สไลด์ 4

วงจรแอตกินสัน

James Atkinson วิศวกรชาวอังกฤษก่อนที่สงครามจะเกิดขึ้นด้วยวัฏจักรของเขาเอง ซึ่งแตกต่างจากวัฏจักร Otto เล็กน้อย - แผนภาพตัวบ่งชี้ของมันจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีเขียว อะไรคือความแตกต่าง? ประการแรก ปริมาตรของห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดังกล่าว (ที่มีปริมาตรการทำงานเท่ากัน) จะมีขนาดเล็กลง ดังนั้น อัตราส่วนกำลังอัดจึงสูงขึ้น ดังนั้นจุดสูงสุดบนแผนภาพตัวบ่งชี้จะอยู่ทางด้านซ้ายในพื้นที่ของปริมาตรลูกสูบที่เล็กกว่า และอัตราส่วนการขยายตัว (เช่นเดียวกับอัตราส่วนการอัด ในทางกลับกันเท่านั้น) ก็ใหญ่ขึ้นเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าเรามีประสิทธิภาพมากขึ้น เราใช้พลังงานก๊าซไอเสียในจังหวะลูกสูบที่ใหญ่ขึ้นและมีการสูญเสียไอเสียน้อยลง (สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นโดยอัตราส่วนที่น้อยลง ก้าวไปทางขวา) จากนั้นทุกอย่างก็เหมือนเดิม - รอบไอเสียและไอดีดำเนินไป

สไลด์ 5

ทีนี้ ถ้าทุกอย่างเกิดขึ้นตามวัฏจักรของ Otto และวาล์วไอดีปิดที่ BDC เส้นกราฟการอัดก็จะสูงขึ้น และความดันที่ปลายรอบจะมากเกินไป - เพราะอัตราส่วนการอัดจะสูงกว่าที่นี่! หลังจากเกิดประกายไฟ จะไม่มีแสงวาบของส่วนผสมตามมา แต่เป็นการระเบิดแบบระเบิด - และเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ทำงานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงก็จะเสียชีวิตจากการระเบิด แต่วิศวกรชาวอังกฤษ James Atkinson ไม่เป็นเช่นนั้น! เขาตัดสินใจขยายช่วงไอดี - ลูกสูบไปถึง BDC และขึ้นไป ขณะที่วาล์วไอดียังคงเปิดอยู่จนกระทั่งประมาณครึ่งจังหวะเต็มของลูกสูบ ในเวลาเดียวกัน ส่วนหนึ่งของส่วนผสมที่ติดไฟได้ใหม่จะถูกผลักกลับเข้าไปในท่อร่วมไอดี ซึ่งจะเพิ่มแรงดันที่นั่น หรือแทนที่จะเป็นการลดสุญญากาศ สิ่งนี้ช่วยให้คุณเปิดคันเร่งได้มากขึ้นเมื่อโหลดต่ำและปานกลาง นี่คือสาเหตุที่เส้นไอดีในแผนภาพวัฏจักร Atkinson สูงกว่าและการสูญเสียการปั๊มของเครื่องยนต์ต่ำกว่าในวัฏจักร Otto

สไลด์ 6

วงจรแอตกินสัน

ดังนั้น จังหวะการอัด เมื่อวาล์วไอดีปิด จะเริ่มต้นที่ปริมาตรเหนือลูกสูบที่ต่ำกว่า ซึ่งแสดงโดยเส้นบีบอัดสีเขียวที่เริ่มต้นที่ครึ่งหนึ่งของเส้นไอดีแนวนอนด้านล่าง ดูเหมือนว่าจะง่ายกว่า: เพิ่มอัตราส่วนกำลังอัด เปลี่ยนโปรไฟล์ของแคมไอดี และเคล็ดลับอยู่ในกระเป๋า - เครื่องยนต์ Atkinson cycle พร้อมแล้ว! แต่ความจริงก็คือเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพไดนามิกที่ดีตลอดช่วงความเร็วการทำงานทั้งหมดของเครื่องยนต์ จำเป็นต้องชดเชยการขับออกของส่วนผสมที่ติดไฟได้ในระหว่างรอบไอดีที่ขยายออกโดยใช้การอัดบรรจุอากาศ ในกรณีนี้คือเครื่องอัดบรรจุอากาศเชิงกล และแรงขับของมันดึงเอาพลังงานส่วนแบ่งของสิงโตออกจากมอเตอร์ ซึ่งสามารถได้รับคืนจากการสูญเสียการปั๊มและไอเสีย การประยุกต์ใช้วัฏจักร Atkinson กับเครื่องยนต์ไฮบริดของ Toyota Prius ที่ได้รับแรงบันดาลใจตามธรรมชาตินั้นเกิดขึ้นได้ด้วยการทำงานที่เบา

สไลด์ 7

วงจรมิลเลอร์

วัฏจักรมิลเลอร์เป็นวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะ วัฏจักรของมิลเลอร์ถูกเสนอในปี 1947 โดยวิศวกรชาวอเมริกัน ราล์ฟ มิลเลอร์ เพื่อเป็นวิธีการรวมข้อดีของเครื่องยนต์ Antkinson เข้ากับกลไกลูกสูบที่เรียบง่ายกว่าของเครื่องยนต์ Otto

สไลด์ 8

แทนที่จะทำให้จังหวะอัดสั้นกว่าจังหวะกำลัง (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Atkinson แบบคลาสสิกที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นเร็วกว่าลง) มิลเลอร์เกิดแนวคิดในการลดจังหวะอัดให้สั้นลงโดยให้จังหวะไอดี ทำให้การเคลื่อนที่ขึ้นและลงของลูกสูบเท่าเดิม ความเร็ว (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Otto แบบคลาสสิก)

สไลด์ 9

ในการทำเช่นนี้ Miller เสนอแนวทางที่แตกต่างกันสองวิธี: ปิดวาล์วไอดีให้เร็วกว่าปลายจังหวะไอดี (หรือเปิดช้ากว่าจุดเริ่มต้นของจังหวะนี้) ปิดวาล์วให้ช้ากว่าจังหวะสิ้นสุดนี้อย่างมาก

สไลด์ 10

วิธีแรกสำหรับเครื่องยนต์เรียกว่า "ไอดีสั้นลง" ตามอัตภาพและวิธีที่สอง - "การบีบอัดสั้นลง" วิธีการทั้งสองนี้ให้สิ่งเดียวกัน: ลดอัตราส่วนการอัดที่แท้จริงของส่วนผสมการทำงานเมื่อเทียบกับรูปทรงเรขาคณิต ในขณะที่รักษาอัตราส่วนการขยายตัวเท่าเดิม (นั่นคือ จังหวะกำลังยังคงเหมือนเดิมในเครื่องยนต์ Otto และดูเหมือนจังหวะการอัด ที่จะลดลง - เช่นเดียวกับใน Atkinson เพียงลดลงไม่ตรงเวลา แต่ในระดับการบีบอัดของส่วนผสม)

สไลด์ 11

วิธีที่สองของมิลเลอร์

วิธีการนี้ค่อนข้างมีประโยชน์มากกว่าในแง่ของการสูญเสียกำลังอัด ดังนั้นจึงเป็นแนวทางที่ถูกต้องแม่นยำซึ่งนำไปใช้จริงในเครื่องยนต์รถยนต์อนุกรมของ Mazda “MillerCycle” ในเครื่องยนต์ดังกล่าว วาล์วไอดีจะไม่ปิดเมื่อสิ้นสุดจังหวะไอดี แต่ยังคงเปิดอยู่ในช่วงแรกของจังหวะอัด แม้ว่าปริมาตรทั้งหมดของกระบอกสูบจะเต็มไปด้วยส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่จังหวะไอดี แต่ส่วนผสมบางส่วนจะถูกดันกลับเข้าไปในท่อร่วมไอดีผ่านทางวาล์วไอดีที่เปิดอยู่เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นในจังหวะอัด

สไลด์ 12

การบีบอัดของส่วนผสมจะเริ่มขึ้นในภายหลัง เมื่อวาล์วไอดีปิดในที่สุด และส่วนผสมจะติดอยู่ในกระบอกสูบ ดังนั้น ส่วนผสมในเครื่องยนต์ Miller จึงบีบอัดน้อยกว่าที่ควรจะเป็นในเครื่องยนต์ Otto ที่มีรูปทรงเชิงกลเดียวกัน สิ่งนี้ช่วยให้คุณเพิ่มอัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิต (และตามอัตราส่วนการขยายตัว!) เหนือขีด จำกัด ที่กำหนดโดยคุณสมบัติการระเบิดของเชื้อเพลิง - ทำให้การบีบอัดจริงเป็นค่าที่ยอมรับได้เนื่องจาก "การทำให้สั้นลง รอบการบีบอัด” ที่อธิบายไว้ข้างต้น สไลด์ 15

บทสรุป

หากคุณดูที่วัฏจักรอย่างใกล้ชิด - ทั้ง Atkinson และ Miller คุณจะสังเกตเห็นว่าในทั้งสองมีการวัดที่ห้าเพิ่มเติม มันมีลักษณะเฉพาะของมันเอง และอันที่จริงแล้ว ไม่ใช่ทั้งจังหวะไอดีหรือจังหวะอัด แต่เป็นจังหวะอิสระระหว่างกัน ดังนั้นเครื่องยนต์ที่ทำงานบนหลักการของ Atkinson หรือ Miller จึงเรียกว่าห้าจังหวะ

ดูสไลด์ทั้งหมด

เหนือสิ่งอื่นใด Mazda (หรือที่รู้จักในชื่อ Toyo Cogyo Corp) เป็นที่รู้จักในฐานะแฟนตัวยงของโซลูชันที่แหวกแนว ด้วยประสบการณ์พอสมควรในการพัฒนาและการทำงานของเครื่องยนต์ลูกสูบสี่จังหวะที่คุ้นเคย Mazda ให้ความสนใจอย่างมากกับโซลูชันทางเลือก และเราไม่ได้พูดถึงเทคโนโลยีการทดลองบางอย่าง แต่เกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่ติดตั้งในรถยนต์ที่ใช้งานจริง การพัฒนาสองอย่างมีชื่อเสียงมากที่สุด: เครื่องยนต์ลูกสูบ Miller cycle และเครื่องยนต์โรตารี Wankel ซึ่งเป็นที่น่าสังเกตว่าแนวคิดที่อยู่เบื้องหลังเครื่องยนต์เหล่านี้ไม่ได้เกิดในห้องทดลองของ Mazda แต่เป็นบริษัทนี้ที่นำนวัตกรรมดั้งเดิมมาสู่ จิตใจ. บ่อยครั้งที่ความก้าวหน้าทั้งหมดของเทคโนโลยีถูกยกเลิกโดยกระบวนการผลิตที่มีราคาแพง ความไร้ประสิทธิภาพในองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย หรือเหตุผลอื่นๆ ในกรณีของเรา เหล่าดาราได้ร่วมกันสร้างความสำเร็จ และมิลเลอร์และวันเคลเริ่มต้นชีวิตด้วยการเป็นโหนดของรถยนต์มาสด้า

วัฏจักรการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศกับเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สี่จังหวะเรียกว่า วัฏจักรออตโต แต่ผู้ที่ชื่นชอบรถไม่กี่คนที่รู้ว่ามีรุ่นปรับปรุงของวัฏจักรนี้ - วัฏจักรมิลเลอร์และมาสด้าเป็นผู้ที่สามารถสร้างเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้จริงตามข้อกำหนดของวัฏจักรมิลเลอร์ - เครื่องยนต์นี้ติดตั้งกับรถยนต์ Xedos 9 ใน 1993 หรือที่เรียกว่า Millenia และ Eunos 800 เครื่อง V-6 ขนาด 2.3 ลิตรนี้กลายเป็นเครื่องยนต์มิลเลอร์ที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกของโลก เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ทั่วไป พัฒนาช่วงเวลาของเครื่องยนต์สามลิตรที่มีอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเหมือนกับเครื่องยนต์สองลิตร วัฏจักรมิลเลอร์ใช้พลังงานการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ดังนั้นเครื่องยนต์ที่ทรงพลังจึงมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม

Mazda Miller มีลักษณะดังต่อไปนี้: กำลัง 220 แรงม้า กับ. ที่ 5500 รอบต่อนาที แรงบิด 295 นิวตันเมตรที่ 5500 รอบต่อนาที - และทำได้ในปี 1993 ด้วยปริมาตร 2.3 ลิตร สิ่งนี้สำเร็จได้อย่างไร? เนื่องจากความไม่สมดุลของรอบ ระยะเวลาต่างกัน ดังนั้นระดับการบีบอัดและระดับการขยายตัว ปริมาณหลักที่อธิบายการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในจึงไม่เหมือนกัน สำหรับการเปรียบเทียบในเครื่องยนต์ Otto ระยะเวลาของทั้งสี่จังหวะจะเท่ากัน: ไอดี, การบีบอัดของส่วนผสม, จังหวะลูกสูบ, ไอเสีย - และระดับการบีบอัดของส่วนผสมเท่ากับระดับการขยายตัวของก๊าซเผาไหม้

การเพิ่มระดับการขยายตัวทำให้ลูกสูบสามารถทำงานได้มากขึ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างมาก แต่ตามตรรกะของวัฏจักรอ็อตโตอัตราส่วนการอัดก็เพิ่มขึ้นเช่นกันและที่นี่มีขีด จำกัด บางอย่างซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบอัดส่วนผสมมันจะระเบิด ตัวแปรในอุดมคติแนะนำตัวเอง: เพิ่มอัตราส่วนการขยายตัว ลดอัตราส่วนการอัด ถ้าเป็นไปได้ ซึ่งเป็นไปไม่ได้เมื่อเทียบกับวัฏจักร Otto

มาสด้าสามารถเอาชนะความขัดแย้งนี้ได้ ในเครื่องยนต์ Miller cycle การลดอัตราส่วนกำลังอัดทำได้โดยการหน่วงเวลาในวาล์วไอดี โดยวาล์วไอดีจะยังคงเปิดอยู่ และส่วนหนึ่งของส่วนผสมจะถูกส่งกลับไปยังท่อร่วมไอดี ในกรณีนี้ การบีบอัดของส่วนผสมจะไม่เริ่มขึ้นเมื่อลูกสูบผ่านจุดศูนย์ตายล่างสุดไปแล้ว แต่ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนผ่านส่วนที่ห้าไปยังจุดศูนย์ตายบนสุดแล้ว นอกจากนี้ ส่วนผสมที่ถูกบีบอัดเล็กน้อยจะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบโดยคอมเพรสเซอร์ Leesholm ซึ่งเป็นอะนาล็อกชนิดหนึ่งของซูเปอร์ชาร์จเจอร์ นี่คือวิธีเอาชนะความขัดแย้งได้อย่างง่ายดาย: ระยะเวลาของจังหวะการอัดค่อนข้างน้อยกว่าจังหวะการขยายตัวและนอกจากนี้อุณหภูมิของเครื่องยนต์จะลดลงและกระบวนการเผาไหม้จะสะอาดขึ้นมาก

แนวคิดของ Mazda ที่ประสบความสำเร็จอีกประการหนึ่งคือการพัฒนาเครื่องยนต์ลูกสูบโรตารีตามแนวคิดที่เสนอโดยวิศวกร Felix Wankel เมื่อเกือบห้าสิบปีก่อน รถสปอร์ตที่สวยงามในปัจจุบัน RX-7 และ RX-8 พร้อมเสียงเครื่องยนต์ "เอเลี่ยน" ที่มีลักษณะเฉพาะเพียงแค่ซ่อนเครื่องยนต์โรตารี่ไว้ใต้ฝากระโปรงซึ่งในทางทฤษฎีคล้ายกับเครื่องยนต์ลูกสูบทั่วไป แต่ในทางปฏิบัติ - ออกจากโลกนี้โดยสิ้นเชิง การใช้เครื่องยนต์โรตารี่ของ Wankel ใน RX-8 ทำให้ Mazda สามารถให้กำลัง 190 หรือ 230 แรงม้าจากความจุเครื่องยนต์เพียง 1.3 ลิตร

ด้วยมวลและขนาดที่น้อยกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบสองถึงสามเท่า เครื่องยนต์โรตารีจึงสามารถพัฒนากำลังโดยประมาณเท่ากับกำลังของเครื่องยนต์ลูกสูบ โดยมีปริมาตรมากกว่าสองเท่า ปีศาจชนิดหนึ่งในกล่องเก็บกลิ่นซึ่งสมควรได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิดที่สุด ในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของอุตสาหกรรมยานยนต์ มีเพียงสองบริษัทในโลกเท่านั้นที่สามารถสร้างโรเตอร์ที่ใช้งานได้และไม่แพงเกินไป นั่นคือ Mazda และ ... VAZ

มาสด้า อาร์เอ็กซ์-7

การทำงานของลูกสูบในเครื่องยนต์ลูกสูบโรตารี่นั้นดำเนินการโดยโรเตอร์ที่มีสามยอดซึ่งความดันของก๊าซที่เผาไหม้จะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลา โรเตอร์ยังคงหมุนรอบแกน บังคับให้แกนหลังหมุน และโรเตอร์จะเคลื่อนที่ไปตามเส้นโค้งที่ซับซ้อนที่เรียกว่า "อิพิโทรคอยด์" สำหรับการหมุนเพลาหนึ่งครั้งโรเตอร์จะหมุน 120 องศาและสำหรับการหมุนโรเตอร์เต็มรูปแบบในแต่ละห้องซึ่งโรเตอร์แบ่งตัวเรือน - สเตเตอร์คงที่วงจรสี่จังหวะที่สมบูรณ์ "ทางเข้า - การบีบอัด - จังหวะการทำงาน - ไอเสีย" เกิดขึ้น

ที่น่าสนใจคือ กระบวนการนี้ไม่ต้องการกลไกการจ่ายก๊าซ มีเพียงหน้าต่างไอดีและไอเสียเท่านั้นที่ซ้อนทับด้านบนของโรเตอร์หนึ่งในสามตัว ข้อดีอีกอย่างที่ปฏิเสธไม่ได้ของเครื่องยนต์ Wankel คือชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้จำนวนน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ลูกสูบทั่วไป ซึ่งช่วยลดการสั่นสะเทือนของทั้งเครื่องยนต์และตัวรถได้อย่างมาก

ต้องยอมรับว่าสาระสำคัญที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ได้ยกเว้นข้อบกพร่องมากมาย ประการแรก มอเตอร์เหล่านี้มีความเร็วสูงมาก ดังนั้นจึงเป็นมอเตอร์ที่มีโหลดสูงซึ่งต้องการการหล่อลื่นและการระบายความร้อนเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น การบริโภคน้ำมันแร่พิเศษตั้งแต่ 500 ถึง 1,000 กรัมสำหรับ Wankel นั้นค่อนข้างเป็นเรื่องธรรมดา เพราะจะต้องฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรงเพื่อลดภาระ

ข้อบกพร่องในการออกแบบอาจเป็นเพียงข้อเดียว: ต้นทุนการผลิตและการซ่อมแซมที่สูงเนื่องจากโรเตอร์และสเตเตอร์ที่มีความแม่นยำมีรูปร่างที่ซับซ้อนมากดังนั้นตัวแทนจำหน่าย Mazda หลายรายจึงมีการรับประกันการซ่อมแซมมอเตอร์ดังกล่าวอย่างจริงจังซึ่งง่ายมาก: การเปลี่ยน! ความยากอีกอย่างคือสเตเตอร์ต้องทนต่อการเปลี่ยนรูปของอุณหภูมิได้สำเร็จ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์ทั่วไปตรงที่ห้องเผาไหม้ที่รับความร้อนจะถูกทำให้เย็นลงบางส่วนในไอดีและเฟสการอัดด้วยส่วนผสมการทำงานใหม่ ที่นี่กระบวนการเผาไหม้มักจะเกิดขึ้นที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของ เครื่องยนต์และไอดีเข้า-ออกอีก

วัฏจักรมิลเลอร์เป็นวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะ วัฏจักรของมิลเลอร์ถูกเสนอในปี 1947 โดยวิศวกรชาวอเมริกัน ราล์ฟ มิลเลอร์ เพื่อเป็นวิธีการรวมข้อดีของเครื่องยนต์ Atkinson เข้ากับกลไกลูกสูบที่เรียบง่ายกว่าของเครื่องยนต์ Otto แทนที่จะทำให้จังหวะอัดสั้นกว่าจังหวะกำลัง (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Atkinson แบบคลาสสิกที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นเร็วกว่าลง) มิลเลอร์เกิดแนวคิดในการลดจังหวะอัดให้สั้นลงโดยให้จังหวะไอดี ทำให้การเคลื่อนที่ขึ้นและลงของลูกสูบเท่าเดิม ความเร็ว (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Otto แบบคลาสสิก)

ในการทำเช่นนี้ Miller ได้เสนอแนวทางที่แตกต่างกัน 2 วิธี ได้แก่ ปิดวาล์วไอดีให้เร็วกว่าปลายจังหวะไอดี (หรือเปิดช้ากว่าจุดเริ่มต้นของจังหวะนี้) หรือปิดวาล์วไอดีช้ากว่าสิ้นสุดจังหวะนี้อย่างมาก วิธีแรกในหมู่ผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องยนต์เรียกว่า "ไอดีสั้นลง" ตามอัตภาพและวิธีที่สอง - "การบีบอัดสั้นลง" ท้ายที่สุดแล้ว ทั้งสองวิธีนี้ให้สิ่งเดียวกัน นั่นคือการลดอัตราส่วนการอัดที่แท้จริงของส่วนผสมการทำงานเมื่อเทียบกับรูปทรงเรขาคณิต ในขณะที่รักษาอัตราส่วนการขยายตัวเท่าเดิม (นั่นคือ จังหวะของจังหวะกำลังยังคงเหมือนเดิมในเครื่องยนต์ Otto และจังหวะการบีบอัดลดลงเหมือนใน Atkinson เพียงแต่ลดลงไม่ทันเวลา แต่อยู่ที่ระดับการบีบอัดของส่วนผสม) ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวทางที่สองของมิลเลอร์- เนื่องจากค่อนข้างมีกำไรมากกว่าในแง่ของการสูญเสียการบีบอัดดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่แม่นยำซึ่งถูกนำมาใช้จริงในเครื่องยนต์รถยนต์อนุกรมของ Mazda "Miller Cycle" (เช่นเครื่องยนต์ V6 2.3 ลิตรพร้อมซูเปอร์ชาร์จเจอร์เชิงกลได้รับการติดตั้งใน Mazda รถยนต์ Xedos-9 เป็นเวลานานและเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับเครื่องยนต์ I4 "บรรยากาศ" ใหม่ล่าสุดประเภทนี้ที่มีปริมาตร 1.3 ลิตรโดยรุ่น Mazda-2)

ในเครื่องยนต์ดังกล่าว วาล์วไอดีจะไม่ปิดเมื่อสิ้นสุดจังหวะไอดี แต่ยังคงเปิดอยู่ในช่วงแรกของจังหวะอัด แม้ว่าปริมาตรทั้งหมดของกระบอกสูบจะเต็มไปด้วยส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่จังหวะไอดี แต่ส่วนผสมบางส่วนจะถูกดันกลับเข้าไปในท่อร่วมไอดีผ่านทางวาล์วไอดีที่เปิดอยู่เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นในจังหวะอัด การบีบอัดของส่วนผสมจะเริ่มขึ้นในภายหลัง เมื่อวาล์วไอดีปิดในที่สุด และส่วนผสมจะติดอยู่ในกระบอกสูบ ดังนั้น ส่วนผสมในเครื่องยนต์ Miller จึงบีบอัดน้อยกว่าที่ควรจะเป็นในเครื่องยนต์ Otto ที่มีรูปทรงเชิงกลเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิต (และตามด้วยอัตราส่วนการขยายตัว!) เหนือขีด จำกัด เนื่องจากคุณสมบัติการระเบิดของเชื้อเพลิง - นำการบีบอัดจริงไปสู่ค่าที่ยอมรับได้เนื่องจาก "การทำให้สั้นลงของ รอบการบีบอัด" ที่อธิบายไว้ข้างต้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับอัตรากำลังอัดจริงที่เท่ากัน (จำกัดด้วยเชื้อเพลิง) เครื่องยนต์มิลเลอร์มีอัตราการขยายตัวสูงกว่าเครื่องยนต์ Otto อย่างเห็นได้ชัด สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้พลังงานของก๊าซที่ขยายตัวในกระบอกสูบได้อย่างเต็มที่มากขึ้น ซึ่งอันที่จริงแล้วช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของมอเตอร์ ทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะสูง และอื่นๆ

