Цикл Аткинсона: что это такое и как работают эти моторы

Джеймс Аткинсон в 1882 году разработал двигатель на основе бензинового двигателя или двигателя с циклом Отто. Первоначальная цель состояла в том, чтобы иметь возможность производить четырехтактные бензиновые двигатели без необходимости платить за патент, поскольку они были основаны на том, что известно как Цикл Аткинсона. Хотя в автомобильном секторе это не имело большого значения и до сих пор оставалось почти историческим анекдотом…

С появлением гибридных двигателей и важностью КПД двигателя сгорания, цикл Аткинсона снова стал главным героем после многих лет на заднем плане. И дело в том, что эти двигатели более эффективны, чем обычный цикл Отто, поскольку они достигают более высокой степени сжатия. Это делает его лучше термодинамические характеристики, хотя бензин сильно сжимается и детонирует раньше (что-то негативное).

Индекс

schema.org/SiteNavigationElement»>
• 1 Как работает двигатель с циклом Аткинсона?
• 2 Бренды, которые использовали цикл Аткинсона
  • 2.1 Honda
  • 2.2 Ford
  • 2.3 Mazda
  • 2.4 Hyundai
  • 2.5 Lexus
  • 2.6 Toyota
  • 2.7 другие
• 3 Преимущества и недостатки цикла Аткинсона
• 4 Надежны ли двигатели Аткинсона?
• 5 Цикл Аткинсона против цикла Отто
• 6 Цикл Аткинсона против цикла Миллера
• 7 Формулы цикла Аткинсона

Как работает двигатель с циклом Аткинсона?

Двигатели по циклу Аткинсона Они работают на том же топливе, что и цикл Отто, то есть обычные бензиновые двигатели. Кроме того, они также являются двигателями внутреннего сгорания и бывают многотактными, как обычные, и даже некоторые более «экзотические», такие как пятитактный двигатель с циклом Аткинсона. Последний в основном представляет собой 3-цилиндровый двигатель, в котором 2 работают в 4 раза, а третий работает с выхлопными газами.

Отличие двигателей по циклу Аткинсона в том, что они более эффективны, так как они лучше используют топливо, что позволяет им предлагать лучшие показатели потребления (за счет меньшей мощности по сравнению с Otto). Что касается самого цикла, то разница в фазе сжатия, где-то в середине.

Подпишитесь на наш Youtube-канал

В этой фазе впускные клапаны остаются открытыми благодаря специальному распределительному валу, который использует потери, вызванные сжатием смеси в цилиндре двигателя.

То есть четыре этапа 4-тактный двигатель они были бы одинаковыми: впуск, сжатие, расширение и выпуск, но при сжатии закрытие впускного клапана задерживается. Преимущество заключается в том, что он снижает энергию, необходимую для сжатия воздушно-топливной смеси внутри цилиндра, и изменяет степень сжатия примерно на 50% по сравнению с двигателем с циклом Отто.

В фазе сжатия двигателя, работающего по циклу Аткинсона, степень сжатия приблизительно 8:1. Это потому что расчеты для этого отношения учитывается с момента закрытия впускного клапана, при этом коэффициент на расширение составляет 13:1. Эта асимметрия, с одной стороны, способствует наполнению цилиндров, а с другой стороны, уменьшает потери, вызванные обратным потоком газа.

Как я уже упоминал ранее, мощность двигателя, работающего по циклу Аткинсона, ниже, чем у обычного бензинового двигателя. Однако его эффективность позволяет в сочетании с электродвигателем, как в гибридные автомобили, да, это компенсирует наличие двигателей по циклу Аткинсона.

Бренды, которые использовали цикл Аткинсона

Двигатели с циклом Аткинсона становятся все более популярными среди брендов, которые используют бензиновые двигатели в сочетании с электродвигателями в своих гибридных автомобилях. Немного признанные бренды которые используют этот тип архитектуры:

Honda

Японская компания Honda, является одним из крупных производителей, который использует двигатели с циклом Аткинсона для некоторых своих гибридных моделей. Например, одна модель, которая в настоящее время использует его, — это Honda CR-V. Другими моделями в списке будут гибридный Accord или Fit.

