Аткінсан, Мілер, працэс B-цыкла: што гэта на самай справе азначае

Турбокомпрессоры VTG ў рухавіках VW фактычна з'яўляюцца мадыфікаванымі дызельнымі агрэгатамі.

Цыклы Аткінсана і Мілера заўсёды выклікаюць асацыяцыю для павелічэння эфектыўнасці, але паміж імі часта няма ніякай розніцы. Магчыма, гэта не мае сэнсу, таму што абодва змены зводзяцца да фундаментальнай філасофіі стварэнню розных ступеняў сціску і пашырэнні ў чатырохтактным бензінавага рухавіка. Паколькі гэтыя параметры па-геаметрычнаму ідэнтычныя ў звычайным рухавіку, бензінавы агрэгат пакутуе ад небяспекі дэтанацыі паліва, якая патрабуе зніжэння ступені сціску. Аднак, калі больш высокая ступень пашырэння можа быць дасягнута якім-небудзь чынам, гэта прывяло б да больш высокага ўзроўню выдушвання энергіі якія пашыраюцца газаў і павялічыла б эфектыўнасць рухавіка. Цікава адзначыць, што чыста гістарычна ні Джэймс Аткінсан, ні Ральф Мілер не стваралі свае канцэпцыі ў пошуках эфектыўнасці. У 1887 годзе Аткінсан таксама распрацаваў запатэнтаваны комплексны кривошипно-шатунны механізм, які складаецца з некалькіх элементаў (падабенства можна знайсці сёння ў рухавіку Infiniti VC Turbo), задачай якога было пазбегнуць патэнтаў Ота. Вынікам складанай кінематыкі з'яўляецца рэалізацыя чатырохтактны цыклу на працягу аднаго абарачэння рухавіка і іншага ходу поршня падчас сціску і пашырэнні. Праз шмат дзесяцігоддзяў гэты працэс будзе ажыццяўляцца шляхам захавання впускного клапана адчыненым на працягу больш працяглага перыяду часу і амаль без выключэння выкарыстоўванага ў рухавіках у спалучэнні з звычайнымі гібрыднымі сілавымі ўсталёўкамі (без магчымасці вонкавай электрычнай зарадкі), такія як у таёты і хонды. На сярэдніх і высокіх хуткасцях гэта не праблема, таму што струмень уварвання мае інэрцыю, і калі поршань рухаецца назад, ён кампенсуе зваротнае паветра. Аднак на нізкіх хуткасцях гэта прыводзіць да нестабільнай працы рухавіка, і таму такія агрэгаты аб'ядноўваюцца з гібрыднымі сістэмамі ці не выкарыстоўваюць цыкл Аткінсана ў гэтых рэжымах. Па гэтым чынніку безнаддувные і впускные клапаны ўмоўна лічацца цыклам Аткінсана. Аднак гэта не зусім правільна, таму што ідэя рэалізацыі розных ступеняў сціску і пашырэнні шляхам кіравання фазамі адкрыцця клапанаў прыналежыць Ральфу Мілеру і была запатэнтаваная ў 1956 году. Аднак яго ідэя не накіравана на дасягненне большай эфектыўнасці, і зніжэнне ступені сціску і адпаведнага выкарыстання нізкаактанавых паліваў у авіяцыйных рухавіках. Мілер распрацоўвае сістэмы як з больш раннім зачыненнем впускнога клапана (Раней зачыненне впускного клапана, EIVC), так і з пазнейшым зачыненнем яго (Пазней зачыненне впускного клапана, LIVC), а таксама для кампенсавання недахопу паветра ці захаванні паветра, які вяртаецца ва впускной калектар, выкарыстоўваецца кампрэсар.

Цікава адзначыць, што першы такі рухавік з асіметрычнымі фазамі, які працуе на больш познім, вызначаным як «працэс цыклу Мілера», быў створаны інжынерамі Mercedes і выкарыстоўваўся ў 12-цыліндравым кампрэсарным рухавіку спартыўнага аўтамабіля W 163 з 1939 года. да таго, як Ральф Мілер запатэнтаваў сваё выпрабаванне.

Першай серыйнай мадэллю, у якой выкарыстоўваўся цыкл Мілера, была Mazda Millenia KJ-ZEM V6 1994 года. Впускной клапан зачыняецца пазней, вяртаючы частку паветра ва впускные калектары са ступенню сціск практычна зніжаецца, і для ўтрымання паветра выкарыстоўваецца механічны кампрэсар Lysholm. Такім чынам, ступень пашырэння на 15 адсоткаў больш, чым ступень сціску. Страты, выкліканыя выкарыстаннем кампрэсіі паветра ад поршня да кампрэсара, кампенсуюцца палепшанай канчатковай эфектыўнасцю рухавіка.

Стратэгіі з вельмі познім і вельмі раннім закрыццём маюць розныя перавагі ў розных рэжымах. Пры нізкіх нагрузках больш позні закрыццё мае тое перавага, што яно забяспечвае больш шырокую адкрытую дросельную засланку і падтрымлівае лепшую турбулентнасць. Па меры павелічэння нагрузкі перавага ссоўваецца ў бок больш ранняга закрыцця. Аднак апошняе становіцца менш эфектыўным на высокіх хуткасцях з-за недастатковага часу напаўнення і вялікага перападу ціску да і пасля клапана.

Аўдзі і Фольксваген, Мазда і Таёта

У цяперашні час аналагічныя працэсы выкарыстоўваюцца Audi і Volkswagen у іх прыладах 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) і 1.5 TSI (EA 211 Evo), да якіх нядаўна далучыўся новы 1.0 TSI. Аднак яны выкарыстоўваюць тэхналогію папярэдняга закрыцця впускного клапана, пры якой пашыраецца паветра астуджаецца пасля таго, як клапан зачыняецца раней. Audi і VW называюць гэты працэс B-цыклам ў гонар інжынера кампаніі Ральфа Будака, які ўдасканаліў ідэі Ральфа Мілера і ужыў іх да рухавікоў з турбонаддувом. Пры ступені сціску 13: 1 фактычная ступень складае каля 11,7: 1, што само па сабе надзвычай высока для рухавіка з прымусовым запальваннем. Асноўную ролю ва ўсім гэтым гуляе складаны механізм адкрыцця клапанаў з зменнымі фазамі і ходам, які спрыяе завіхрэнні і рэгулюецца ў залежнасці ад умоў. У рухавіках B-цыкла ціск упырску павялічваецца да 250 бар. Мікракантролеры кіруюць плыўным працэсам змены фазы і пераходу ад B-працэсу да звычайнага цыклу Ота пры высокай нагрузцы. Акрамя таго, у 1,5- і 1-літровых рухавіках выкарыстоўваюцца турбонагнетателем з змянянай геаметрыяй хуткага рэагавання. Астуджаны папярэдне сціснутае паветра забяспечвае лепшыя тэмпературныя ўмовы ў параўнанні з прамым моцным сціскам ў цыліндры. У адрозненне ад высокатэхналагічных турбакампрэсараў BorgWarner VTG кампаніі Porsche, якія выкарыстоўваюцца для больш магутных мадэляў, агрэгаты VW з змянянай геаметрыяй, створаныя той жа кампаніяй, уяўляюць сабой практычна злёгку мадыфікаваныя турбіны для дызельных рухавікоў. Гэта магчыма дзякуючы таму, што з-за ўсяго апісанага дагэтуль максімальная тэмпература газу не перавышае 880 градусаў, то ёсць трохі вышэй, чым у дызельнага рухавіка, што з'яўляецца паказчыкам высокай эфектыўнасці.

Японскія кампаніі яшчэ больш блытаюць стандартызацыю тэрміналогіі. У адрозненне ад іншых бензінавых рухавікоў Mazda Skyactiv, Skyactiv G 2.5 T працуе з турбонаддувом і працуе ў шырокім дыяпазоне нагрузак і абаротаў у цыкле Мілера, але Mazda таксама выклікае цыкл, у якім працуюць іх атмасферныя агрэгаты Skyactiv G. Toyota выкарыстоўвае 1.2 D4-T ( 8NR-FTS) і 2.0 D4-T (8AR-FTS) у сваіх турбодвигателях, але Mazda, з другога боку, вызначае іх як аднолькавыя для ўсіх сваіх безнаддувным рухавікоў для гібрыдных мадэляў і машын новага пакалення Dynamic Force. з атмасферным запаўненнем як "праца па цыкле Аткінсана». Ва ўсіх выпадках тэхнічная філасофія аднолькавая.