Atkinson, Miller, B-ciklus: šta to stvarno znači
Car device,  Rukovanje mašinama

Atkinson, Miller, B-ciklus: šta to stvarno znači

VTG turbopunjači u VW motorima zapravo su modificirani dizel agregati.

Atkinsonov i Millerov ciklus uvijek su povezani sa povećanom efikasnošću, ali često nema razlike između njih. Možda to nema smisla, jer se obje promjene svode na osnovnu filozofiju - stvaranje različitih omjera kompresije i ekspanzije u četverotaktnom benzinskom motoru. Budući da su ovi parametri geometrijski identični u konvencionalnom motoru, benzinska jedinica pati od opasnosti od udara goriva, što zahtijeva smanjenje omjera kompresije. Međutim, ako bi se na bilo koji način mogao postići veći omjer ekspanzije, to bi rezultiralo većim nivoom "istiskivanja" energije plinova koji se šire i povećalo bi efikasnost motora. Zanimljivo je napomenuti da, čisto istorijski, ni James Atkinson ni Ralph Miller nisu kreirali svoje koncepte u potrazi za efikasnošću. Godine 1887. Atkinson je također razvio patentirani složeni mehanizam radilice koji se sastojao od nekoliko elemenata (sličnosti se danas mogu naći u Infiniti VC Turbo motoru), koji je trebao izbjeći Ottoove patente. Rezultat složene kinematike je implementacija četvorotaktnog ciklusa tokom jednog obrtaja motora i drugog hoda klipa tokom kompresije i ekspanzije. Mnogo decenija kasnije, ovaj proces će se izvoditi tako što će se usisni ventil držati otvorenim tokom dužeg vremenskog perioda i gotovo bez izuzetka se koristi u motorima u kombinaciji sa konvencionalnim hibridnim pogonskim agregatima (bez mogućnosti eksternog električnog punjenja), kao što su Toyotini i Honda. Pri srednjim do velikim brzinama to nije problem jer upadni tok ima inerciju i kako se klip kreće unazad kompenzira povratni zrak. Međutim, pri malim brzinama to dovodi do nestabilnog rada motora, pa se takve jedinice kombiniraju s hibridnim sustavima ili ne koriste Atkinsonov ciklus u tim načinima rada. Iz tog razloga, prirodno usisavani i usisni ventili se konvencionalno smatraju Atkinsonovim ciklusom. Međutim, to nije sasvim točno, jer ideja o realizaciji različitih stupnjeva kompresije i ekspanzije kontrolom faza otvaranja ventila pripada Ralphu Milleru i patentirana je 1956. godine. Međutim, njegova ideja nije usmjerena na postizanje veće efikasnosti, te smanjenje omjera kompresije i odgovarajuću upotrebu niskooktanskih goriva u motorima aviona. Miller dizajnira sisteme za zatvaranje usisnog ventila ranije (Early Intake Valve Closure, EIVC) ili kasnije (Late Intake Valve Closure, LIVC), kao i da nadoknadi nedostatak zraka ili da zadrži zrak koji se vraća u usisnu granu, kompresor se koristi.

Zanimljivo je napomenuti da su prvi motor s asimetričnom fazom, koji radi na kasnijem, definiranom kao "Millerov ciklus proces", stvorili Mercedesovi inženjeri i koristio se u 12-cilindričnom kompresorskom motoru sportskog automobila W 163 od 1939. pre nego što je Ralph Miller patentirao svoj test.

Prvi proizvodni model koji je koristio Millerov ciklus bila je Mazda Millenia KJ-ZEM V6 iz 1994. godine. Usisni ventil se kasnije zatvara, vraćajući dio zraka u usisne razvodnike sa praktično smanjenim odnosom kompresije, a za zadržavanje zraka koristi se mehanički kompresor Lysholm. Dakle, omjer širenja je 15 posto veći od stupnja kompresije. Gubici uzrokovani kompresijom vazduha od klipa do kompresora nadoknađuju se poboljšanom konačnom efikasnošću motora.

Vrlo kasne i vrlo rane bliske strategije imaju različite prednosti u različitim načinima. Pri malim opterećenjima, kasnije zatvaranje ima prednost u tome što pruža širi otvoreni prigušni ventil i održava bolju turbulenciju. Kako se opterećenje povećava, prednost se pomiče prema ranijem zatvaranju. Međutim, potonji postaje manje učinkovit pri velikim brzinama zbog nedovoljnog vremena punjenja i velikog pada pritiska prije i poslije ventila.

Audi i Volkswagen, Mazda i Toyota

Trenutno slične procese koriste Audi i Volkswagen u svojim 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) i 1.5 TSI (EA 211 Evo) uređajima, kojima se nedavno pridružio novi 1.0 TSI. Međutim, oni koriste tehnologiju ulaznog ventila pred zatvaranjem u kojoj se ekspanzijski zrak hladi nakon što se ventil ranije zatvori. Audi i VW nazivaju proces B-ciklusom prema inženjeru kompanije Ralphu Budaku, koji je usavršio ideje Ralpha Millera i primijenio ih na motore s turbopunjačem. Sa omjerom kompresije od 13: 1, stvarni omjer je oko 11,7: 1, što je samo po sebi izuzetno visoko za motor s pozitivnim paljenjem. Glavnu ulogu u svemu tome igra složeni mehanizam za otvaranje ventila s promjenjivim fazama i hodom, koji potiče vrtloženje i prilagođava se ovisno o uvjetima. U motorima s ciklusom B, pritisak ubrizgavanja se povećava na 250 bara. Mikrokontroleri kontroliraju glatki proces promjene faze i prijelaz iz B-procesa u normalni Otto ciklus pod velikim opterećenjem. Osim toga, motori od 1,5 i 1 litre koriste turbopunjače promjenjive geometrije s brzim odzivom. Ohlađeni predkomprimirani zrak pruža bolje temperaturne uvjete od direktne jake kompresije u cilindru. Za razliku od Porscheovih visokotehnoloških BorgWarner VTG turbopunjača koji se koriste za snažnije modele, VW-ove jedinice promjenjive geometrije koje je stvorila ista kompanija praktično su malo izmijenjene turbine za dizel motore. To je moguće zbog činjenice da, zbog svega do sada opisanog, maksimalna temperatura plina ne prelazi 880 stupnjeva, odnosno nešto višu od temperature dizelskog motora, što je pokazatelj visoke efikasnosti.

Japanske kompanije još više zbunjuju standardizaciju terminologije. Za razliku od ostalih Mazdinih benzinskih motora Skyactiv, Skyactiv G 2.5 T ima turbopunjač i radi u širokom rasponu opterećenja i broja okretaja u Millerovom ciklusu, ali Mazda također inducira ciklus u kojem rade njihovi atmosferski pogoni Skyactiv G. Toyota koristi 1.2 D4 -T (8NR-FTS) i 2.0 D4-T (8AR-FTS) u svojim turbo motorima, ali ih Mazda, s druge strane, definira kao iste za sve svoje motore s atmosferskim usisavanjem za hibridne i nove generacije modela Dynamic Force . sa atmosferskim punjenjem kao „rad na Atkinsonovom ciklusu“. U svim slučajevima, tehnička filozofija je ista.

Dodajte komentar