แน่นอนว่า การแทนที่การชาร์จแบบย้อนกลับหมายถึงการลดลงของสมรรถนะเครื่องยนต์ และสำหรับเครื่องยนต์บรรยากาศ การทำงานในรอบดังกล่าวเหมาะสมเฉพาะในโหมดโหลดบางส่วนที่ค่อนข้างแคบเท่านั้น ในกรณีของจังหวะวาล์วคงที่ เฉพาะการใช้บูสต์เท่านั้นที่สามารถชดเชยสิ่งนี้ได้ตลอดทั้งช่วงไดนามิกทั้งหมด ในรุ่นไฮบริด การขาดการยึดเกาะในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยจะได้รับการชดเชยด้วยการยึดเกาะของมอเตอร์ไฟฟ้า

ประโยชน์ของการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Miller เมื่อเทียบกับวงจร Otto มาพร้อมกับการสูญเสียกำลังขับสูงสุดสำหรับขนาดเครื่องยนต์ที่กำหนด (และมวล) เนื่องจากการเสื่อมสภาพของไส้ในกระบอกสูบ เนื่องจากต้องใช้เครื่องยนต์ Miller ที่ใหญ่กว่าเครื่องยนต์ Otto เพื่อให้ได้กำลังขับที่เท่ากัน ประโยชน์จากประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่เพิ่มขึ้นของวงจรจะถูกใช้ไปส่วนหนึ่งกับการสูญเสียเชิงกล (แรงเสียดทาน การสั่นสะเทือน ฯลฯ) ที่เพิ่มขึ้นตามขนาดของ เครื่องยนต์ นั่นคือเหตุผลที่วิศวกรของ Mazda สร้างเครื่องยนต์ที่ผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกด้วยวงจร Miller ที่ไม่มีบรรยากาศ เมื่อพวกเขาติดซูเปอร์ชาร์จเจอร์ประเภท Lysholm เข้ากับเครื่องยนต์ พวกเขาสามารถคืนค่าความหนาแน่นของกำลังสูงโดยแทบไม่สูญเสียประสิทธิภาพรอบของ Miller การตัดสินใจครั้งนี้ทำให้มอเตอร์ Mazda V6 “Miller Cycle” ซึ่งติดตั้งใน Mazda Xedos-9 (Millenia หรือ Eunos-800) มีความน่าสนใจ ด้วยปริมาตรการทำงาน 2.3 ลิตรทำให้ได้ 213 แรงม้า และแรงบิด 290 นิวตันเมตรซึ่งเทียบเท่ากับคุณสมบัติของเครื่องยนต์บรรยากาศ 3 ลิตรทั่วไปและในขณะเดียวกันการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ที่ทรงพลังเช่นนี้ในรถยนต์ขนาดใหญ่นั้นต่ำมาก - 6.3 ลิตร / 100 กม. บนทางหลวง , 11.8 ลิตร / 100 กม. ในเมืองซึ่งสอดคล้องกับเครื่องยนต์ 1.8 ลิตรที่ทรงพลังน้อยกว่ามาก การพัฒนาเทคโนโลยีเพิ่มเติมทำให้วิศวกรของ Mazda สามารถสร้างเครื่องยนต์ Miller Cycle ที่มีคุณสมบัติความหนาแน่นของกำลังที่ยอมรับได้อยู่แล้วโดยไม่ต้องใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ระบบ Sequential Valve Timing System ใหม่ ซึ่งควบคุมเฟสไอดีและไอเสียแบบไดนามิก ชดเชยกำลังสูงสุดบางส่วนที่ลดลง ในวงจรมิลเลอร์ เครื่องยนต์ใหม่จะผลิตในสายการผลิต 4 สูบ 1.3 ลิตร ในสองรุ่น: 74 แรงม้า (แรงบิด 118 นิวตันเมตร) และ 83 แรงม้า (121 นิวตันเมตร) ในขณะเดียวกันปริมาณการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์เหล่านี้ลดลง 20 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ทั่วไปที่มีกำลังเท่ากัน - มากถึงสี่ลิตรต่อร้อยกิโลเมตร นอกจากนี้ ความเป็นพิษของมอเตอร์ที่มี "รอบมิลเลอร์" ยังต่ำกว่าข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ การดำเนินการในเครื่องยนต์โตโยต้าคลาสสิกในยุค 90 ที่มีเฟสคงที่ซึ่งทำงานในวัฏจักร Otto วาล์วไอดีจะปิดที่ 35-45 °หลังจาก BDC (มุมเพลาข้อเหวี่ยง) อัตราส่วนการอัดคือ 9.5-10.0 ในเครื่องยนต์ VVT ที่ทันสมัยกว่า ช่วงการปิดวาล์วไอดีที่เป็นไปได้ได้ขยายเป็น 5-70° หลังจาก BDC อัตราส่วนกำลังอัดเพิ่มขึ้นเป็น 10.0-11.0 ในเครื่องยนต์รุ่นไฮบริดที่ทำงานเฉพาะในรอบมิลเลอร์ ช่วงการปิดวาล์วไอดีคือ 80-120° ... 60-100° หลังจาก BDC อัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิตคือ 13.0-13.5 ในช่วงกลางปี ​​​​2010 เครื่องยนต์ใหม่ที่มีวาล์วแปรผัน (VVT-iW) ที่หลากหลายปรากฏขึ้นซึ่งสามารถทำงานได้ทั้งในรอบธรรมดาและในรอบมิลเลอร์ สำหรับรุ่นบรรยากาศช่วงปิดวาล์วไอดีคือ 30-110 °หลังจาก BDC โดยมีอัตราการบีบอัดทางเรขาคณิตที่ 12.5-12.7 สำหรับรุ่นเทอร์โบ - 10-100 °และ 10.0 ตามลำดับ

