Enjin. Perbezaan antara kitaran Otto dan Atkinson
Untuk beberapa ketika sekarang, istilah "enjin kitaran ekonomi Atkinson" telah menjadi semakin biasa. Apakah kitaran ini dan mengapa ia mengurangkan penggunaan bahan api?
Enjin petrol empat lejang yang paling biasa hari ini beroperasi pada apa yang dipanggil kitaran Otto, dibangunkan pada akhir abad ke-XNUMX oleh pencipta Jerman Nikolaus Otto, pereka salah satu enjin pembakaran dalaman salingan pertama yang berjaya. Intipati kitaran ini terdiri daripada empat lejang yang dilakukan dalam dua pusingan aci engkol: lejang pengambilan, lejang mampatan, lejang kerja dan lejang ekzos.
Pada permulaan strok pengambilan, injap masuk terbuka, di mana campuran bahan api udara ditarik masuk dari manifold masuk dengan menarik balik omboh. Sebelum permulaan lejang mampatan, injap masuk ditutup dan omboh kembali ke kepala memampatkan campuran. Apabila omboh mencapai kedudukan puncaknya, campuran dinyalakan oleh percikan elektrik. Gas ekzos panas yang terhasil mengembang dan menolak omboh, memindahkan tenaganya kepadanya, dan apabila omboh berada sejauh mungkin dari kepala, injap ekzos terbuka. Lejang ekzos bermula dengan omboh balik menolak gas ekzos keluar dari silinder dan ke dalam manifold ekzos.
Malangnya, tidak semua tenaga dalam gas ekzos digunakan semasa lejang kuasa untuk menolak omboh (dan, melalui rod penyambung, untuk memutarkan aci engkol). Mereka masih berada di bawah tekanan tinggi apabila injap hembusan nafas terbuka pada permulaan strok hembusan nafas. Kita boleh belajar tentang perkara ini apabila kita mendengar bunyi bising yang dibuat oleh kereta dengan peredam pecah - ia disebabkan oleh pelepasan tenaga ke udara. Inilah sebabnya mengapa enjin petrol tradisional hanya cekap kira-kira 35 peratus. Sekiranya mungkin untuk meningkatkan lejang omboh dalam lejang kerja dan menggunakan tenaga ini ...
Idea ini datang kepada pencipta Inggeris James Atkinson. Pada tahun 1882, beliau mereka bentuk enjin di mana, terima kasih kepada sistem penolak kompleks yang menyambungkan omboh ke aci engkol, lejang kuasa lebih panjang daripada lejang mampatan. Akibatnya, pada permulaan lejang ekzos, tekanan gas ekzos hampir sama dengan tekanan atmosfera, dan tenaganya digunakan sepenuhnya.
Penyunting mengesyorkan:
Pinggan. Pemandu menunggu revolusi?
Cara pemanduan musim sejuk buatan sendiri
Bayi yang boleh dipercayai untuk wang yang sedikit
Jadi mengapa idea Atkinson tidak digunakan dengan lebih meluas, dan mengapakah enjin pembakaran dalaman telah menggunakan kitaran Otto yang kurang cekap selama lebih daripada satu abad? Terdapat dua sebab: satu ialah kerumitan enjin Atkinson, dan satu lagi - dan yang lebih penting - semakin kurang kuasa yang diterima daripada unit anjakan.
Bagaimanapun, memandangkan semakin banyak perhatian diberikan kepada penggunaan bahan api dan kesan permotoran terhadap alam sekitar, kecekapan tinggi enjin Atkinson diingati, terutamanya pada kelajuan sederhana. Konsepnya terbukti sebagai penyelesaian yang sangat baik, terutamanya dalam kenderaan hibrid, di mana motor elektrik mengimbangi kekurangan kuasa, terutamanya diperlukan semasa memulakan dan memecut.
Itulah sebabnya enjin kitaran Atkinson yang diubah suai digunakan dalam kereta hibrid pertama yang dikeluarkan secara besar-besaran, Toyota Prius, dan kemudian dalam semua hibrid Toyota dan Lexus yang lain.
Apakah kitaran Atkinson yang diubah suai? Penyelesaian bijak ini menjadikan enjin Toyota mengekalkan reka bentuk klasik dan ringkas bagi enjin empat lejang konvensional, dan omboh bergerak pada jarak yang sama pada setiap lejang, lejang berkesan lebih panjang daripada lejang mampatan.
Malah, ia harus dikatakan secara berbeza: kitaran mampatan berkesan adalah lebih pendek daripada kitaran kerja. Ini dicapai dengan melambatkan penutupan injap pengambilan, yang ditutup sejurus selepas permulaan strok mampatan. Oleh itu, sebahagian daripada campuran udara-bahan api dikembalikan ke manifold pengambilan. Ini mempunyai dua akibat: jumlah gas ekzos yang dihasilkan apabila ia dibakar adalah lebih kecil dan dapat mengembang sepenuhnya sebelum permulaan lejang ekzos, memindahkan semua tenaga ke omboh, dan kurang tenaga diperlukan untuk memampatkan lebih sedikit campuran, yang mengurangkan kehilangan enjin dalaman. Menggunakan penyelesaian ini dan lain-lain, enjin Toyota Prius generasi keempat mampu mencapai kecekapan haba sebanyak 41 peratus, sebelum ini hanya tersedia daripada enjin diesel.
Keindahan penyelesaiannya ialah kelewatan dalam menutup injap pengambilan tidak memerlukan perubahan struktur yang besar - cukup untuk menggunakan mekanisme dikawal secara elektronik untuk menukar pemasaan injap.
Dan jika ya, adakah mungkin dan sebaliknya? Sudah tentu; secara semula jadi! Enjin kitaran tugas boleh ubah telah dihasilkan untuk beberapa lama. Apabila permintaan kuasa rendah, seperti ketika memandu di jalan raya yang santai, enjin berjalan pada kitaran Atkinson untuk penggunaan bahan api yang rendah. Dan apabila prestasi terbaik diperlukan - daripada lampu depan atau memotong - ia bertukar kepada kitaran Otto, menggunakan semua dinamik yang ada. Enjin suntikan terus 1,2 liter pengecas turbo ini digunakan dalam Toyota Auris dan SUV bandar Toyota C-HR baharu, contohnya. Enjin dua liter yang sama digunakan pada Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t dan RC 200t.
