zamyka się pod koniec suwu ssania. Przy mniejszej objętości powietrza nad tłokiem należy sprężyć mniej powietrza (mniejsza siła przeciwna podczas suwu sprężania). Ilość wtryskiwanego paliwa jest teraz również mniejsza: mniej powietrza oznacza także mniej paliwa.
Konsekwencją późniejszego zamknięcia zaworu wlotowego jest niższy poziom napełnienia. Odbywa się to kosztem mocy silnika, ale korzystnie wpływa na ogólne spalanie. Cykl Atkinsona-Millera idealnie sprawdza się w pojazdach hybrydowych, gdyż silnik spalinowy nie jest już jedynym źródłem zasilania, lecz wspomagany jest silnikiem elektrycznym lub służy jedynie do ładowania pakietu akumulatorów (hybryda szeregowa). Ponadto zmiana rozrządu zaworowego w warunkach pracy innych niż częściowe obciążenie może przyspieszyć ustawienie rozrządu zaworu dolotowego.
Wielu producentów stosuje zasadę Atkinsona-Millera w silnikach spalinowych swoich samochodów hybrydowych. Są to głównie producenci koreańscy i japońscy: Hyundai, Honda i Kia.
Poniższe obrazy przedstawiają diagram wskaźników i diagram PV normalnego silnika benzynowego obok silnika na zasadzie Atkinsona. Ponieważ zgodnie z zasadą Atkinsona sprężanie powietrza rozpoczyna się dopiero później w suwie sprężania, znajduje to odzwierciedlenie na tych wykresach. Zmniejszenie strat kompresji zwiększa sprawność cieplną.
Pochodzenie cyklu Atkinsona-Millera:
W poprzedniej sekcji omówiliśmy zastosowanie cyklu Atkinsona-Millera. W literaturze często łączy się nazwy technik Atkinsona i Millera, mimo że były to dwa odrębne wynalazki mające ten sam cel. Poniżej opisano historię zasad Atkinsona i Millera.
Atkinson: James Atkinson (Wielka Brytania, 1882) pracował nad swoim wynalazkiem, w którym mógł zwiększyć wydajność silnika tłokowego poprzez zwiększenie skoku mocy. Dzięki złożonemu systemowi z prętami i mechanizmami wahadłowymi skok tłoka w suwie mocy może być większy niż w suwie ssania.
Animacja przedstawia cztery pociągnięcia w dobrze znanym procesie czterosuwowym:
- skok ssania (ssanie, ansaugen)
- skok sprężania
- skok mocy (ekspansja, poród)
- skok wydechu (wydech, ausstossen)
Silnik Atkinsona nie był wówczas dalej rozwijany, ponieważ jego konstrukcja była wówczas zbyt złożona i straty mocy były zbyt duże.
Miller: Ralph Miller (Stany Zjednoczone, 1947) opracował technikę, w której zawór dolotowy zamyka się później, aby zmniejszyć końcowe ciśnienie sprężania (patrz poprzedni rozdział). Zmieniając rozrząd zaworowy, osiąga się ten sam cel, co w przypadku zasady Atkinsona: ograniczenie strat energii mechanicznej w suwie sprężania przy mniejszej ilości powietrza. Różnica między zasadami Atkinsona i Millera polega na tym, że Atkinson wykonuje fizycznie różne skoki sprężania i mocy, a Miller przy wyjściu z rozrządu zaworu dolotowego osiąga ten sam wynik termodynamiczny.
Powiązana strona:
