A személygépkocsik autóipari szerkezetében több mint egy évszázada szokásos módon használatos belső égésű motorok. Van néhány mínusz, amely felett a tudósok és a tervezők harcolnak az évek során. E tanulmányok eredményeként meglehetősen érdekes és furcsa "motorokat" kapunk. Az egyikükről beszélünk ebben a cikkben.

Az atkinson ciklus létrehozásának története

A motor létrehozásának története az Atkinson kerékpár gyökerével egy távoli történetbe kerül. Kezdje el az a tényt, hogy első klasszikus négyütemű motor A német Nikaula Otto-t 1876-ban találták fel. Az ilyen motor ciklusa elég egyszerű: bemenet, tömörítés, munkahely, kiadás.

Az Otto motor feltalálása után mindössze 10 év alatt az angol James Atkinson felajánlotta a német motort. Tény, hogy a motor továbbra is négyütemű. De az atkinson kicsit megváltoztatta a kettő időtartamát: az első 2 óra rövidebb, a fennmaradó 2 hosszabb. Sir James ezt a rendszert megváltoztatta a dugattyú mozgásainak hosszának megváltoztatásával. De 1887-ben, a motor OTTO ilyen módosítása nem találta az alkalmazást. Annak ellenére, hogy a motor teljesítménye 10% -kal nőtt, a mechanizmus komplexitása nem engedte meg, hogy masszívan működjenek az Atkinson-ciklus használatához.

De a mérnökök továbbra is működtek Sir James ciklusban. Az amerikai Ralph Miller 1947-ben javította az Atkinson ciklust, egyszerűsíti azt. Ez lehetővé tette a motor az autóiparban. Úgy tűnik, helyes lenne, ha a Miller Atkinson ciklusának hívása lenne. De a mérnöki közösség elhagyta az Atkinson-t, hogy a motort a felfedező elvének megfelelően hívja fel. Ezenkívül az új technológiák használatával lehetővé vált egy összetettebb Atkinson-ciklus használata, ezért a Miller ciklusból elutasították az idő múlásával. Például az új Toyota az Atkinson motorja, nem miller.

Napjainkban az Atkinson ciklus elvén futó motor hibridekre kerül. Különösen sikerült ebben a japán, akik mindig törődnek az autóik ökológiájával. Hybrid Prius a Toyota-tól Aktívan töltse ki a világpiacot.

Az Atkinson ciklus működésének elvét

Amint korábban említettük, az Atkinson ciklusa ugyanazokat az órákat ismétli, mint az OTTO ciklus. De ha ugyanazokat az elveket használja, az Atkinson teljesen új motort hozott létre.

A motor úgy tervezték, hogy a dugattyú mind a négy órát egy forgattyústengelyre teszi. Ezenkívül a tapintat különböző hosszúságúak: a dugattyú mozgatása a tömörítés és a bővítés során rövidebb, mint a bevitel és a kiadás során. Ez az Otto ciklusában a szívószelep majdnem azonnal lezárul. Az atkinson ciklusában ez a szelep lezárja az utat a felső holtpont felé.. A szokásos jégben ebben a pillanatban már tömörítés van.

A motort egy speciális főtengely módosítja, amely megjeleníti a melléklet pontokat. Ennek köszönhetően a motor összenyomása nőtt, és a súrlódási veszteségek minimalizálódtak.

A hagyományos motorok közötti különbség

Emlékezzünk vissza, hogy az Atkinson ciklus négyütemű (bemenet, tömörítés, bővítés, emisszió). Egy közönséges négyütemű motor működik az OTTO cikluson. Röviden, emlékeztetünk munkáját. A hengerben lévő munkatartás kezdetén a dugattyú a felső működési pontig emelkedik. Az üzemanyag és a levegő égésének keveréke, a gáz kibővítése, a maximális nyomás. Ennek a gáznak a hatása alatt a dugattyú lefelé halad, az alsó halott pontra kerül. A munka stroke vége, egy kipufogószelep kinyílik, amelyen keresztül az elköltött gáz kijön. Ebben a helyen a kibocsátás vesztesége van, mert A kipufogógáz még maradéknyomással rendelkezik, amely lehetetlen használni.

Atkinson csökkentette a kiadás elvesztését. A motorjában az égéskamra térfogata kisebb, ugyanabban a munkamennyiségben. Ez azt jelenti a tömörítés mértéke magasabb, és a dugattyú mozog több. Ezenkívül a kompressziós tapintás időtartama a munkatartáshoz képest csökken, a motor egy fokozott kiterjesztési fokozatú cikluson működik (a tömörítési arány alacsonyabb a hosszabbításnál). Ezek a feltételek csökkenthetik a kipufogógázok energiájával történő kibocsátás elvesztését.

Visszatérjünk az Otto ciklusba. A munka keverék szopásakor a fojtószelep zárva van, és rezisztenciát teremt a bemenetnek. Ez akkor történik, ha a gázpedál hiányos. A zárt csappantyú miatt a motor befektetett energiát tölt, szivattyúzási veszteségeket teremtve.