Ford

Популярный американский производитель автомобилей и идеологи цепной работы также использовали двигатели с циклом Аткинсона для гибридов, как и в случае с Ford C-Max, Ford Escape, Fusion или Maverick.

Mazda

Другая фирма в Японии, которая также предприняла шаги по внедрению гибридных двигателей с частично электрическим и частично бензиновым циклом Аткинсона, — это Mazda. Бренд уже известен тем, что рискует своими двигателями, принимая, например, такие экзотические конструкции, как двигатель Ванкеля, в некоторых моделях. И он также сделал это с этими другими в некоторых версиях своей Mazda6.

Hyundai

La Hyndai Motor Company — еще одна южнокорейская автомобильная компания, которая также использует двигатели в нескольких своих самых известных гибридных моделях, таких как Sonata, Elantra, Grandeur, Ioniq или Palisade.

Lexus

Toyota является одним из японских брендов, который с самого начала уделял самое пристальное внимание гибридам и двигателям, работающим по циклу Аткинсона. Lexus. Среди моделей, которые его используют, есть серия CT 200h, ES 300h, GS 450h, RC F, GS F, HS 250h, IS 200t, NX, RX 450h или гибридный LC.

Toyota

Toyota он также использует их в своих автомобилях в качестве дополнения к своим гибридным двигателям. Некоторые образцы этого японского бренда можно найти в гибридах Camry, Avalon, Highlander, Prius, Yaris, Auris, Tacoma, RAV4, Sienna, Venza и C-HR.

другие

также есть другие бренды которые использовали двигатели цикла Аткинсона в некоторых своих моделях, таких как KIA, Mercedes, Subaru, Renault, Nissan, Mitsubishi, Infinity, Chevrolet и Chrysler…

Преимущества и недостатки цикла Аткинсона

Конечно, двигатели по циклу Аткинсона отнюдь не панацея, у них есть и свои недостатки. здесь вы можете увидеть преимущества и недостатки из этих двигателей:

• преимущество:
  • Они требуют меньшего механического напряжения, что может уменьшить проблемы с надежностью и продлить срок службы компонентов.
  • Эффективность выше. По данным Toyota, эффективность двигателя с такими же характеристиками, работающего по циклу Отто, составляет от 12 до 14%.
  • Расход топлива снижен.
  • Затраты на производство также низкие, как у обычного бензинового двигателя, и дешевле, чем производство дизельного двигателя.
  • Поскольку они по-прежнему являются бензиновыми двигателями, они тише, легче и с меньшими выбросами, чем дизельные.
• недостатки:
  • У них меньше мощность, потому что они меньше сжимают топливовоздушную смесь. То есть сила тяги на головке поршня в момент проскакивания искры ниже, чем у обычных двигателей.
  • У них есть более низкий максимальный предел оборотов, отмеченный на уровне 5000 об / мин, учитывая их настройки времени.
  • Ему нужна более сложная технология с точки зрения клапанов и распределительного вала.
  • Удельная мощность, которая достигается за счет полного рабочего объема двигателя, достаточно мала. Вы можете найти 1.8-кубовые двигатели с циклом Аткинсона мощностью 98 л.с. или близкой к 100 л.с.

Однако в автомобиле с гибридный двигатель эти недостатки не имеют значения, поскольку мощность в основном исходит от электродвигателя. И, кстати, гибриды с такими конфигурациями обычно используют бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая постоянно поддерживает оптимальный режим оборотов двигателя и взаимодействует с электродвигателем.

Надежны ли двигатели Аткинсона?

Говоря о такой, казалось бы, новой технологии, как двигатель с циклом Аткинсона, несмотря на то, что он был создан столетия назад, многие не доверять надежности и срока полезного использования, который могут иметь эти двигатели. Тем не менее, производители могут добиться очень хороших качеств, так как они практически могут основываться на обычных бензиновых конструкциях.

Кроме того, для большего спокойствия людей, которые собираются приобретать гибрид с бензиновым двигателем по циклу Аткисона, скажем, что Как правило, это очень надежные двигатели., так как более низкая механическая нагрузка означает, что компоненты двигателя подвергаются меньшей нагрузке и служат дольше. Так что да, они надежны.

Цикл Аткинсона против цикла Отто

О сравнение Между двигателями цикла Отто и двигателями цикла Аткинсона, правда, уже достаточно сказано, поскольку предыдущие описания были сделаны на основе различий с двигателем Отто. Таким образом, если сравнить обе парадигмы:

Некоторые современные двигатели известны как «полу-Аткинсона», поскольку они работают по циклу Отто, но с возможностью изменения открытия клапанов по мере необходимости в некоторых случаях.

• Преимущества двигателя с циклом Аткинсона:
  • Они требуют меньшего механического воздействия, что увеличивает долговечность.
  • Эффективность выше.
  • Расход топлива ниже.
• Преимущества двигателя цикла Отто:
  • У них больше мощность при том же рабочем объеме.
  • Пределы оборотов не так уж ограничены. .
  • Клапаны и кулачковая система проще.
  • Им не нужен электродвигатель в качестве дополнения, их можно реализовать самостоятельно.

Цикл Аткинсона против цикла Миллера

С другой стороны, есть цикл Миллера, еще один вариант цикла Отто, такой как Аткинсон. Но в этом случае используется цилиндр большего размера, чем обычно, а степень сжатия улучшается за счет использования механического компрессора и изменения времени открытия и закрытия выпускных клапанов. Имея компрессор, он также использует интеркулер на впуске для охлаждения воздуха и предотвращения его расширения и уменьшения работы компрессора. Преимущества этих двигателей также привели к их использованию на некоторых силовых установках, лодках и даже автомобилях, таких как Subaru B5-TPH или Mazda KJ-ZEM V6.

La comparativa в этом случае с циклом Аткинсона он оставляет следующие данные:

• Преимущества двигателя с циклом Аткинсона:
  • КПД и меньший расход, так как в Миллере при сжатии всасываемого воздуха места для топлива больше и оно сгорает больше при том же рабочем объеме.
  • Меньшее усилие на сжатие.
• Преимущества двигателя с циклом Миллера:
  • Более высокая мощность за счет наддува / турбонаддува по сравнению с безнаддувным двигателем типа Аткинсона.
  • Хороший КПД за счет снижения сжатия и приемлемого расхода, тем более по сравнению с Отто.
  • Его также можно использовать в сочетании с электродвигателями для гибридных автомобилей, чтобы компенсировать более низкий крутящий момент.

Формулы цикла Аткинсона

Наконец, что касается формулы для цикла Аткинсона, у вас есть термический КПД, также определяется как отношение работы (Вт) к подводимой теплоте (QH):

На картинке показано, как рассчитать тепловой КПД с символом η. Y представляет собой количество подведенного тепла, которое в конечном итоге преобразуется в работу в соответствии с Первым законом термодинамики.

И как он остаточное тепло (Qc) в окружающей среде и сумма работы (Вт) должно быть равно поступающему теплу, формулу можно резюмировать, как показано на изображении выше.

Кроме того, поскольку теплота, поглощаемая при сгорании топливно-воздушной смеси свечой зажигания, производится в почти постоянном объеме, то двигатель в это время не совершает никакой работы, которая я закон термодинамики изречения  ∆U = ∆Q. Следовательно, входное и выходное тепло двигателя можно рассчитать с помощью:

Q _{вступление} = мс _v (T ₃ — Т ₂ )

Q _{выходной} = мс _p (T ₄ — Т ₁ )

Кроме того, по соотношению:

• Сжатие –> V ₁ / В ₂
• Расширение –> V ₄ / В ₃

Отсюда следует, что константа k равна:

κ = с _p / против _v

Цикл Аткинсона на практике.

Двигатель по циклу Аткинсона

ДВС применяются на автомобилях уже целое столетие. В целом принцип работы их не претерпел серьезных изменений с начала выпуска. Но так как этот двигатель имеет большое количество недостатков, инженеры не перестают изобретать нововведения, чтобы усовершенствовать мотор. Обратимся к тому из них, которое называется цикл Аткинсона. Сегодня можно услышать, что в некоторых машинах он применяется. Но что он собой представляет и как двигатель становится с ним лучше?

Цикл Аткинсона

Николаус Отто, инженер из Германии, предложил в 1876 году цикл, состоящий из:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска.

А десятилетие спустя английский изобретатель Джеймс Аткинсон развил его. Однако, разобравшись в деталях, можно назвать совершенно оригинальным видом цикл Аткинсона.

Какие наиболее лучшие зарубежные комедии всех времен:…

Умение смеяться – это удивительная способность человечества. Многие врачи утверждают, что часто…

Двигатели внутреннего сгорания качественно отличаются. Ведь коленчатый вал имеет смещенные точки крепления, благодаря чему потеря энергии при трении сокращена, а степень сжатия увеличена.

Также на нем присутствуют иные газораспределительные фазы. На обычном двигателе поршень закрывается сразу же после прохождения мертвой точки. Иную схему имеет цикл Аткинсона. Здесь такт существенно длиннее, так как клапан закрывается только на половине пути поршня к верхней мертвой точке (где по Отто уже происходит сжатие).

Теоретически цикл Аткинсона эффективнее Отто приблизительно на десять процентов. Однако долго его не применяли на практике из-за того, что он способен функционировать в рабочем режиме лишь при больших оборотах. Дополнительно необходим механический нагнетатель, с которым иногда называют все это «цикл Аткинсона-Миллера». Однако оказывалось, что с ним преимущества рассматриваемой разработки терялись.

Шаговый двигатель: принцип действия, схема, описание,. ..

В современной электротехнике используется множество самых разнообразных устройств, некоторые из них…

Поэтому в легковых автомобилях такой цикл Аткинсона на практике почти не применялся. Но вот в гибридных моделях, наподобие Toyota Prius, производители стали использовать его даже серийно. Это стало возможным благодаря специфической работе этих видов движков: на небольшой скорости автомобиль передвигается за счет электрической тяги и лишь при разгоне переходит на бензиновый агрегат.

Газораспределение

Первый двигатель по циклу Аткинсона имел громоздкий газораспределительный механизм, издающий большой шум. Но когда благодаря открытию американца Чарльза Найта вместо привычных клапанов с приводом стали использовать специальные золотники в форме пары гильз, которые устроили между цилиндром и поршнем, мотор почти перестал шуметь. Однако сложность используемой конструкции обходилась совсем недешево, но в престижных марках машин автовладельцы были готовы платить за такое удобство.

Тем не менее уже в тридцатых годах от такого усовершенствования отказались, потому что двигатели были недолговечными, а расход бензина и масла являлся слишком большим.

Разработки двигателей в этом направлении известны и сегодня — может быть, инженерам удастся избавиться от недостатков модели Чарльза Найта и воспользоваться преимуществами.

Универсальная модель будущего

В настоящее время многими производителями ведутся разработки универсальных двигателей, где будут совмещены и мощность бензиновых агрегатов, и отличная тяга и экономичность дизелей.

«Тойота-Приус-Гибрид»: последние отзывы, технические…

Статья посвящена автомобилю «Тойота-Приус-Гибрид». Рассмотрены технические характеристики модели,…

В этом отношении уже то, что бензиновые агрегаты, имеющие непосредственный впрыск топлива, достигли высокого показателя сжатия порядка тринадцати-четырнадцати единиц (у дизельных моторов этот уровень является немногим больше семнадцати-девятнадцати), доказывает успешные шаги в этом направлении. Они даже работают так же, как и агрегаты с воспламенением от сжатия. Только рабочая смесь должна искусственно поджигаться свечой.

В экспериментальных моделях сжатие доходит еще выше — до пятнадцати-шестнадцати единиц. Но до самовоспламенения пока уровень не дотягивается. Зато свеча отключается при равномерном движении, благодаря чему двигатель переходит на режим, подобный дизелю, и потребляет мало топлива.

Сгорание регулируется электроникой, вносящей коррективы в зависимости от внешних обстоятельств.

Разработчики уверяют, что такой двигатель является очень экономичным. Однако для серийного производства исследований проводилось недостаточно.

Переменная степень сжатия

Показатель является очень важным. Ведь мощность, коэффициент полезного действия и экономичность напрямую зависят от высокой степени сжатия. Естественно, повышать бесконечно ее нельзя. Поэтому с некоторых пор развитие остановилось. В противном случае появлялся риск детонации, которая могла привести к порче двигателя.

Особенно сильно этот показатель отражается на моторах с наддувом. Ведь нагреваются они сильнее, а поэтому и процент вероятности срабатывания детонации здесь существенно выше. Поэтому степень сжатия иногда приходится снижать, из-за чего, естественно, и падает эффективность мотора.

В идеале степень сжатия должна меняться плавно в зависимости от рабочего режима и нагрузки. Разработок было очень много, но все они слишком сложные и дорогостоящие.

Легендарный Saab

Лучших результатов удалось достигнуть компании Saab, когда она в 2000 году выпустила пятицилиндровый мотор, который при 1,6 литрах объема выдавал порядка двухсот двадцати пяти лошадей. Это достижение и сегодня кажется невероятным.

Двигатель разделен надвое, где части соединены друг с другом шарнирным способом. Снизу расположен коленчатый вал, шатуны и поршни, а наверху — цилиндры с головками. Гидропривод способен наклонять моноблок с цилиндрами и головками, изменяя степень сжатия при включении приводного компрессора. Несмотря на всю эффективность, разработки также пришлось отложить из-за дороговизны конструкции.

Проще и доступнее

Таким образом, можно заключить, что двигатель, работающий по циклу Аткинсона, сыграл значительную роль на пути усовершенствования механизма мотора в будущем. Представляется, что совершенствования, основываясь одно на другом, приведут ДВС, наконец, к оптимальному режиму работы.

Вот как двигатели с циклом Аткинсона экономят бензин

Цикл Аткинсона вернулся благодаря гибридам. Но как именно это работает?

Автор статьи:

Джил Макинтош

Опубликовано 22 июня 2016 г.  •  Последнее обновление 22 июня 2016 г.  •  3 минуты чтения

Присоединяйтесь к обсуждению двигатель вернулся благодаря своей экономичной работе. Он идеально подходит для гибридов, где электродвигатель автомобиля помогает преодолеть недостатки Аткинсона.

Объявление 2

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Чтобы понять Аткинсона, вы должны знать, как работает двигатель. В двигателе просверлены цилиндры — как это звучит, у четырехцилиндрового двигателя их четыре, а у V6 или V8 шесть или восемь цилиндров, расположенных парами, каждый из которых образует букву «V», и каждый содержит поршень. Эти поршни двигаются вверх и вниз, вращая центральный коленчатый вал, подобно тому, как ваши ноги крутят педали при езде на велосипеде. Вращательное движение коленчатого вала, в конечном счете, вращает колеса.

Приносим свои извинения, но это видео не удалось загрузить.

Попробуйте обновить браузер или
нажмите здесь, чтобы посмотреть другие видео от нашей команды.

Вот как двигатели с циклом Аткинсона экономят бензин Назад к видео

Поршни приводятся в действие бензином, который впрыскивается в двигатель и детонирует от свечи зажигания. В каждом цикле поршень перемещается четыре раза: вниз для всасывания паров бензина, вверх для их сжатия, вниз, когда пары воспламеняются и взрываются, а затем вверх для выталкивания выхлопных газов. Пока все это происходит, клапаны открываются и закрываются точно в нужное время, чтобы впустить бензин и выпустить выхлопные газы.

Объявление 3

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Двигатель с циклом Аткинсона работает так же, но с изюминкой. В обычном двигателе впускной клапан остается закрытым, когда поршень движется вверх в такте сжатия, создавая давление в цилиндре. В двигателе с циклом Аткинсона клапан остается открытым немного дольше. Поскольку теперь в цилиндре меньше давления, поршню не нужно работать так сильно, чтобы преодолеть трение, что, в свою очередь, повышает эффективность использования топлива. Часть паров бензина уходит обратно во впускной коллектор через этот открытый клапан, но они втягиваются обратно при следующем открытии клапана, так что ничего не пропадает.

Главный инженер Toyota Prius Кодзи Тойошима стоит рядом с гибридным автомобилем Toyota, новым Prius, во время пресс-брифинга компании по новым технологиям в Токио, 13 октября 2015 года. Prius четвертого поколения появится на мировом рынке в декабре этого года.

Когда Джеймс Аткинсон разработал свой оригинальный двигатель еще в 1882 году, в нем использовалась сложная механическая система, которая фактически изменяла расстояние, проходимое поршнем во время цикла. Современные двигатели используют электронику и программное обеспечение для достижения волшебства. Если держать клапан открытым дольше, рабочий объем цилиндра существенно увеличивается, что аналогично механическому творению Аткинсона, но расстояние, на которое перемещается поршень, не меняется.

Объявление 4

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Так в чем же минус всего этого? Хотя цикл Аткинсона улучшает экономию топлива, он менее мощный, чем обычный двигатель. Этого достаточно для стабильного движения на крейсерской скорости или вождения на низкой скорости, но он не даст вам того рывка скорости, которого вы ожидаете, когда нажимаете на педаль газа для ускорения.

Рекомендовано из редакции

1. Зеркало заднего вида: долгая скандальная история дизельного двигателя

2. Вот что автопроизводители подразумевают под «облегчением»

Хотя это не позволяет использовать его в большинстве обычных автомобилей, оно идеально подходит для гибридной системы. Он использует электродвигатель наряду с бензиновым двигателем и переключается между бензином, электричеством или их комбинацией, в зависимости от условий. Газовый двигатель, работающий по циклу Аткинсона, при необходимости может справиться с умеренной ездой, но когда требуется дополнительная мощность, включается электродвигатель, чтобы дополнить его мощность. Гибриды, использующие бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая содержит шкивы и ремень вместо шестерен, также поддерживают двигатель на оптимальном уровне оборотов для обеспечения мощности и эффективности.

Объявление 5

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Идея «мощности только тогда, когда это необходимо» также лежит в основе малолитражных силовых установок с турбонаддувом, таких как двигатели Ford EcoBoost. Эти меньшие двигатели потребляют меньше топлива, чем более крупные, при умеренном дросселе, но когда вам нужно больше мощности, включается турбонаддув. Тем не менее, они могут испытывать жажду, когда работает турбо, в то время как электродвигатель гибрида не использует топливо, когда увеличивает мощность.

2,0-литровый 16-клапанный четырехцилиндровый двигатель DOHC i-VTEC с циклом Аткинсона, электродвигателем и литий-ионным аккумулятором мощностью 196 л.с. и 226 фунт-футов. крутящего момента

Но не все хотят гибрид, и Toyota представила новый двигатель в своем пикапе Tacoma 2016 года, который представляет собой еще один вариант. Двигатель работает в обычном режиме, когда требуется мощность, например, при ускорении. Но при постоянной скорости, когда полная мощность не требуется, фазы газораспределения изменяются на цикл Аткинсона для экономии топлива; переключение плавное и незаметно для водителя. Двигатель также включает два метода подачи топлива в двигатель, непосредственный впрыск и впрыск через порт, и использует один или оба по мере необходимости для каждого уровня требуемой мощности, от холодного запуска до буксировки, наряду с максимальной эффективностью в каждом из них.

Это одна из многих стратегий экономии топлива, которые используют автопроизводители, наряду с такими вещами, как деактивация цилиндров, многоскоростная трансмиссия, облегченная конструкция и улучшенная аэродинамика. Пока расход топлива остается проблемой, инженеры будут заняты.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

В тренде

1. Полностью электрический Ram 1500, который выйдет в 2024 году, использует зарядку 800 В

2. ИСТОРИЧЕСКИЙ «Черный призрак» ’70 CHALLENGER Street-Racer для продажи

3. Скачивание воров с кольцевым автомобилем CAR

4. ca car reviews of 2022″> Top 10 CAR. CAR Reviews 2022

   Топ 10.

5. Driving By Numbers: 10 самых продаваемых автомобильных брендов в Канаде в 2022 году0003

   Адрес электронной почты

   Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь получать указанный выше информационный бюллетень от Postmedia Network Inc. Вы можете отказаться от подписки в любое время, щелкнув ссылку для отказа от подписки в нижней части наших электронных писем или любого информационного бюллетеня. Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

   Как работает двигатель с циклом Аткинсона?

   Пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере. Этот веб-сайт не будет работать правильно с отключенным JavaScript. Перейти к содержимому

   Джо Клиффорд

   22 января 2015 г. 28 апреля 2021 г.

