Motorri. Dallimet midis cikleve Otto dhe Atkinson
Prej disa kohësh, termi "motor i ciklit të ekonomisë Atkinson" është bërë gjithnjë e më i zakonshëm. Çfarë është ky cikël dhe pse zvogëlon konsumin e karburantit?
Motorët më të zakonshëm të benzinës me katër goditje sot funksionojnë në të ashtuquajturin cikël Otto, i zhvilluar në fund të shekullit XNUMX nga shpikësi gjerman Nikolaus Otto, projektuesi i një prej motorëve të parë të suksesshëm me djegie të brendshme reciproke. Thelbi i këtij cikli përbëhet nga katër goditje të kryera në dy rrotullime të boshtit të gungës: goditjen e marrjes, goditjen e kompresimit, goditjen e punës dhe goditjen e shkarkimit.
Në fillim të goditjes së marrjes, hapet valvula e marrjes, përmes së cilës përzierja ajër-karburant tërhiqet nga kolektori i marrjes duke tërhequr pistonin. Para fillimit të goditjes së kompresimit, valvula e marrjes mbyllet dhe pistoni që kthehet në kokë e ngjesh përzierjen. Kur pistoni arrin pozicionin e tij maksimal, përzierja ndizet nga një shkëndijë elektrike. Gazrat e nxehtë të shkarkimit që rezultojnë zgjerohen dhe shtyjnë pistonin, duke transferuar energjinë e tij tek ai, dhe kur pistoni është sa më larg nga koka, valvula e shkarkimit hapet. Goditja e shkarkimit fillon me pistonin e kthimit që shtyn gazrat e shkarkimit nga cilindri dhe në kolektorin e shkarkimit.
Fatkeqësisht, jo e gjithë energjia në gazrat e shkarkimit përdoret gjatë goditjes së fuqisë për të shtyrë pistonin (dhe, përmes shufrës lidhëse, për të rrotulluar boshtin me gunga). Ata janë ende nën presion të lartë kur valvula e nxjerrjes hapet në fillim të goditjes së nxjerrjes. Ne mund të mësojmë për këtë kur dëgjojmë zhurmën e bërë nga një makinë me një shall të thyer - ajo shkaktohet nga lëshimi i energjisë në ajër. Kjo është arsyeja pse motorët tradicionalë me benzinë janë vetëm rreth 35 përqind efikas. Nëse do të ishte e mundur të rrisni goditjen e pistonit në goditjen e punës dhe të përdorni këtë energji ...
Kjo ide i erdhi shpikësit anglez James Atkinson. Në 1882, ai projektoi një motor në të cilin, falë një sistemi kompleks shtytësish që lidhin pistonët me boshtin e gungës, goditja e fuqisë ishte më e gjatë se ajo e kompresimit. Si rezultat, në fillim të goditjes së shkarkimit, presioni i gazrave të shkarkimit ishte pothuajse i barabartë me presionin atmosferik dhe energjia e tyre u përdor plotësisht.
Redaktorët rekomandojnë:
Pllakat. Shoferët që presin një revolucion?
Mënyra të bëra vetë për ngasje dimërore
Fëmijë i besueshëm për pak para
Pra, pse ideja e Atkinson nuk është përdorur më gjerësisht dhe pse motorët me djegie të brendshme kanë përdorur ciklin Otto më pak efikas për më shumë se një shekull? Ka dy arsye: njëra është kompleksiteti i motorit Atkinson, dhe tjetra - dhe më e rëndësishmja - sa më pak fuqi që merr nga një njësi zhvendosjeje.
Megjithatë, ndërsa gjithnjë e më shumë i kushtohej vëmendje konsumit të karburantit dhe ndikimit të motorizimit në mjedis, efikasiteti i lartë i motorit Atkinson u kujtua, veçanërisht në shpejtësi mesatare. Koncepti i tij doli të ishte një zgjidhje e shkëlqyer, veçanërisht në automjetet hibride, në të cilat motori elektrik kompenson mungesën e fuqisë, veçanërisht të nevojshme gjatë nisjes dhe përshpejtimit.
Kjo është arsyeja pse motori i modifikuar i ciklit Atkinson u përdor në makinën e parë hibride të prodhuar në masë, Toyota Prius, dhe më pas në të gjitha hibridet e tjera Toyota dhe Lexus.
Çfarë është një cikël i modifikuar Atkinson? Kjo zgjidhje e zgjuar bëri që motori Toyota të ruante dizajnin klasik dhe të thjeshtë të motorëve konvencionalë me katër goditje dhe pistoni përshkon të njëjtën distancë në çdo goditje, dhe goditja efektive ishte më e gjatë se ajo e kompresimit.
Në fakt, duhet thënë ndryshe: cikli efektiv i kompresimit është më i shkurtër se cikli i punës. Kjo arrihet duke vonuar mbylljen e valvulës së marrjes, e cila mbyllet menjëherë pas fillimit të goditjes së kompresimit. Kështu, një pjesë e përzierjes ajër-karburant kthehet në kolektorin e marrjes. Kjo ka dy pasoja: sasia e gazrave të shkarkimit të prodhuar kur digjet është më e vogël dhe është në gjendje të zgjerohet plotësisht përpara fillimit të goditjes së shkarkimit, duke transferuar të gjithë energjinë në piston, dhe më pak energji kërkohet për të ngjeshur më pak përzierje, e cila. zvogëlon humbjet e brendshme të motorit. Duke përdorur këtë dhe zgjidhje të tjera, motori i gjeneratës së katërt Toyota Prius ishte në gjendje të arrinte një efikasitet termik deri në 41 përqind, më parë i disponueshëm vetëm nga motorët me naftë.
E bukura e zgjidhjes është se vonesa në mbylljen e valvulave të marrjes nuk kërkon ndryshime të mëdha strukturore - mjafton të përdorni një mekanizëm të kontrolluar elektronikisht për ndryshimin e kohës së valvulës.
Dhe nëse po, a është e mundur dhe anasjelltas? Mirë sigurisht; natyrshëm! Motorë të ndryshueshëm të ciklit të punës janë prodhuar për disa kohë. Kur kërkesa për energji është e ulët, si për shembull kur vozitni në rrugë të qeta, motori funksionon në ciklin Atkinson për konsum të ulët karburanti. Dhe kur kërkohet performanca më e mirë - nga fenerët ose parakalimi - kalon në ciklin Otto, duke përdorur të gjithë dinamikën e disponueshme. Ky motor 1,2-litërsh me injeksion të drejtpërdrejtë turbocharge përdoret, për shembull, në Toyota Auris dhe në Toyota C-HR SUV të ri të qytetit. I njëjti motor me dy litra përdoret në Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t dhe RC 200t.