Atkinson a szívóórával dolgozott. Hosszabbítása, Sir James csökkentette a szivattyúzás csökkenését. Ehhez a dugattyú eléri a halott pont alját, majd emelkedik, így a szívószelep nyitva tartásával a dugattyú stroke kb. Az üzemanyag-keverék része visszatér a szívócsatornához. Növeli a nyomást lehetővé teszi a kis és közepes forgalom fogalmát.

De a sorozatban az Atkinson-i motor nem volt kiadva a munkában végzett megszakítások miatt. Az a tény, hogy a motorral ellentétben a motor csak magas fordulatszámon működik. Készenléti állapotban megbotlik. De ezt a problémát hibridek előállításában oldották meg. Alacsony sebességgel az ilyen gépek a választókon vezetnek, és a benzinmotort csak túlhajtás vagy terhelés esetén továbbítják. Egy hasonló modell, mint az Atkinson motor hiányosságainak eltávolítása, hangsúlyozza előnyeit a többi DV. előtt.

Az Atkinson ciklus előnyei és hátrányai

Az Atkinson motorja több előnyökKeverjük össze a másik DV-ek előtt: 1. Az üzemanyag-veszteség csökkentése. Amint korábban említettük, az órák időtartamának változása miatt lehetővé vált az üzemanyag fenntartása a kipufogógázok használatával és csökkentve a szivattyúzási veszteségek csökkentését. 2. A robbanásveszélyes égés kis valószínűsége. Az üzemanyag-tömörítés mértéke 10-ről 8-ra csökken. Ez lehetővé teszi, hogy ne növelje a motor áramlásának forgását a terhelés növekedése miatt. Továbbá, a robbanási égés valószínűsége kevésbé az égéskamrából származó hőcsatlakozónak köszönhetően a szívócsonkban. 3. Kis benzinfogyasztás. Új hibrid modellekben a benzinfogyasztás 4 liter / 100 km. 4. Hatékonyság, környezetbarát, nagy hatékonyság.

De az Atkinson motornak van egy jelentős hátránya, amely nem engedélyezte, hogy a gépek tömeggyártásában alkalmazzák. Alacsony teljesítménymutatók miatt a motor kicsi fordulatszámon lehet megbotálni. Ezért az Atkinson motorja nagyon jól működött hibrideken.

Az Atkinson ciklusának alkalmazása az autóiparban

By the way, arról a gépekről, amelyeken az Atkinson motorok fel vannak téve. Egy tömeges kiadásban ez az OB-k módosítása nem volt olyan régen. Amint korábban említettük, az Atkinson ciklus első felhasználója japán cégek és Toyota volt. Az egyik leghíresebb gép - Mazdaxedos 9 / Eunos800amelyet 1993-2002-ben gyártottak.

Ezután a DVS Atkinson a hibrid modellek gyártóit vette. Az egyik leghíresebb vállalat, amely ezt a motort használja Toyota.termelő Prius, Camry, Highlander Hybrid és Harrier Hybrid. Ugyanazokat a motorokat használják LEXUS RX400H, GS 450H és LS600Hés "Ford" és "Nissan" kifejlesztették Menekülési hibrid. és Altima hibrid..

Érdemes azt mondani, hogy az autóiparban van egy divat az ökológia számára. Ezért az Atkinson cikluson dolgozó hibridek teljes mértékben kielégítik az ügyfelek és a környezetvédelmi normák igényeit. Ezenkívül az előrehaladás nem áll fenn, az Atkinson-motor új módosításai javítják előnyeit és megsemmisítik a hátrányokat. Ezért magabiztosan azt mondják, hogy az Atkinson cikluson alapuló motornak produktív jövője és reménye van egy hosszú létezésre.

[E-mail védett]weboldal
weboldal
Jan 2016.

Prioritások

Vissza az első beadvány megjelenése óta, létrehozták, hogy James Atkinson sokkal többet szerette a Toyotales-t, mint Ralph Miller. És fokozatosan "Atkinson ciklusa" sajtóközleményeikből ment az újságírói közösségben.

Toyota hivatalosan: „A Heat Cycle Engine Javasolta James ATKINSON (UK), amelyben kompressziós ütem, valamint tágulási ütem időtartama egymástól függetlenül állítható be. Az ezt követő javulás Rh Miller (USA) megengedett beállítása szívószelep nyitás / zárás időzítés engedélyezése egy gyakorlati rendszert (Miller ciklus). "
- Toyota nem hivatalos és anti-tudományos: "Miller Cycle Engine egy Atkinson Cycle motor, amelynek nagyítószerese van".

Ugyanakkor, még a helyi mérnöki környezetben is, a "Miller ciklus" az Immoriori idő óta létezett. Hogyan lesz helyesbb?

1882-ben a brit feltaláló James Atkinson kínált az ötlet hatékonyságának javítása a dugattyús motor csökkentésével árképzés és növeli a haladás a munkaközeg. Feltételezzük, hogy gyakorlatilag ilyen komplex dugattyús hajtás mechanizmusokat (két dugattyú a boxer-sémában, egy dugattyú, egy forgattyúmechanizmussal). A beépített motorváltozatok a mechanikai veszteségek növekedését mutatták, enyhítették a kialakítást és a hatalom csökkentését más struktúrák motoraihoz képest, ezért az eloszlás nem kapott. A jól ismert Atkinson szabadalmak a tervekhez tartozott, anélkül, hogy figyelembe vették volna a termodinamikai ciklusok elméletét.

1947-ben az amerikai mérnök Ralph Miller (Ralph Miller) visszatért a rövidített tömörítés ötletéről, és folytatta a bővítést, javaslatot tett arra, hogy a dugattyú meghajtó kinematikájának rovására, és a A hagyományos forgattyús mechanizmussal ellátott motorok gázeloszlási fázisai. A szabadalomban Miller két lehetőséget tartott a munkafolyamat megszervezésére - a bemeneti szelep korai (EICV) vagy késői (LICV) lezárására. Valójában mindkét lehetőség a geometriai tényleges (hatékony) tömörítési fokozat csökkenését jelenti. Megértés, hogy a tömörítés csökkentése a motor teljesítményének elvesztéséhez vezet, Miller eredetileg olyan préselő motorokra koncentrált, amelyekben a töltési veszteséget a kompresszor kompenzálják. A Miller elméleti ciklusa a motorgyújtással rendelkező motorhoz teljes mértékben megfelel az Atkinson motor elméleti ciklusának.

A Miller / Atkinson ciklus nem független ciklus, hanem az ismert termodinamikai ciklusok egyikének az Otto és a dízel. Az Atkinson az absztrakt motor ötletének szerzője a tömörítési és bővítési stroke fizikailag különböző nagyságrendjéből. Az igazi szervezése munkafolyamatok valós használt motorok a gyakorlatban a mai napig, azt javasolta, hogy Ralph Miller.

Alapelvek

Amikor a motor rövidített tömörítési ciklussal működik a Miller mentén, a szívószelep sokkal később lezáródik, mint az OTO ciklusban, amellett, hogy a töltés egy részét vissza kell távolítani a beömlőcsatornába, és a tömörítési folyamat maga kezdődik a a tapintat második felét. Ennek eredményeképpen a tömörítés hatékony foka alacsonyabb, mint a geometriai (ami viszont megegyezik a munka mozgásának mértékével). A szivattyúzási veszteségek csökkentése és nyomóveszteségek csökkentése miatt a motor termikus hatékonyságának növekedése 5-7% -on belül, és biztosítja a megfelelő üzemanyag-fogyasztást.

Ismét megismételheti a ciklusok közötti különbségek kulcsfontosságú pontjait. 1 és 1 "- Az égéskamra térfogata a motorhoz a Miller ciklussal kisebb, a tömörítés geometriai mértéke és a fenti hosszabbítási fok. 2 és 2" gázok hasznos munkát végeznek hosszabb munkahelyen, így kevesebb A kiadás fennmaradó vesztesége. 3 és 3 "- A bevételi engedély kevesebb az előző töltés kisebb fojtásának és fordított elmozdulása miatt, ezért a szivattyúveszteségek alatt. 4 és 4" - a bemeneti szelep zárása és a kompresszió kezdete közepén kezdődik az óra, a töltőelem hátulja után.
Természetesen az ellenkező töltés azt jelenti, hogy a motor teljesítménymutatóinak csökkenése és a légköri motorok esetében a cikluson végzett munka csak a részleges terhelések viszonylag keskeny módjában van. A gázeloszlás folyamatos fázisai esetén csak az egész dinamikus tartományban kompenzálható, csak az alkalmazás lehetővé teszi. A hibrid modelleken az elektromos motor kompenzálja a károsodási módokban a tolóerő hiányát.

Értékesítés

A 90-es évek klasszikus Toyota motorjaiban az OTO ciklus mentén működő fix fázisoknál a szívószelep 35-45 ° -kal zárva van az NMT után (a forgattyústengely forgása mellett), a tömörítési arány 9,5-10,0. A VVT-vel való korszerűbb motoroknál a beömlőszelep lehetséges záró tartománya 5-70 ° -ra emelkedett az NMT után, a tömörítési arány 10,0-11,0-re emelkedett.

A Miller cikluson működő hibrid modellek motorjaiban a beömlőszelep zárási tartománya 80-120 ° ... 60-100 ° az NMT után. Geometriai tömörítési arány - 13.0-13.5.

2010 közepéig új motorok a gázeloszlás (VVT-IW) változó fázisának széles körű motorjai, amelyek mind a szokásos ciklusban, mind a Miller ciklusban működhetnek. A légköri változatok, a szívószelep zárási tartománya 30-110 ° az NMT után, a 12,5-12,7 tömörítés geometriai mértékével, a turbulációkban -, illetve 10-100 ° és 10.0.

A belső égésű motor (DV-k) az autó egyik legfontosabb csomópontjának tekinthető, jellemzői, teljesítménye, felvétele és hatékonysága attól függ, hogy milyen kényelmes a vezető a kerék mögött. Bár az autók folyamatosan javulnak, "fordulat" a navigációs rendszerekkel, a divatos modulok, multimédia és így tovább, a motorok továbbra is változatlanok maradnak, legalábbis a munkájuk elve nem változik.

Otto Atkinson-i ciklus, amely az autóipari motoron alapul, a 19. század végén tervezték, és attól az időponttól kezdve szinte semmilyen globális változás nem volt. Csak 1947-ben, a Ralph Miller sikeresen javította elődei fejlődését, a legjobbat a motorszerkezet minden modelljétől. De közös jellemzőkkel, hogy megértsék a modern erőegységek működésének elvét, egy kicsit meg kell nézned a történelmet.

Oto motorok Otto

Az autó első motorja, amely rendszerint nem csak elméletileg nem csak elméletileg dolgozik, a francia E. Lenoar a távoli 1860-ban alakult ki, az első modell egy forgattyús-összekötő mechanizmussal. A gázon dolgozott egységet hajók használták, hatékonysága (hatékonysága) nem haladta meg a 4,65% -ot. A jövőben a Lenoire egyesült Nicholas Otto-val, 1863-ban a német tervezővel együttműködve, a 15% -os hatékonyságból 2-ütemű 2-CP-k készültek.

A négyütemű motor elveit először N. A. Otto 1876-ban javasolta, ez a tervező az autó első motorjának alkotójának tekinthető. A motor táplálkozási rendszerrel rendelkezett, a benzin karburátor-motorjának 1. világában az első, az O. S. Kostovich orosz designernek tekinthető.

Az OTTO ciklus működését számos modern motoron alkalmazzák, összesen négy óra van:

• bemenet (amikor a bemeneti szelepet fedezték fel, a hengeres tér tele van üzemanyag-keverékkel);
• a tömörítés (szelepek lezárva (zárt), a keverék összenyomása következik be, a folyamat végén - gyújtás, amely biztosítja a gyújtó gyertyát);
• munka (magas hőmérséklet és nagy nyomás miatt, a dugattyú lefelé rohan, teszi a csatlakozó rúdot és a főtengelyt);
• engedélyezés (a tapintás elején a kipufogószelep kinyílik, a kipufogógázok ösvényének felszabadítása, a főtengely a mechanikai energiában lévő hő átalakítása következtében továbbra is forog, felemeli a rudat a dugattyúval).

Minden tapintat dokkolt és körbe megy, és a lendkerék, hogy az energiát, hozzájárul a forgattyústengely forogásához.

Bár a kétütemű opcióval összehasonlítva a négyütemű séma tökéletesebbnek tűnik, a benzinmotor hatékonysága még a legjobb esetben sem haladja meg a 25% -ot, és a dízelmotorok legnagyobb hatékonyságát, itt is növekedhet amennyire csak lehet 50%.

Atkinson termodinamikai ciklusa

James Atkinson - egy brit mérnök, aki úgy döntött, hogy korszerűsíti a találmányt, Otto saját lehetőséget ajánlotta a harmadik ciklus (munkamenet) javítása érdekében 1882-ben. A tervező a motor hatékonyságának növelésére és a tömörítési folyamat csökkentésére került, hogy a motort gazdaságosabbá tegye, kevésbé zajos, és az építési rendszer különbsége a forgattyúcsatlakozó mechanizmus (CSM) meghajtójának megváltoztatásában állt Az összes óra áthaladása egy főtengely forduljon.

Bár az atkinson és a motor hatékonyságának növelése a már szabadalmaztatott Otto találmány tekintetében a rendszert a gyakorlatban nem hajtották végre, a mechanika túl bonyolult volt. Az Atkinson azonban az első tervező lett, aki csökkentette a DV-eket csökkentett tömörítéssel, és a termodinamikai ciklus elvét a RALPH Miller feltalálója tovább vette figyelembe.

A tömörítési folyamat csökkentésének ötlete és a telítettebb bevitel nem került felszámolásra, az amerikai R. Miller 1947-ben visszatért hozzá. De ezúttal a mérnök a KSM szövődménye nélkül javasolta a rendszert, de a gázelosztás fázisainak megváltoztatásával. Két változatot tartottak:

• a bemeneti szelep (licv vagy rövid tömörítés) mosására;
• korai zárószeleppel (EICV vagy rövidített bemenet).

A szívószelep késedelmes lezárásával egy rövidített tömörítést kapunk az OTO motorhoz képest, ezért az üzemanyag-keverék a beömlőcsatornába kerül. Egy ilyen konstruktív megoldás:

• több "lágy" geometriai tömörítés az üzemanyag-keverék;
• további üzemanyag-megtakarítás, különösen a kis forradalmakon;
• kisebb detonáció;
• alacsony zaj.

E rendszer hátrányaival lehetséges, hogy csökkenteni kell a hatalmat nagy fordulatszámon, mivel a tömörítési folyamat csökken. De a hengerek teljesebb feltöltése miatt a hatékonyság növeli az alacsony fordulatszámokat és a tömörítés geometriai mértékét (a tényleges csökkenés). Ezeknek a folyamatoknak a grafikus képe az alábbiakban az alábbi ábrákon látható.

Miller motorjai elveszítik az Otto-t a nagysebességű módokon a hatalom szempontjából, de a városi működési körülmények között nem olyan fontos. De az ilyen motorok gazdaságosabbak, kisebbek, lágyabbak és édesebbek.

Miller Cycle motor autóval Mazda Xedos (2,3 l)

A szelepek átfedésével a gázeloszlás speciális mechanizmusa növeli a tömörítés mértékét (sz), ha a standard kiviteli alaknál 11, akkor 11, majd egy rövid tömörítő motorban ez a szám 14-re emelkedik . 6-hengeres 2) 2,3 l Mazda Xedos (Skyactiv család) Elméletileg úgy néz ki, mint ez: a szívószelep (VC) megnyílik, amikor a dugattyú a felső holtpontban található (rövidített - VTT), ez nem zárva van Az alsó pont (NMT), majd később továbbra is nyitva tart. Ebben az esetben az üzemanyag és a levegő keverék egy része visszahúzódik a szívócsatornába, a tömörítés a VC bezárása után kezdődik. A dugattyú visszatérésével az NMT-ben:

• a henger térfogata csökken;
• nyomásemelkedés;
• a gyertya gyújtás egy bizonyos ponton következik be, ez a terheléstől és a forradalmak számától függ (a gyújtási előzetes rendszer működik).

Ezután a dugattyú leesik, a kiterjesztés bekövetkezik, míg a hengerek hőátadás nem olyan magas, mint az OTTO-sémában a rövid tömörítés miatt. Amikor a dugattyú az NMT-hez érkezik, van egy gázkibocsátás, akkor minden művelet ismét megismétlődik.

A szívócsatorna (szélesebb és rövidebb, mint a szokásosnál) és a VC 70 fokkal a SZ 14: 1-es nyitási szöge lehetővé teszi, hogy a gyújtás 8º-os üresjárat előtt állítsa be a tárgyi detonáció nélkül. Ez a rendszer továbbá nagyobb hasznos munkát biztosít, vagy más szóval, lehetővé teszi a hatékonyság növelését. Kiderül, hogy az A \u003d P DV (P nyomás, DV - a hangerő-változás) által kiszámított munka nem a hengerek falainak melegítésére irányul, a blokk fejét, de a Működő stroke. Vázlatosan az egész eljárást az ábrán látható módon lehet megtekinteni, ahol a ciklus kezdete (NMT) az 1. szám, a tömörítési eljárás a 2. pont (NTT), 2-től 3-ig terjedő 2-3. dugattyú. Amikor a dugattyú a 3-4. Pontból származik, van egy kiterjesztés. Az elvégzett munkát az árnyékolt terület jelzi.

Továbbá az egész rendszert a T S koordinátákban lehet megtekinteni, ahol T jelentése hőmérséklet, és S az entrópia, amely egy anyag hőellátását növeli, és elemzésével ez feltételes. Q és Q 0 megnevezések - a hő kipufogó és eltávolításának mennyisége.

A skyactiv sorozat hiánya - összehasonlítva a klasszikus OTTO-val, ezek a motorok kevésbé specifikus (tényleges) hatalommal rendelkeznek, a motor 2,3 l hat hengerrel, csak 211 lóerő, majd a turbófeltöltés regisztrálásakor és az 5300 fordulat / perc. De a motorok kézzelfogható előnyökkel járnak:

• nagy tömörítési fokozat;
• a korai gyújtás kialakításának képessége, miközben nem kap detonációt;
• gyors gyorsulás biztosítása a helyről;
• nagy hatékonyság.

A Mazda gyártó Miller Cycle motorjának egyik legfontosabb előnye gazdaságos üzemanyag-fogyasztás, különösen alacsony terhelés és üresjáratban.

Atkinson motorok a Toyota autókon

Bár az Atkinson ciklus nem találta meg gyakorlati alkalmazását a 19. században, a motor fogalmát a 21. század teljesítményegységeiben hajtották végre. Az ilyen motorok a Toyota hibrid személygépkocsik egyes modelljeire vannak telepítve, amelyek egyidejűleg dolgoznak a benzin üzemanyaggal és a villamos energiával. Meg kell tisztázni, hogy tiszta formában az Atkinson elméletét nem használják, hanem a Toyota mérnökeinek új fejlesztéseit belső égésű motornak nevezhetjük, amelyet az Atkinson / Miller ciklus tervezett, mivel szabványos forgattyúcsatlakozást használnak gépezet. A tömörítési ciklus csökkentése a gázelosztási fázisok változásai miatt történik, míg a munkanap ciklusa meghosszabbodik. A hasonló rendszert használó motorok a Toyota autóján találhatók:

• Prius;
• Yaris;
• Auris;
• Felvidéki;
• LEXUS GS 450H;
• LEXUS CT 200H;
• Lexus HS 250H;
• VITZ.

