Atkinsonův cyklus v praxi. Motor s Atkinsonovým cyklem

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:02

ICE se v autech používají už celé století. Jejich princip fungování obecně od zahájení výroby nedoznal zásadních změn. Ale protože tento motor má velké množství nedostatků, inženýři nepřestávají vymýšlet inovace pro zlepšení motoru. Pojďme k jednomu z nich, který se nazývá Atkinsonův cyklus. Dnes můžete slyšet, že se používá v některých strojích. Ale co to je a jak se s tím motor zlepšuje?

Atkinsonův cyklus

Nikolaus Otto, inženýr z Německa, navrhl v roce 1876 cyklus sestávající z:

• inlet;
• komprese;
• stroke;
• release.

A o deset let později jej vyvinul anglický vynálezce James Atkinson. Po pochopení detailů však můžeme Atkinsonův cyklus označit za zcela originální.

Spalovací motory jsou kvalitativně odlišné. Koneckonců, klikový hřídel má přesazené montážní body, takže ztráty energie třením jsou sníženy a kompresní poměr je zvýšen.

Má také další fáze distribuce plynu. U běžného motoru se píst uzavře ihned po projetí úvratí. Atkinsonův cyklus má jiné schéma. Zde je zdvih výrazně delší, protože ventil se uzavírá pouze v polovině pístu do horní úvrati (kde podle Otty již probíhá komprese).

Teoreticky je Atkinsonův cyklus asi o deset procent účinnější než Otto. Dlouhou dobu se však v praxi nepoužíval kvůli tomu, že je schopen fungovat v provozním režimu pouze ve vysokých otáčkách. Kromě toho je zapotřebí mechanické přeplňování, se kterým se tomu všemu někdy říká „Atkinson-Millerův cyklus“. Ukázalo se však, že s ním byly výhody předmětného vývoje ztraceny.

U osobních automobilů se proto takový Atkinsonův cyklus v praxi téměř nepoužíval. Ale v hybridních modelech, jako je Toyota Prius, jej výrobci začali používat i sériově. To bylo možné díky specifické činnosti těchto typů motorů: při nízké rychlosti se vůz pohybuje díky elektrické trakci a pouze při akceleraci přechází na benzínový agregát.

Distribuce plynu

První motor s Atkinsonovým cyklem měl objemný mechanismus distribuce plynu, který vydával hodně hluku. Když se ale díky objevu Američana Charlese Knighta místo obvyklých ovládaných ventilů začaly používat speciální cívky v podobě dvojice objímek, které byly uspořádány mezi válcem a pístem, motor téměř přestal vydávat hluk. Nicméně ta složitostpoužitý design byl poměrně drahý, ale u prestižních značek automobilů byli majitelé aut ochotni za takové pohodlí zaplatit.

Už ve třicátých letech se však od takového zlepšení upustilo, protože motory měly krátkou životnost a příliš vysoká spotřeba benzínu a oleje.

Vývoj motorů v tomto směru je znám i dnes – možná se inženýrům podaří zbavit se nedostatků modelu Charles Knight a využít výhod.

Univerzální model budoucnosti

V současné době mnoho výrobců vyvíjí univerzální motory, které budou kombinovat výkon benzinových jednotek a vynikající trakci a účinnost dieselových motorů.

V tomto ohledu svědčí o úspěšných krocích skutečnost, že benzinové jednotky s přímým vstřikováním paliva dosáhly vysokého kompresního poměru kolem třinácti až čtrnácti jednotek (u vznětových motorů je tato úroveň o něco více než sedmnáct až devatenáct). směr. Dokonce fungují stejně jako vznětové jednotky. Pouze pracovní směs by měla být uměle zapálena svíčkou.

V experimentálních modelech je komprese ještě vyšší – až patnáct nebo šestnáct jednotek. Ale až do samovznícení hladina nedosáhne. Místo toho se zapalovací svíčka vypíná během plynulého pohybu, což motoru umožňuje přepnout se do dieselového režimu a spotřebovávat méně paliva.

Spalování je řízeno elektronikou, která provádí úpravy v závislosti na vnějších okolnostech.

To tvrdí vývojářitento motor je velmi úsporný. Pro sériovou výrobu však nebyl proveden dostatečný výzkum.

Proměnný kompresní poměr

Ukazatel je velmi důležitý. Výkon, účinnost a hospodárnost jsou totiž přímo závislé na vysokém kompresním poměru. Přirozeně to nelze zvyšovat donekonečna. Vývoj se proto na nějakou dobu zastavil. V opačném případě hrozilo nebezpečí detonace, která by mohla vést k poškození motoru.

Tento ukazatel se projevuje zejména u přeplňovaných motorů. Ty se totiž zahřívají silněji, a proto je zde procento pravděpodobnosti detonace mnohem vyšší. Proto se někdy musí snížit kompresní poměr, což samozřejmě snižuje účinnost motoru.

V ideálním případě by se kompresní poměr měl plynule měnit v závislosti na provozním režimu a zatížení. Došlo k mnoha vývojům, ale všechny jsou příliš složité a drahé.

Legendární Saab

Nejlepších výsledků dosáhl Saab, když v roce 2000 uvedl na trh pětiválcový motor, který s objemem 1,6 litru produkoval zhruba dvě stě dvacet pět koní. Tento úspěch se i dnes zdá neuvěřitelný.

Motor je rozdělen na dvě části, kde jsou části vzájemně spojeny kloubově. Klikový hřídel, ojnice a písty jsou umístěny níže a válce s hlavami jsou umístěny nahoře. Hydraulický pohon je schopen naklánět monoblok s válci a hlavami a měnit kompresní poměr při zapnutí kompresoru pohonu. Přes veškerou účinnost,vývoj také musel být zpožděn kvůli vysokým nákladům na stavbu.

Snazší a dostupnější

Můžeme tedy dojít k závěru, že motor s Atkinsonovým cyklem sehrál významnou roli ve zlepšování mechanismu motoru v budoucnu. Zdá se, že vzájemná zlepšení konečně dovedou spalovací motor k optimálnímu režimu provozu.