أتكينسون ، ميللر ، عملية الدورة B: ما يعنيه حقًا
محتوى
إن الشواحن التوربينية VTG في محركات VW هي في الواقع محركات ديزل معدلة.
ترتبط دورات أتكينسون وميلر دائمًا بزيادة الكفاءة ، ولكن غالبًا لا يوجد فرق بينهما. ربما لا يكون ذلك منطقيًا ، لأن كلا التغيرين يعودان إلى فلسفة أساسية - إنشاء نسب ضغط وتمدد مختلفة في محرك بنزين رباعي الأشواط. نظرًا لأن هذه المعلمات متطابقة هندسيًا في المحرك التقليدي ، فإن وحدة البنزين تعاني من خطر طرق الوقود ، مما يتطلب تقليل نسبة الضغط. ومع ذلك ، إذا أمكن تحقيق نسبة تمدد أعلى بأي وسيلة ، فسيؤدي ذلك إلى مستوى أعلى من "ضغط" طاقة الغازات المتوسعة وسيزيد من كفاءة المحرك. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه ، تاريخيًا بحتًا ، لم يبتكر جيمس أتكينسون ولا رالف ميلر مفاهيمهما بحثًا عن الكفاءة. في عام 1887 ، طور أتكينسون أيضًا آلية كرنك معقدة حاصلة على براءة اختراع تتكون من عدة عناصر (يمكن العثور على أوجه التشابه اليوم في محرك إنفينيتي VC Turbo) ، والذي كان يهدف إلى تجنب براءات اختراع أوتو. نتيجة الحركية المعقدة هي تنفيذ دورة رباعية الأشواط خلال دورة واحدة للمحرك وضربة أخرى للمكبس أثناء الانضغاط والتمدد. بعد عدة عقود ، سيتم تنفيذ هذه العملية عن طريق إبقاء صمام السحب مفتوحًا لفترة أطول من الوقت وتقريباً بدون استثناء مستخدم في المحركات مع مجموعات نقل الحركة الهجينة التقليدية (بدون إمكانية الشحن الكهربائي الخارجي) ، مثل تلك الخاصة بـ Toyota وهوندا. في السرعات المتوسطة إلى العالية ، لا تعد هذه مشكلة لأن تدفق التطفل يعاني من القصور الذاتي وعندما يتحرك المكبس للخلف فإنه يعوض الهواء العائد. ومع ذلك ، عند السرعات المنخفضة ، يؤدي هذا إلى تشغيل المحرك غير المستقر ، وبالتالي يتم دمج هذه الوحدات مع أنظمة هجينة أو لا تستخدم دورة Atkinson في هذه الأوضاع. لهذا السبب ، تعتبر صمامات السحب الطبيعي وصمامات السحب تقليديًا دورة أتكينسون. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا تمامًا ، لأن فكرة تحقيق درجات مختلفة من الضغط والتوسع من خلال التحكم في مراحل فتح الصمام تعود إلى رالف ميلر وحصلت على براءة اختراع في عام 1956. ومع ذلك ، فإن فكرته لا تهدف إلى تحقيق كفاءة أكبر ، وخفض نسبة الضغط والاستخدام المقابل للوقود منخفض الأوكتان في محركات الطائرات. يصمم Miller أنظمة لإغلاق صمام السحب مبكرًا (إغلاق صمام السحب المبكر ، EIVC) أو لاحقًا (إغلاق صمام السحب المتأخر ، LIVC) ، وكذلك للتعويض عن نقص الهواء أو للحفاظ على عودة الهواء إلى مشعب السحب ، الضاغط يستخدم.
من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن أول محرك غير متماثل يعمل على محرك لاحق ، والذي تم تعريفه باسم "عملية دورة ميلر" ، تم إنشاؤه بواسطة مهندسي مرسيدس وتم استخدامه في محرك الضاغط 12 أسطوانة للسيارة الرياضية W 163 منذ عام 1939. قبل أن يحصل رالف ميلر على براءة اختراع لاختباره.
كان نموذج الإنتاج الأول لاستخدام دورة Miller هو Mazda Millenia KJ-ZEM V6 1994. يغلق صمام المدخل لاحقًا ، مما يؤدي إلى تقليل جزء من الهواء إلى مشعبات السحب بدرجة من الضغط عمليًا ، ويتم استخدام ضاغط ميكانيكي Lysholm لعقد الهواء. وبالتالي ، فإن نسبة التوسع أكبر بنسبة 15 بالمائة من نسبة الضغط. يتم تعويض الخسائر الناجمة عن ضغط الهواء من المكبس إلى الضاغط من خلال تحسين كفاءة المحرك النهائية.
الاستراتيجيات ذات عمليات الإغلاق المتأخرة والمبكرة جدًا لها مزايا مختلفة في أوضاع مختلفة. عند الأحمال المنخفضة ، يتميز الإغلاق اللاحق بتوفير خنق مفتوح أوسع والحفاظ على اضطراب أفضل. كلما زاد الحمل ، تحولت الميزة نحو إغلاق سابق. ومع ذلك ، يصبح هذا الأخير أقل فعالية عند السرعات العالية بسبب عدم كفاية وقت التعبئة وانخفاض الضغط الكبير قبل وبعد الصمام.
أودي وفولكس واجن ومازدا وتويوتا
حاليًا ، تستخدم أودي وفولكس فاجن عمليات مماثلة في أجهزتهما 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) و 1.5 TSI (EA 211 Evo) ، التي انضم إليها مؤخرًا محرك 1.0 TSI الجديد. ومع ذلك ، فإنهم يستخدمون تقنية صمام الإغلاق المسبق الذي يتم فيه تبريد الهواء المتوسع بعد إغلاق الصمام في وقت مبكر. يطلق Audi و VW على العملية اسم B-cycle بعد مهندس الشركة Ralph Budak ، الذي صقل أفكار Ralph Miller وطبقها على المحركات ذات الشحن التوربيني. مع نسبة انضغاط تبلغ 13: 1 ، تكون النسبة الفعلية حوالي 11,7: 1 ، وهي بحد ذاتها مرتفعة للغاية بالنسبة لمحرك اشتعال إيجابي. يتم لعب الدور الرئيسي في كل هذا من خلال آلية فتح الصمام المعقدة ذات الأطوار المتغيرة والسكتة الدماغية ، والتي تعزز الدوامة وتضبط حسب الظروف. في المحركات ذات الدورة B ، يزيد ضغط الحقن إلى 250 بار. تتحكم المتحكمات الدقيقة في عملية سلسة لتغيير الطور والانتقال من عملية B إلى دورة أوتو العادية تحت الحمل العالي. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم محركات 1,5 و 1 لتر شاحن توربيني متغير سريع الاستجابة. يوفر الهواء المضغوط مسبقًا المبرد ظروف درجة حرارة أفضل من الضغط القوي المباشر في الأسطوانة. على عكس الشاحن التوربيني BorgWarner VTG عالي التقنية من بورش والمستخدم لنماذج أكثر قوة ، فإن وحدات الهندسة المتغيرة لشركة فولكس فاجن التي أنشأتها نفس الشركة هي توربينات معدلة بشكل طفيف لمحركات الديزل. هذا ممكن بسبب حقيقة أنه بسبب كل ما تم وصفه حتى الآن ، لا تتجاوز درجة حرارة الغاز القصوى 880 درجة ، أي أعلى قليلاً من درجة حرارة محرك الديزل ، وهو مؤشر على الكفاءة العالية.
تخلط الشركات اليابانية بين توحيد المصطلحات أكثر. على عكس محركات البنزين Mazda Skyactiv الأخرى ، فإن Skyactiv G 2.5 T مزودة بشاحن توربيني وتعمل على نطاق واسع من الأحمال و rpm في دورة Miller ، ولكن Mazda تحفز أيضًا دورة تعمل فيها وحدات Skyactiv G ذات السحب الطبيعي. تستخدم تويوتا 1.2 D4 -T (8NR-FTS) و 2.0 D4-T (8AR-FTS) في محركاتهما التوربينية ، لكن مازدا ، من ناحية أخرى ، تعرّفهما على أنهما نفس الشيء بالنسبة لجميع محركاتها ذات السحب الطبيعي للنماذج الهجينة والجيل الجديد من القوة الديناميكية سيارات. مع ملء الغلاف الجوي باسم "العمل على دورة أتكينسون". في جميع الأحوال ، الفلسفة التقنية هي نفسها.
