Предмети:
- Цикл Аткінсона-Міллера
- Витоки циклу Аткінсона-Міллера
Цикл Аткінсона-Міллера:
Двигуни з високим ступенем стиснення можуть забезпечити велику потужність. Однак при низьких навантаженнях двигуна (часткове навантаження) двигун неефективний: навіть при малих навантаженнях над поршнем створюється високий тиск, що спричиняє неефективність і тому небажано в цьому випадку. Щоб досягти високої ефективності при частковому навантаженні з вищим ступенем стиснення, деякі виробники застосовують принцип Аткінсона-Міллера. Імена Аткінсон і Міллер іноді плутають і недоречно ставляться. У наступному розділі пояснюються відмінності та подібності цих винаходів.
Завдяки принципу Аткінсона-Міллера впускний клапан залишається відкритим довше під час такту стиснення при частковому навантаженні (приблизно 20-30 градусів колінчастого вала): впускне повітря частково повертається назад до впускного колектора. Кількість повітря над поршнем після закриття впускного клапана набагато менша, ніж у двигунах, де впускний клапан закривається в кінці такту впуску. При меншому об’ємі повітря над поршнем потрібно стискати менше повітря (менша протидія під час такту стиснення). Кількість палива, яке потрібно вприскувати, тепер також менше: менше повітря також означає менше палива.
Наслідком пізніше закриття впускного клапана є нижчий рівень наповнення. Це відбувається за рахунок потужності двигуна, але приносить користь загальному згорянню. Цикл Аткінсона-Міллера ідеально підходить для гібридних транспортних засобів, оскільки двигун внутрішнього згоряння більше не є єдиним джерелом енергії, а підтримується електродвигуном або служить лише для зарядки акумуляторної батареї (серійний гібрид). Крім того, зміна фаз газорозподілу в умовах експлуатації, відмінних від часткового навантаження, може збільшити фазу газорозподілу впускного клапана.
Багато виробників застосовують принцип Аткінсона-Міллера до двигунів внутрішнього згоряння своїх гібридних автомобілів. В основному це корейські та японські виробники: Hyundai, Honda та Kia.
На зображеннях нижче показано індикаторну діаграму та PV-діаграму звичайного бензинового двигуна поруч із двигуном за принципом Аткінсона. Оскільки за принципом Аткінсона стиснення повітря починається лише пізніше в такті стиснення, це відображено на цих діаграмах. Зменшення втрат на стиснення підвищує теплову ефективність.
Походження циклу Аткінсона-Міллера:
У попередньому розділі ми обговорювали застосування циклу Аткінсона-Міллера. У літературі назви методик Аткінсона і Міллера часто поєднують, хоча це були два окремих винаходи з однаковою метою. Історія принципів Аткінсона і Міллера описана нижче.
Аткінсон: Джеймс Аткінсон (Велика Британія, 1882) працював над своїм винаходом, де він міг збільшити ККД поршневого двигуна за рахунок збільшення робочого ходу. За допомогою складної системи зі стрижнями та механізмами гойдання хід поршня силового такту міг бути вищим, ніж хід впуску.
Анімація показує чотири удари у добре відомому чотиритактному процесі:
- впускний хід (всмоктування, анзауген)
- такт стиснення
- силовий удар (розширення, пологи)
- такт вихлопу (exhaust, ausstossen)
Двигун Аткінсона на той час не отримав подальшого розвитку, тому що на той час конструкція була надто складною та втрачалася надто велика потужність.
Мельник: Ральф Міллер (Сполучені Штати, 1947) розробив техніку, за якою впускний клапан закривається пізніше, щоб зменшити кінцевий тиск стиснення (див. попередній розділ). Завдяки зміні фаз газорозподілу досягається та ж мета, що й за принципом Аткінсона: обмеження механічних втрат енергії під час такту стиснення з меншою кількістю повітря. Різниця між принципами Аткінсона та Міллера полягає в тому, що Аткінсон робить фізично різні такти стиснення та потужності, а Міллер із виходом із фаз газорозподілу впускного клапана досягає того самого термодинамічного результату.
Пов'язана сторінка:
