Atkinsonov cikel v praksi. Atkinsonov ciklični motor

2024 Avtor: Erin Ralphs | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-19 18:24

ICE se v avtomobilih uporablja že stoletje. Na splošno njihov princip delovanja od začetka proizvodnje ni doživel večjih sprememb. Ker pa ima ta motor veliko pomanjkljivosti, inženirji ne prenehajo izumljati inovacij za izboljšanje motorja. Obrnimo se na enega od njih, ki se imenuje Atkinsonov cikel. Danes lahko slišite, da se uporablja v nekaterih strojih. Toda kaj je to in kako se motor z njim izboljša?

Atkinsonov cikel

Nikolaus Otto, inženir iz Nemčije, je leta 1876 predlagal cikel, sestavljen iz:

• vhod;
• stiskanje;
• stroke;
• sprostitev.

In desetletje pozneje ga je razvil angleški izumitelj James Atkinson. Vendar, ko smo razumeli podrobnosti, lahko Atkinsonov cikel imenujemo popolnoma izviren.

Motorji z notranjim zgorevanjem so kvalitativno različni. Konec koncev ima ročična gred zamaknjene pritrdilne točke, tako da se izguba energije zaradi trenja zmanjša in se kompresijsko razmerje poveča.

Ima tudi druge faze distribucije plina. Pri običajnem motorju se bat zapre takoj po prehodu mrtve točke. Atkinsonov cikel ima drugačno shemo. Tu je hod bistveno daljši, saj se ventil zapre le do polovice bata do zgornje mrtve točke (kjer po Ottu že poteka kompresija).

Teoretično je Atkinsonov cikel približno deset odstotkov učinkovitejši kot Otto. Vendar se dolgo časa ni uporabljal v praksi zaradi dejstva, da lahko deluje v načinu delovanja le pri visokih hitrostih. Poleg tega je potreben mehanski polnilnik, s katerim se vse to včasih imenuje "cikel Atkinson-Miller". Vendar se je izkazalo, da so z njim izgubljene prednosti obravnavanega razvoja.

Zato se pri osebnih avtomobilih tak Atkinsonov cikel skoraj nikoli ni uporabljal v praksi. Toda v hibridnih modelih, kot je Toyota Prius, so ga proizvajalci začeli uporabljati celo serijsko. To je postalo mogoče zaradi specifičnega delovanja teh vrst motorjev: pri nizki hitrosti se avtomobil premika zaradi električne vleke in samo med pospeševanjem preklopi na bencinski agregat.

distribucija plina

Prvi motor Atkinsonovega cikla je imel zajeten mehanizem za distribucijo plina, ki je povzročal veliko hrupa. Ko pa so po zaslugi odkritja Američana Charlesa Knighta namesto običajnih ventilov začeli uporabljati posebne tuljave v obliki para tulcev, ki so bili razporejeni med cilindrom in batom, je motor skoraj prenehal s hrupom.. Vendar pa kompleksnostuporabljena zasnova je bila precej draga, toda pri prestižnih avtomobilskih znamkah so bili lastniki avtomobilov pripravljeni plačati za tako udobje.

Vendar pa so že v tridesetih letih takšno izboljšavo opustili, ker so bili motorji kratkotrajni, poraba bencina in olja pa previsoka.

Razvoj motorjev v tej smeri je znan še danes - morda se bodo inženirji lahko znebili pomanjkljivosti modela Charles Knight in izkoristili prednosti.

Univerzalni model prihodnosti

Trenutno številni proizvajalci razvijajo univerzalne motorje, ki bodo združevali moč bencinskih agregatov ter odličen oprijem in učinkovitost dizelskih motorjev.

V zvezi s tem dejstvo, da so bencinske enote z neposrednim vbrizgom goriva dosegle visoko kompresijsko razmerje približno trinajst do štirinajst enot (pri dizelskih motorjih je ta raven nekaj več kot sedemnajst do devetnajst), dokazuje uspešne korake pri tem smer. Delujejo celo na enak način kot enote za kompresijski vžig. Samo delovno mešanico je treba umetno zažgati s svečo.

Pri eksperimentalnih modelih je kompresija še višja - do petnajst ali šestnajst enot. Toda do samovžiga raven ne doseže. Namesto tega se vžigalna svečka med enakomernim gibanjem izklopi, kar omogoča motorju, da preklopi v način, podoben dizelskemu motorju, in porabi manj goriva.

Izgorevanje nadzoruje elektronika, ki prilagaja glede na zunanje okoliščine.

To trdijo razvijalcita motor je zelo ekonomičen. Vendar pa ni bilo opravljenih dovolj raziskav za množično proizvodnjo.

Spremenljivo razmerje stiskanja

Indikator je zelo pomemben. Konec koncev so moč, učinkovitost in ekonomičnost neposredno odvisni od visokega kompresijskega razmerja. Seveda ga ni mogoče povečevati v nedogled. Zato se je razvoj že nekaj časa ustavil. V nasprotnem primeru obstaja nevarnost detonacije, ki bi lahko povzročila poškodbe motorja.

Ta indikator se še posebej odraža pri motorjih s kompresorjem. Navsezadnje se močneje segrejejo, zato je odstotek verjetnosti detonacije tukaj veliko višji. Zato je treba včasih zmanjšati kompresijsko razmerje, kar seveda zmanjša učinkovitost motorja.

V idealnem primeru bi se moralo kompresijsko razmerje gladko spreminjati glede na način delovanja in obremenitev. Bilo je veliko razvoja, vendar so vsi preveč zapleteni in dragi.

Legendarni Saab

Najboljše rezultate je dosegel Saab, ko je leta 2000 izdal petvaljni motor, ki je z 1,6 litra prostornine proizvedel približno dvesto petindvajset konj. Ta dosežek se še danes zdi neverjeten.

Motor je razdeljen na dva dela, kjer so deli med seboj povezani na tečaj. Spodaj se nahajajo ročična gred, ojnice in bati, na vrhu pa cilindri z glavami. Hidravlični pogon lahko nagne monoblok z cilindri in glavami, pri čemer spremeni kompresijsko razmerje, ko je pogonski kompresor vklopljen. Kljub vsej učinkovitosti,zaradi visokih stroškov gradnje je bilo treba tudi razvoj odložiti.

Lažje in bolj dostopno

Tako lahko sklepamo, da je motor Atkinsonovega cikla igral pomembno vlogo pri izboljšanju motornega mehanizma v prihodnosti. Zdi se, da bodo izboljšave, ki temeljijo ena na drugi, končno pripeljale motor z notranjim zgorevanjem v optimalen način delovanja.