   В большинстве двигателей с искровым зажиганием на заре автомобилестроения использовался четырехтактный термодинамический цикл, разработанный в конце 19 века немецким инженером Николаусом Отто. Но в последние годы популярность приобрела модифицированная версия этого цикла «Отто».

   Широко известный как цикл Аткинсона, он применялся во всех автомобилях с технологией Lexus Hybrid Drive , а теперь применяется в некоторых из последних высокопроизводительных моделей производителя, таких как Лексус RC F .

   Почему это так и в чем разница между этими двумя циклами?

   Цикл Отто

   Четырехтактные двигатели имеют четыре отдельные фазы в рамках традиционного цикла Отто, которые производятся за два оборота коленчатого вала и точной установки клапана и момента зажигания. Как видно из анимации ниже, это следующие фазы: 1) впуск, 2) сжатие, 3) сгорание и 4) выпуск. Каждый соответствует полному ходу поршня внутри цилиндра.

   Цикл начинается с хода поршня вниз, при котором смесь воздуха и паров топлива всасывается через впускное отверстие в камеру сгорания. Ход обратного поршня вверх сжимает эту смесь примерно до одной десятой ее объема, после чего она воспламеняется от свечи зажигания. Этот взрыв толкает поршень вниз, что придает двигателю его тягу. Последний обратный ход цикла удаляет отработавшие газы через выпускное отверстие, чтобы процесс мог начаться снова.

   Но хотя этот относительно простой цикл обеспечивает удовлетворительную выходную мощность, это не самый экономичный способ получения мощности от четырехтактного поршневого двигателя. Эта награда достается двигателям, работающим по циклу Аткинсона.

   Цикл Аткинсона

   Цикл Аткинсона, запатентованный в 1882 году британским инженером Джеймсом Аткинсоном, значительно улучшил топливную экономичность четырехтактного двигателя с искровым зажиганием благодаря одной особенно оригинальной модификации.

   Четыре основные фазы цикла Отто остались, но Аткинсон ввел новую временную последовательность для задержки закрытия впускного клапана во время такта сжатия. Удерживание впускного клапана открытым немного дольше эффективно уменьшало рабочий объем двигателя во время такта впуска, но сохраняло полный коэффициент расширения в такте сгорания или рабочем такте.

   Проще говоря, цикл Аткинсона был разработан, чтобы свести к минимуму использование топлива во время такта впуска, но при этом использовать ту часть цикла, которая генерирует мощность.

   Как работает современный двигатель, работающий по циклу Аткинсона

   В оригинальном двигателе, разработанном Джеймсом Аткинсоном, использовались сложные механические связи для получения различных коэффициентов хода поршня при одном и том же обороте коленчатого вала. Несмотря на эффективность и невероятно умный дизайн, он не был рентабельным для массового производства. Более того, преимущества в топливной экономичности могли быть достигнуты только за счет некоторой мощности — в результате уменьшенного рабочего объема двигателя во время такта впуска. Из-за этих проблем гениальный цикл Аткинсона был в значительной степени забыт на большую часть века.

   Перенесемся в середину 1990-х годов, и инженеры Toyota испытали момент озарения, когда поняли, что теперь они могут реализовать наиболее важную функцию экономии топлива двигателя, работающего по циклу Аткинсона, — задержку закрытия впускного клапана во время такта сжатия. – немеханическим способом. Это стало возможным благодаря новой технологии изменения фаз газораспределения, в которой использовалась гидравлика для приведения в действие положения распределительного вала и изменения фаз газораспределения впускных клапанов.

   Между тем, появляющаяся технология гибридных приводов оказалась идеальным средством решения характерной для Аткинсона нехватки мощности. Электродвигатели с батарейным питанием использовались для помощи бензиновому двигателю, когда это было необходимо, но также служили независимым источником мотивации. В конце концов, самый эффективный способ экономии топлива — это вообще не запускать двигатель!

   Мощность и эффективность

   Первым серийным автомобилем с имитацией клапана Аткинсона и гибридной трансмиссией была Toyota Prius 1997 года, а Lexus впервые применил эту технологию в RX 400h 2005 года.