วัฏจักรของมิลเลอร์ถูกเสนอในปี 1947 โดยวิศวกรชาวอเมริกัน ราล์ฟ มิลเลอร์ เพื่อเป็นวิธีการรวมข้อดีของเครื่องยนต์ Atkinson เข้ากับกลไกลูกสูบที่เรียบง่ายกว่าของเครื่องยนต์ Otto แทนที่จะทำให้จังหวะอัดสั้นกว่าจังหวะกำลัง (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Atkinson แบบคลาสสิกที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นเร็วกว่าลง) มิลเลอร์เกิดแนวคิดในการลดจังหวะอัดให้สั้นลงโดยให้จังหวะไอดี ทำให้การเคลื่อนที่ขึ้นและลงของลูกสูบเท่าเดิม ความเร็ว (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Otto แบบคลาสสิก)

ในการทำเช่นนี้ Miller ได้เสนอแนวทางที่แตกต่างกัน 2 วิธี ได้แก่ ปิดวาล์วไอดีให้เร็วกว่าปลายจังหวะไอดี (หรือเปิดช้ากว่าจุดเริ่มต้นของจังหวะนี้) หรือปิดวาล์วไอดีช้ากว่าสิ้นสุดจังหวะนี้อย่างมาก วิธีแรกในหมู่ผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องยนต์เรียกว่า "ไอดีสั้นลง" ตามอัตภาพและวิธีที่สอง - "การบีบอัดสั้นลง" ท้ายที่สุดแล้ว ทั้งสองวิธีบรรลุสิ่งเดียวกัน นั่นคือการลด แท้จริงระดับการบีบอัดของส่วนผสมการทำงานที่สัมพันธ์กับรูปทรงเรขาคณิตในขณะที่รักษาระดับการขยายตัวเท่าเดิม (นั่นคือจังหวะของจังหวะการทำงานยังคงเหมือนเดิมในเครื่องยนต์ Otto และดูเหมือนว่าจังหวะการบีบอัดจะลดลง - เช่นเดียวกับใน แอตกินสันเท่านั้นที่ลดลงไม่ทันเวลา แต่อยู่ในอัตราส่วนการอัดของส่วนผสม) .

ดังนั้น ส่วนผสมในเครื่องยนต์ Miller จึงบีบอัดน้อยกว่าที่ควรจะเป็นในเครื่องยนต์ Otto ที่มีรูปทรงเชิงกลเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้อัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิต (และดังนั้นอัตราส่วนการขยายตัว!) จะเพิ่มขึ้นเหนือขีด จำกัด ที่กำหนดโดยคุณสมบัติการระเบิดของเชื้อเพลิง - ทำให้การบีบอัดจริงเป็นค่าที่ยอมรับได้เนื่องจาก "วงจรการบีบอัดสั้นลง" ที่อธิบายไว้ข้างต้น . กล่าวอีกนัยหนึ่งด้วยเหมือนกัน แท้จริงอัตรากำลังอัด (จำกัดด้วยเชื้อเพลิง) เครื่องยนต์มิลเลอร์มีอัตราการขยายตัวสูงกว่าเครื่องยนต์ออตโตอย่างเห็นได้ชัด สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้พลังงานของก๊าซที่ขยายตัวในกระบอกสูบได้อย่างเต็มที่มากขึ้น ซึ่งอันที่จริงแล้วช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของมอเตอร์ ทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะสูง และอื่นๆ

ประโยชน์ของการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Miller เมื่อเทียบกับวงจร Otto มาพร้อมกับการสูญเสียกำลังขับสูงสุดสำหรับขนาดเครื่องยนต์ที่กำหนด (และมวล) เนื่องจากการเสื่อมสภาพของไส้ในกระบอกสูบ เนื่องจากต้องใช้เครื่องยนต์ Miller ที่ใหญ่กว่าเครื่องยนต์ Otto เพื่อให้ได้กำลังขับที่เท่ากัน ประโยชน์จากประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่เพิ่มขึ้นของวงจรจะถูกใช้ไปส่วนหนึ่งกับการสูญเสียเชิงกล (แรงเสียดทาน การสั่นสะเทือน ฯลฯ) ที่เพิ่มขึ้นตามขนาดของ เครื่องยนต์

การควบคุมวาล์วด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยให้คุณเปลี่ยนระดับการเติมกระบอกสูบระหว่างการทำงาน สิ่งนี้ทำให้สามารถบีบกำลังสูงสุดออกจากมอเตอร์โดยที่ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจลดลง หรือเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นโดยกำลังที่ลดลง

ปัญหาที่คล้ายกันได้รับการแก้ไขโดยเครื่องยนต์ห้าจังหวะซึ่งมีการขยายเพิ่มเติมในกระบอกสูบแยกต่างหาก

Atkinson, Miller, Otto และคนอื่นๆ ในการทัศนศึกษาด้านเทคนิคเล็กน้อยของเรา

ก่อนอื่นมาดูกันว่ารอบเครื่องยนต์คืออะไร เครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นวัตถุที่เปลี่ยนแรงดันจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นพลังงานกล และเนื่องจากมันทำงานร่วมกับความร้อน มันจึงเป็นเครื่องยนต์ความร้อน ดังนั้น วัฏจักรของเครื่องยนต์ความร้อนจึงเป็นกระบวนการแบบวงกลมที่พารามิเตอร์เริ่มต้นและพารามิเตอร์สุดท้ายตรงกัน ซึ่งกำหนดสถานะของของไหลทำงาน (ในกรณีของเรา นี่คือกระบอกสูบที่มีลูกสูบ) พารามิเตอร์เหล่านี้ได้แก่ ความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และเอนโทรปี

พารามิเตอร์และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นตัวกำหนดว่าเครื่องยนต์จะทำงานอย่างไร และกล่าวอีกนัยหนึ่งว่าวัฏจักรของมันจะเป็นอย่างไร ดังนั้น หากคุณมีความปรารถนาและความรู้ด้านอุณหพลศาสตร์ คุณสามารถสร้างวงจรการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนของคุณเองได้ สิ่งสำคัญคือการทำให้เครื่องยนต์ของคุณทำงานเพื่อพิสูจน์สิทธิ์ในการมีอยู่

อ๊อตโต้ ไซเคิล

เราจะเริ่มต้นด้วยรอบการทำงานที่สำคัญที่สุดซึ่งใช้โดยเครื่องยนต์สันดาปภายในเกือบทั้งหมดในยุคของเรา ตั้งชื่อตาม Nikolaus August Otto นักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน ในขั้นต้น Otto ใช้ผลงานของ Jean Lenoir ชาวเบลเยียม ความเข้าใจเล็กน้อยเกี่ยวกับการออกแบบดั้งเดิมจะได้รับจากเครื่องยนต์ Lenoir รุ่นนี้

เนื่องจาก Lenoir และ Otto ไม่คุ้นเคยกับวิศวกรรมไฟฟ้า การจุดระเบิดในต้นแบบของพวกเขาจึงเกิดขึ้นจากเปลวไฟซึ่งจุดส่วนผสมภายในกระบอกสูบผ่านท่อ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์ Otto และเครื่องยนต์ Lenoir คือการวางกระบอกสูบในแนวตั้ง ซึ่งทำให้ Otto ใช้พลังงานจากก๊าซไอเสียเพื่อยกลูกสูบขึ้นหลังจากจังหวะส่งกำลัง จังหวะลงของลูกสูบเริ่มขึ้นภายใต้การกระทำของความดันบรรยากาศ และหลังจากที่ความดันในกระบอกสูบถึงชั้นบรรยากาศ วาล์วไอเสียก็เปิดออก และลูกสูบก็แทนที่มวลของก๊าซไอเสีย มันเป็นความสมบูรณ์ของการใช้พลังงานที่ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ถึง 15% ที่น่าทึ่งในเวลานั้น ซึ่งเกินประสิทธิภาพของแม้แต่เครื่องจักรไอน้ำ นอกจากนี้ การออกแบบนี้ยังช่วยให้ใช้เชื้อเพลิงน้อยลงถึงห้าเท่า ซึ่งนำไปสู่การครอบงำทั้งหมดของการออกแบบดังกล่าวในตลาด

แต่ข้อดีหลักของ Otto คือการคิดค้นกระบวนการสี่จังหวะของเครื่องยนต์สันดาปภายใน สิ่งประดิษฐ์นี้ทำขึ้นในปี พ.ศ. 2420 และได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว แต่นักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสขุดค้นเอกสารสำคัญของพวกเขาและพบว่าแนวคิดของงานสี่จังหวะได้รับการอธิบายโดย Beau de Roche ชาวฝรั่งเศสเมื่อไม่กี่ปีก่อนที่ Otto จะได้รับสิทธิบัตร สิ่งนี้ทำให้สามารถลดการจ่ายสิทธิบัตรและเริ่มพัฒนามอเตอร์ของตนเองได้ แต่ด้วยประสบการณ์ เครื่องยนต์ของ Otto อยู่เหนือคู่แข่ง และในปี 1897 มีการผลิต 42,000 ชิ้น

แต่วัฏจักร Otto คืออะไรกันแน่? นี่คือสี่จังหวะของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เราคุ้นเคยจากโรงเรียน - ไอดี, กำลังอัด, จังหวะและไอเสีย กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลาเท่ากัน และคุณลักษณะทางความร้อนของมอเตอร์จะแสดงในกราฟต่อไปนี้:

โดยที่ 1-2 คือกำลังอัด 2-3 คือจังหวะ 3-4 คือไอเสีย 4-1 คือไอดี ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับระดับของการบีบอัดและดัชนีอะเดียแบติก:

โดยที่ n คืออัตราส่วนการอัด k คือดัชนีอะเดียแบติก หรืออัตราส่วนของความจุความร้อนของก๊าซที่ความดันคงที่ต่อความจุความร้อนของก๊าซที่ปริมาตรคงที่

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้เพื่อคืนก๊าซภายในกระบอกสูบกลับสู่สถานะก่อนหน้า

วงจรแอตกินสัน

มันถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1882 โดย James Atkinson วิศวกรชาวอังกฤษ วงจร Atkinson เพิ่มประสิทธิภาพของวงจร Otto แต่ลดกำลังขับ ความแตกต่างที่สำคัญคือเวลาดำเนินการที่แตกต่างกันสำหรับรอบต่างๆ ของมอเตอร์

การออกแบบคันโยกแบบพิเศษของเครื่องยนต์ Atkinson ช่วยให้ลูกสูบทั้งสี่จังหวะทำงานเสร็จได้ในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเพียงครั้งเดียว นอกจากนี้ การออกแบบนี้ทำให้ช่วงชักของลูกสูบมีความยาวต่างกัน ระยะชักของลูกสูบระหว่างไอดีและไอเสียยาวกว่าระหว่างการบีบอัดและการขยายตัว

คุณสมบัติอีกอย่างของเครื่องยนต์คือลูกเบี้ยวเวลา (วาล์วเปิดและปิด) ตั้งอยู่บนเพลาข้อเหวี่ยงโดยตรง สิ่งนี้ทำให้ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวแยกต่างหาก นอกจากนี้ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งกระปุกเกียร์ เนื่องจากเพลาข้อเหวี่ยงหมุนด้วยความเร็วครึ่งหนึ่ง ในศตวรรษที่ 19 เครื่องยนต์ไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากกลไกที่ซับซ้อน แต่ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 เครื่องยนต์ได้รับความนิยมมากขึ้นเมื่อเริ่มใช้กับรถไฮบริด

ดังนั้น Lexus ราคาแพงจึงมีหน่วยแปลก ๆ เช่นนี้? ห่างไกลจากมัน ไม่มีใครจะนำวัฏจักร Atkinson ไปใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่การดัดแปลงมอเตอร์ธรรมดาสำหรับมันนั้นค่อนข้างสมจริง ดังนั้นเราจะไม่คุยโวเกี่ยวกับแอตกินสันเป็นเวลานานและไปสู่วงจรที่ทำให้เขาเป็นจริง

วงจรมิลเลอร์

วัฏจักรมิลเลอร์ถูกเสนอในปี 1947 โดยวิศวกรชาวอเมริกัน ราล์ฟ มิลเลอร์ เพื่อเป็นวิธีการรวมข้อดีของเครื่องยนต์ Atkinson เข้ากับเครื่องยนต์ Otto ที่เรียบง่ายกว่า แทนที่จะทำให้จังหวะอัดสั้นกว่าจังหวะกำลัง (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Atkinson แบบคลาสสิกที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นเร็วกว่าลง) มิลเลอร์เกิดแนวคิดในการลดจังหวะอัดให้สั้นลงโดยให้จังหวะไอดี ทำให้การเคลื่อนที่ขึ้นและลงของลูกสูบเท่าเดิม ความเร็ว (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ Otto แบบคลาสสิก)

ในการทำเช่นนี้ Miller ได้เสนอแนวทางที่แตกต่างกันสองวิธี: ปิดวาล์วไอดีก่อนสิ้นสุดจังหวะไอดี หรือปิดวาล์วไอดีหลังจากสิ้นสุดจังหวะนี้ วิธีแรกในหมู่ผู้ใส่ใจเรียกว่า "การบริโภคสั้นลง" ตามอัตภาพและวิธีที่สอง - "การบีบอัดสั้นลง" ท้ายที่สุดแล้ว ทั้งสองวิธีให้สิ่งเดียวกัน นั่นคือการลดลงของอัตราส่วนการอัดที่แท้จริงของส่วนผสมที่ทำงานเมื่อเทียบกับรูปทรงเรขาคณิตในขณะที่รักษาอัตราส่วนการขยายตัวเท่าเดิม (นั่นคือ จังหวะกำลังยังคงเหมือนเดิมในเครื่องยนต์ Otto และ จังหวะการบีบอัดจะลดลง - เช่นเดียวกับใน Atkinson เพียงลดลงไม่ตรงเวลา แต่ในระดับการบีบอัดของส่วนผสม)

ดังนั้น ส่วนผสมในเครื่องยนต์ Miller จึงบีบอัดน้อยกว่าที่ควรจะเป็นในเครื่องยนต์ Otto ที่มีรูปทรงเชิงกลเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้อัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิต (และดังนั้นอัตราส่วนการขยายตัว!) จะเพิ่มขึ้นเหนือขีด จำกัด ที่กำหนดโดยคุณสมบัติการระเบิดของเชื้อเพลิง - ทำให้การบีบอัดจริงเป็นค่าที่ยอมรับได้เนื่องจาก "วงจรการบีบอัดสั้นลง" ที่อธิบายไว้ข้างต้น . กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับอัตรากำลังอัดจริงที่เท่ากัน (จำกัดด้วยเชื้อเพลิง) เครื่องยนต์มิลเลอร์มีอัตราการขยายตัวสูงกว่าเครื่องยนต์ Otto อย่างเห็นได้ชัด สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้พลังงานของก๊าซที่ขยายตัวในกระบอกสูบได้อย่างเต็มที่มากขึ้น ซึ่งอันที่จริงแล้วช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของมอเตอร์ ทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะสูง และอื่นๆ นอกจากนี้ ข้อดีอย่างหนึ่งของวงจรมิลเลอร์คือความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงเวลาจุดระเบิดที่กว้างขึ้นโดยไม่มีความเสี่ยงจากการระเบิด ซึ่งทำให้มีโอกาสมากขึ้นสำหรับวิศวกร

ประโยชน์ของการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Miller เมื่อเทียบกับวงจร Otto มาพร้อมกับการสูญเสียกำลังขับสูงสุดสำหรับขนาดเครื่องยนต์ที่กำหนด (และมวล) เนื่องจากการเสื่อมสภาพของไส้ในกระบอกสูบ เนื่องจากต้องใช้เครื่องยนต์ Miller ที่ใหญ่กว่าเครื่องยนต์ Otto เพื่อให้ได้กำลังขับที่เท่ากัน ประโยชน์จากประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่เพิ่มขึ้นของวงจรจะถูกนำไปใช้ส่วนหนึ่งกับการสูญเสียเชิงกลที่เพิ่มขึ้น (แรงเสียดทาน การสั่นสะเทือน ฯลฯ) พร้อมกับขนาดของ เครื่องยนต์

วงจรดีเซล

และสุดท้าย อย่างน้อยก็คุ้มค่าที่จะระลึกถึงวัฏจักรดีเซลโดยสังเขป รูดอล์ฟ ดีเซล เริ่มแรกต้องการสร้างเครื่องยนต์ที่ใกล้เคียงกับวัฏจักรการ์โนต์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งประสิทธิภาพจะพิจารณาจากความแตกต่างของอุณหภูมิของสารทำงานเท่านั้น แต่เนื่องจากการทำให้เครื่องยนต์เย็นลงจนถึงศูนย์สัมบูรณ์นั้นไม่เจ๋ง ดีเซลจึงหันไปทางอื่น เขาเพิ่มอุณหภูมิสูงสุดซึ่งเขาเริ่มบีบอัดเชื้อเพลิงจนถึงค่าที่ห้ามปรามในเวลานั้น เขากลายเป็นมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก แต่ในตอนแรกเขาทำงานกับน้ำมันก๊าด รูดอล์ฟสร้างรถต้นแบบคันแรกในปี พ.ศ. 2436 และเพียงต้นศตวรรษที่ 20 เขาก็เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงประเภทอื่น ซึ่งรวมถึงน้ำมันดีเซลด้วย

• , 17 ก.ค. 2558