Az Atkinson / Miller által végrehajtott rendszerrel rendelkező motorok modelltartományát folyamatosan frissítik, így 2017 elején a japán aggodalom 1,5 literes négyhengeres motorot hoz létre, amely magas oktán-benzinnel működik, 111 lóerőt biztosít a teljesítményért, A 13,5 hengerek tömörítési arányával: egy. A motor egy VVT-IE-phasematorral van felszerelve, amely az OTTO / ATKINSON módokat a sebesség és a terhelés függvényében, ezzel a tápegységgel 11 másodperc alatt felgyorsíthatja a 100 km / h-ra. A motort gazdaság, nagy hatékonyság (legfeljebb 38,5%) jellemzi, kiváló gyorsulást biztosít.

Dízel ciklus

Az első dízelmotorot 1897-ben a német feltaláló és a Mérnökség tervezte és építette, 1897-ben az erőegységnek nagyméretű, még több gőzkocsi volt az évekből. Csakúgy, mint az OTTO motor, négy ütés volt, de kiváló hatékonyság, könnyű működés, és a kompressziós arány a motorban szignifikánsan magasabb volt, mint a benzin teljesítményegységé. A késő XIX. Század első dízelmotorai világos olajtermékeken és zöldségolajokon dolgoztak, szintén kísérlet volt a szénpor használatára. De a kísérlet szinte azonnal csökkent:

• győződjön meg róla, hogy a hengerekbe való porellátás problémás volt;
• a csiszoló tulajdonságokkal, a szén gyorsan elkapta a hengeres dugattyúcsoportot.

Érdekes módon az angol Inventor Herbert Eykroroyd Stewart egy hasonló motort szabadalmaztatott két évvel korábban, mint Rudolf Diesel, de a dízelmotor többszörös nyomásmodellt képes létrehozni a hengerekben. A Stuart modell az elméletben a hőhatékonyság 12% -át adta, míg a dízel-rendszer szerint a hatékonyság 50% -ra emelkedett.

1898-ban a Gustav Trinker nagynyomású olajmotort épített, amely egy forgalommal felszerelt, ez a modell a modern dízelmotor közvetlen prototípusa.

Modern dízelmotorok autók számára

Mint egy benzinmotor az Otto ciklus mentén, és egy dízelmotorban, az építési koncepció nem változott, de a modern dízelmotor "OBROS" további csomópontokkal: egy turbófeltöltő, elektronikus üzemanyag-kezelő rendszer, intercooler, különböző érzékelők és így tovább. Az utóbbi időben egyre inkább fejleszti és elindul a "közös sín" közvetlen üzemanyag-befecskendezéssel rendelkező erőegységek sorozatába, amely környezetbarát gázokat biztosít a modern követelményeknek megfelelően, nagy befecskendezési nyomásnak megfelelően. A közvetlen befecskendezéssel ellátott dízelek meglehetősen kézzelfogható előnyökkel rendelkeznek a hagyományos tüzelőanyag-rendszerrel rendelkező motorok felett:

• gazdaságilag fogyasztják az üzemanyagot;
• nagyobb teljesítménye van ugyanolyan mennyiségben;
• alacsony zajszintű munka;
• lehetővé teszi az autó gyorsabb felgyorsítását.

A közös vasúti motorok hátrányai: kellően nagy összetettség, a javítás és a karbantartás szükségessége speciális felszerelések használatára, amely a dízel üzemanyag minőségét, viszonylag magas költséget igényel. Mint a benzin ВС, a dízelmotorok folyamatosan javulnak, minden technológiai és nehezebb.

Videó:Otto, Atkinson és Miller ciklus, mi a különbség:

A Miller ciklust 1947-ben javasolta az American Engineer Ralph Miller, mint egy módszer az Atkinson motor előnyeinek egy egyszerűbb dugattyúmotoros Otto motorjával. Ahelyett, hogy a kompressziós tapintat mechanikailag rövidebb, mint a stroke tapintat (mint a klasszikus Atkinson motorban, ahol a dugattyú gyorsabban mozog, mint lefelé) Miller felállt a vágott tömörítési tapintat, amely a bevitel tapintatának köszönhető, a dugattyú mozgása és ugyanazt a sebességet (mint a klasszikus Otto-ban).

Ehhez Miller szerint két eltérő megközelítés: vagy bezár a szívószelep lényegesen korábban, mint a végén a beszívott tapintat (vagy nyisson meg ezt az órát), vagy közeli jelentősen később, mint a végén ez a tapintat. A motorok első megközelítése a "rövidített bevitel", a második - "rövidített tömörítés" feltételes neve. Végül mindkét megközelítés ugyanazt jelenti: csökken tényleges A munkakeverék tömörítésének mértéke a geometrumhoz képest, miközben fenntartja a bővítésének következetes mértékét (azaz a munka stroke tapintat marad, mint az OTO motorban, és a kompressziós tapintat csökkent - mint az atkinson, csak csökken idő szerint, de a keverék tömörítésének mértéke szerint).

Így, a keveréket a Miller motor sűrített kevesebb, mint azt kell tömöríteni egy OTO motorja azonos mechanikai geometriát. Ez lehetővé teszi, hogy növeljék a geometriai kompressziós mértéke (és ennek megfelelően a expanzió mértéke!) Felett korlátok által okozott detonáció tulajdonságai üzemanyag - így a tényleges tömörítés érvényes értékek miatt a fent ismertetett tömörítési ciklust. Más szóval, ugyanazzal tényleges A tömörítés mértéke (korlátozott üzemanyag) Miller motor szignifikánsan nagyobb fokú expanzióval rendelkezik, mint az OTTO motor. Ez lehetővé teszi, hogy jobban kihasználhassák a hengerben bővülő energiát, amely valójában növeli a motor termikus hatékonyságát, biztosítja a magas motorhatékonyságot, és így tovább.

Az előny a növekvő termikus hatásfokát a Miller ciklus képest az Otto ciklust kíséri veszteség csúcs kimeneti teljesítmény erre a mérete (és tömege) a motor romlása miatt a palackok töltése. Mivel ugyanazt a kimeneti teljesítményt szerezzük, a Miller-motor nagyobb motort igényel, mint az OTTO motor, a ciklus hőhatékonyságának növeléséből származó nyereség részben a mechanikai veszteség (súrlódás, rezgés stb.) .

A számítógépvezérlő szelepek lehetővé teszik a henger üzemeltetésének mértékét. Ez lehetővé teszi a motor maximális teljesítményét, a gazdasági mutatók romlásával, vagy jobb hatékonyság elérése érdekében a hatalom csökkenésével.

Hasonló feladat van megoldva egy ötirányú motorral, amelynek további kiterjesztése van egy külön hengerben.

Miller ciklus ( Miller ciklus.) Az American Engineer Ralph Miller 1947-ben javasolta, mint az Atkinson motor előnyeinek egy egyszerűbb dugattyús mechanizmusával való kombinálását a dízelmotor vagy az OTO egyszerűbb dugattyús mechanizmusával.

A ciklust úgy tervezték, hogy csökkentse ( csökkent) A friss levegő terhelésének hőmérséklete és nyomása ( töltés levegő hőmérséklete.) a tömörítés előtt ( tömörítés) A hengerben. Ennek eredményeképpen a henger égési hőmérséklete az adiabatikus bővítés miatt csökken ( adiabatic bővítés.) Friss levegő töltés a hengerbe való belépéskor.

A Miller ciklus fogalma két opciót tartalmaz ( két változat.):

a) a korai záróidő kiválasztása ( speciális lezárási időzítés) szívószelep ( szívószelep) vagy záró előleg - a halott pont alja előtt ( alsó halott központ.);

b) Késő zárószelep kiválasztása - az alsó halott pont (BDC) után.

Eredetileg a Miller ciklust használták ( kezdetben használt) Egyes dízelmotorok bizonyos erejének növelése ( néhány motor.). A friss levegő töltés hőmérsékletének csökkentése ( A töltés hőmérsékletének csökkentése) A motorhenger jelentős változások nélkül növekedett hatalom növekedéséhez vezetett ( nagy változások.) hengerek blokkja ( hengeregység.). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hőmérséklet csökkenése az elméleti ciklus elején ( a ciklus elején) Növeli a légdíjas sűrűségét ( légsűrűség.) a nyomás megváltoztatása nélkül ( nyomásváltozás) A hengerben. Míg a motor mechanikai szilárdsága ( a motor mechanikai határértéke) a nagyobb teljesítményre vált [ nagyobb teljesítmény), Hőterhelési határ ( hőterhelési határ.) Az átlagos hőmérsékletek csökkentése ( alacsonyabb átlagos hőmérséklet.) Ciklus.

A jövőben a Miller ciklus érdekeltséget okozott a NOH kibocsátásának csökkentése szempontjából. Intenzív elosztása a káros kibocsátások NOH akkor kezdődik, amikor a hőmérséklet a motor hengerébe túllépése fölött 1500 ° C - ebben az állapotban, nitrogénatomok vált kémiailag aktív, mint a veszteségek egy vagy több atom. És a Miller ciklus használata esetén a ciklus hőmérséklete csökken ( csökkentse a ciklus hőmérsékletét) a hatalom megváltoztatása nélkül ( Állandó erő) a NOH kibocsátásának 10% -os csökkenése teljes terhelésnél és 1% -kal ( sZÁZALÉK.) Az üzemanyag-fogyasztás csökkentése. Főleg ( főként) Ez a hőveszteségek csökkenése ( hőveszteségek.) ugyanolyan nyomáson a hengerben ( hengernyomásszint.).

Azonban jelentősen magasabb ( szignifikánsan nagyobb nyomás) ugyanolyan hatalommal és légkörrel szemben az üzemanyagra ( légi / üzemanyag arány) Megnehezítette a Miller ciklus elterjedését. Ha a gázturbófeltöltő maximális teljesítménye ( maximális elérhetetlen nyomás) Ez túl alacsony lesz az átlagos hatékony nyomás kívánt értékéhez képest ( a kívánt átlagos hatásos nyomás), ez a teljesítmény jelentős korlátozásához vezet ( jelentős herenting.). Még elég nagy nyomás esetén is, az üzemanyag-fogyasztás csökkentésének lehetőségét részben semlegesítik ( részben semlegesített) túl gyorsan ( túl gyorsan.) a KPD kompresszor és a turbina csökkentése ( kompresszor és turbina.) gázturbo szivattyú magas fokú kompressziós fokon ( nagy tömörítési arányok.). Így a Miller ciklus gyakorlati alkalmazása a gázturbófeltöltő alkalmazása nagyon nagyfokú nyomástömörítéssel ( nagyon nagy kompresszornyomás arányok) és nagy hatékonyságú nagyméretű kompressziós fokon ( kiváló hatásfok a nagynyomású arányokban).

Ábra. 6. Kétlépcsős turbófeltöltő rendszer (kétlépcsős turbófeltöltő rendszer)

Tehát a nagysebességű motorok 32FX vállalatok Niigata engineering»Maximális égésű nyomás P max és hőmérséklet az égéskamrában ( Égéskamra.) támogatott normál szinten ( normál szint.). De ugyanakkor egy átlagos hatékony nyomás nő ( effektív fékezési középnyomás) és csökkentette a NOH káros kibocsátás szintjét ( csökkentse az NOx-kibocsátást).

A Miller ciklus első verziója a 6L32FX dízelmotorban van kiválasztva: a szívószelep korai zárási ideje 10 fokos NMT-re (BDC), az NMT után 35 fok helyett ( utánaBDC), mint egy 6L32CX motor. Mivel a töltési idő normál nyomás alatt csökken ( normál fellendülés nyomás) A henger kisebb mennyiségű friss levegődíjat kap ( a levegő térfogat csökken). Ennek megfelelően az üzemanyag-égés áramlása a hengerben romlik, és ennek következtében a kimeneti teljesítmény csökken, és a kipufogógázok hőmérséklete nő ( a kipufogó hőmérséklet emelkedik.).

Az előbbi előre meghatározott kimeneti teljesítmény megszerzéséhez ( célzott kimenet) Meg kell növelni a levegőmennyiséget a hengerhez való átvételi idő csökkentésével. Ehhez növelje a fellendülés nyomását ( növelje a fellendülés nyomását).

Ugyanakkor egyfokozatú gáz turbonduva rendszer ( egylépcsős turbófeltöltés) Nem tud nagyobb nyomást gyakorolni ( magasabb nyomásnyomás).

Ezért egy kétlépcsős rendszer fejlesztése ( kétlépcsős rendszer) gáz turbonduva, amelyben alacsony és nagynyomású turbófeltöltők ( alacsony nyomás és nagynyomású turbófeltöltők) Következetesen ( sorozatban.) sorban. Minden egyes turbófeltöltő után két közbenső léghűtő van telepítve ( beavatkozó léghűtők.).

A Miller ciklus bevezetése a kétlépcsős gázturbonduva rendszerrel együtt lehetővé tette a teljesítménytényező növelését 38,2-re (az átlagos hatékony nyomás 3,09 MPa, az átlagos dugattyús sebesség 12,4 m / s) Betöltés ( maximális terheléskorlátozott). Ez a legjobb eredmény, amelyet 32 \u200b\u200bcm-es dugattyús átmérőjű motorok elérnek.

Ezenkívül a kibocsátási szint 20% -ának csökkenése párhuzamosan érhető el ( NOX kibocsátási szint.) Legfeljebb 5,8 g / kWh az IMO 11,2 g / kWh követelményeinek normájával. Üzemanyag fogyasztás ( Üzemanyag fogyasztás) némileg nőtt, amikor alacsony terhelésen dolgozott ( alacsony terhelés.) Munka. Azonban közepes és nagy terhelés ( nagyobb terhelés.) Az üzemanyag-fogyasztás 75% -kal csökkent.

Így az Atkinson motorjának hatékonysága nőtt az idő mechanikai csökkenése miatt (a dugattyú gyorsabban mozog, mint a lefelé) tömörítési tapintat a munkaállomáshoz (bővítési tapintat). A Miller ciklusban tut tömörítés a munkavégzéshez képest csökkentett vagy megnövekedett a bemeneti folyamat miatt . Ugyanakkor a dugattyú felfelé és lefelé irányuló sebességmozgását meg kell menteni (mint a klasszikus Otto-dízel).

Ugyanazzal a nyomásnyomással, a henger töltése friss levegő csökken az idő csökkenése miatt ( megfelelő időzítéssel csökkent) Nyissa ki a belépő szelepet ( sZÍVÓSZELEP.). Ezért friss levegődíj ( töltés levegő.) A turbófeltöltő tömörül ( tömörített) a motorciklushoz szükséges nagyobb nyomásig ( motorciklus.). Így a nyomáskülönbség nagyságának növelésével a bemeneti szelep csökkentett nyitási ideje, a friss levegőnek a hengerbe áramlik. Ugyanakkor a levegő friss töltése, amely viszonylag keskeny bemeneti szakaszon áthalad, kiterjeszti (fojtó hatás) a hengerekben ( hengerek.) és ennek megfelelően lehűl ( ennek következetes hűtés).