Предметы:
- Цикл Аткинсона-Миллера
- Истоки цикла Аткинсона-Миллера
Цикл Аткинсона-Миллера:
Двигатели с высокой степенью сжатия могут развивать большую мощность. Однако при низких нагрузках двигателя (частичная нагрузка) двигатель неэффективен: даже при низких нагрузках над поршнем создается высокое давление, что приводит к неэффективности и поэтому в данном случае нежелательно. Чтобы добиться высокого КПД при частичной нагрузке и более высокой степени сжатия, некоторые производители применяют принцип Аткинсона-Миллера. Имена Аткинсон и Миллер иногда путают и неуместны. В следующей главе объясняются различия и сходства этих изобретений.
Благодаря принципу Аткинсона-Миллера впускной клапан дольше остается открытым во время такта сжатия при частичной нагрузке (приблизительно 20–30 градусов коленчатого вала): всасываемый воздух частично возвращается во впускной коллектор. Количество воздуха над поршнем после закрытия впускного клапана значительно меньше, чем в двигателях, где впускной клапан закрывается в конце такта впуска. При меньшем объеме воздуха над поршнем необходимо сжимать меньше воздуха (меньше противодействующей силы во время такта сжатия). Количество впрыскиваемого топлива теперь также меньше: меньше воздуха означает меньше топлива.
Последствием позднего закрытия впускного клапана является более низкий уровень наполнения. Это происходит за счет мощности двигателя, но приносит пользу общему сгоранию. Цикл Аткинсона-Миллера идеально подходит для гибридных автомобилей, поскольку двигатель внутреннего сгорания больше не является единственным источником энергии, а поддерживается электродвигателем или служит только для зарядки аккумуляторной батареи (серийный гибрид). Кроме того, изменение фаз газораспределения в условиях эксплуатации, отличных от частичной нагрузки, может ускорить синхронизацию впускных клапанов.
Ряд производителей применяют принцип Аткинсона-Миллера к двигателям внутреннего сгорания своих гибридных автомобилей. В основном это корейские и японские производители: Hyundai, Honda и Kia.
На изображениях ниже показаны индикаторная диаграмма и диаграмма PV обычного бензинового двигателя рядом с двигателем, работающим по принципу Аткинсона. Поскольку в соответствии с принципом Аткинсона сжатие воздуха начинается только позже в такте сжатия, это отражено на этих диаграммах. Уменьшение потерь на сжатие увеличивает тепловой КПД.
Происхождение цикла Аткинсона-Миллера:
В предыдущем разделе мы обсудили применение цикла Аткинсона-Миллера. В литературе названия методик Аткинсона и Миллера часто объединяют, хотя это были два отдельных изобретения, преследовавших одну и ту же цель. История принципов Аткинсона и Миллера описана ниже.
Аткинсон: Джеймс Аткинсон (Великобритания, 1882 г.) работал над своим изобретением, позволяющим повысить эффективность поршневого двигателя за счет увеличения рабочего хода. С помощью сложной системы со штоками и механизмами качания ход поршня рабочего такта мог быть выше такта впуска.
Анимация показывает четыре такта в хорошо известном четырехтактном процессе:
- такт впуска (впуск, ансауген)
- такт сжатия
- рабочий ход (расширение, рабочая сила)
- такт выпуска (выхлоп, ausstossen)
В то время двигатель Аткинсона не получил дальнейшего развития, поскольку в то время его конструкция была слишком сложной и были слишком большие потери мощности.
мельник: Ральф Миллер (США, 1947 г.) разработал метод, при котором впускной клапан закрывается позже, чтобы снизить конечное давление сжатия (см. предыдущую главу). Изменяя фазы газораспределения, достигается та же цель, что и при использовании принципа Аткинсона: ограничение потерь механической энергии в такте сжатия при меньшем количестве воздуха. Разница между принципами Аткинсона и Миллера состоит в том, что Аткинсон совершает физически разные такты сжатия и рабочего хода, а Миллер с выходом фаз газораспределения впускного клапана достигает одного и того же термодинамического результата.
Связанная страница:
