Dvigatel. Otto va Atkinson sikllari o'rtasidagi farqlar
Bir muncha vaqtdan beri "Atkinson iqtisodiy tsikli dvigateli" atamasi tobora keng tarqalgan. Bu tsikl nima va nima uchun u yoqilg'i sarfini kamaytiradi?
Bugungi kunda eng keng tarqalgan to'rt zarbali benzinli dvigatellar XNUMX-asr oxirida nemis ixtirochisi, birinchi muvaffaqiyatli pistonli ichki yonish dvigatellaridan biri dizayneri Nikolaus Otto tomonidan ishlab chiqilgan Otto siklida ishlaydi. Ushbu tsiklning mohiyati krank milining ikkita aylanishida bajariladigan to'rtta zarbadan iborat: qabul qilish zarbasi, siqish zarbasi, ishchi zarba va egzoz zarbasi.
Qabul qilish zarbasining boshida assimilyatsiya valfi ochiladi, bu orqali havo-yonilg'i aralashmasi pistonni tortib olish orqali assimilyatsiya manifoldidan olinadi. Siqish zarbasi boshlanishidan oldin, qabul qilish valfi yopiladi va boshga qaytib keladigan piston aralashmani siqadi. Piston o'zining eng yuqori nuqtasiga yetganda, aralashma elektr uchquni bilan yonadi. Olingan issiq chiqindi gazlar pistonni kengaytiradi va itaradi, uning energiyasini unga o'tkazadi va piston boshidan iloji boricha uzoqroq bo'lganda, egzoz valfi ochiladi. Egzoz zarbasi qaytib pistonning chiqindi gazlarini silindrdan tashqariga va egzoz manifoltiga itarishi bilan boshlanadi.
Afsuski, chiqindi gazlardagi barcha energiya quvvat zarbasi paytida pistonni itarish uchun ishlatilmaydi (va, birlashtiruvchi novda orqali, krank milini aylantirish uchun). Ekshalatsiya zarbasi boshlanishida ekshalasyon klapan ochilganda ular hali ham yuqori bosim ostida. Bu haqda biz susturucusi buzilgan avtomobildan chiqqan shovqinni eshitganimizda bilib olishimiz mumkin - bu havoga energiya chiqishi natijasida yuzaga keladi. Shuning uchun an'anaviy benzinli dvigatellar atigi 35 foizga samarali ishlaydi. Agar ish zarbasida pistonning zarbasini oshirish va bu energiyadan foydalanish mumkin bo'lsa ...
Bu g'oya ingliz ixtirochisi Jeyms Atkinsonga kelgan. 1882 yilda u dvigatelni loyihalashtirdi, unda pistonlarni krank miliga bog'laydigan itaruvchilarning murakkab tizimi tufayli quvvat zarbasi siqish zarbasidan uzunroq edi. Natijada, egzoz zarbasining boshida chiqindi gazlarning bosimi amalda atmosfera bosimiga teng bo'lib, ularning energiyasi to'liq ishlatilgan.
Tahririyat tavsiya qiladi:
Plitalar. Haydovchilar inqilobni kutmoqdami?
Qish haydashning uy qurilishi usullari
Kichkina pul uchun ishonchli chaqaloq
Xo'sh, nima uchun Atkinsonning g'oyasi kengroq qo'llanilmadi va nega ichki yonuv dvigatellari bir asrdan ko'proq vaqt davomida kamroq samarali Otto siklidan foydalanmoqda? Buning ikkita sababi bor: biri Atkinson dvigatelining murakkabligi, ikkinchisi - va eng muhimi - u joy o'zgartirish blokidan kamroq quvvat oladi.
Biroq, yoqilg'i sarfiga va motorizatsiyaning atrof-muhitga ta'siriga tobora ko'proq e'tibor qaratilayotgani sababli, Atkinson dvigatelining yuqori samaradorligi, ayniqsa o'rtacha tezlikda esga olindi. Uning kontseptsiyasi, ayniqsa gibrid transport vositalarida ajoyib yechim bo'lib chiqdi, bunda elektr motori quvvat etishmasligini qoplaydi, ayniqsa ishga tushirish va tezlashishda zarur bo'ladi.
Shuning uchun modifikatsiyalangan Atkinson sikli dvigateli birinchi ommaviy ishlab chiqarilgan gibrid avtomobil Toyota Priusda, keyin esa boshqa barcha Toyota va Lexus duragaylarida ishlatilgan.
O'zgartirilgan Atkinson tsikli nima? Ushbu aqlli yechim Toyota dvigatelini an'anaviy to'rt taktli dvigatellarning klassik, sodda dizaynini saqlab qolishga majbur qildi va piston har bir zarbada bir xil masofani bosib o'tadi, samarali zarba siqish zarbasidan uzoqroq bo'ladi.
Aslida, boshqacha aytish kerak: samarali siqish davri ish aylanishiga qaraganda qisqaroq. Bunga siqish zarbasi boshlanganidan ko'p o'tmay yopiladigan qabul qilish valfining yopilishini kechiktirish orqali erishiladi. Shunday qilib, havo-yonilg'i aralashmasining bir qismi assimilyatsiya manifoltiga qaytariladi. Buning ikkita oqibati bor: yondirilganda hosil bo'ladigan chiqindi gazlar miqdori kichikroq bo'ladi va egzoz zarbasi boshlanishidan oldin to'liq kengayishga qodir, barcha energiyani pistonga o'tkazadi va aralashmani siqish uchun kamroq energiya talab qilinadi. ichki dvigatel yo'qotishlarini kamaytiradi. Ushbu va boshqa echimlardan foydalangan holda, to'rtinchi avlod Toyota Prius quvvat uzatuvchi dvigateli avvallari faqat dizel dvigatellarida mavjud bo'lgan 41 foizgacha issiqlik samaradorligiga erisha oldi.
Yechimning go'zalligi shundaki, qabul qilish klapanlarini yopishning kechikishi katta tarkibiy o'zgarishlarni talab qilmaydi - vana vaqtini o'zgartirish uchun elektron boshqariladigan mexanizmdan foydalanish kifoya.
Va agar shunday bo'lsa, bu mumkinmi va aksincha? Xo'sh, albatta; tabiiyki! O'zgaruvchan ish sikli dvigatellari bir muncha vaqt ishlab chiqarilgan. Quvvat talabi past bo'lsa, masalan, bemalol yo'llarda harakatlanayotganda, dvigatel kam yoqilg'i sarfi uchun Atkinson siklida ishlaydi. Va yaxshiroq ishlash talab qilinganda - faralardan yoki quvib o'tishdan - barcha mavjud dinamikadan foydalangan holda Otto tsikliga o'tadi. Ushbu 1,2 litrli turbo zaryadlangan to'g'ridan-to'g'ri quyish dvigateli, masalan, Toyota Auris va yangi Toyota C-HR shahar SUVlarida qo'llaniladi. Xuddi shu ikki litrli dvigatel Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t va RC 200t da qo'llaniladi.
