Atkinson, Miller, B-cyklus-proces: hvad det virkelig betyder
Indhold
VTG-turboladere i VW-motorer er faktisk modificerede dieselenheder.
Atkinson og Miller cyklusser er altid forbundet med øget effektivitet, men der er ofte ingen forskel mellem dem. Måske giver det ikke mening, for begge ændringer kommer ned til en grundlæggende filosofi - at skabe forskellige kompressions- og ekspansionsforhold i en firetakts benzinmotor. Da disse parametre er geometrisk identiske i en konventionel motor, lider benzinenheden af faren for, at brændstof banker, hvilket kræver en reduktion i kompressionsforholdet. Men hvis et højere ekspansionsforhold kunne opnås på nogen måde, ville dette resultere i et højere niveau af "udpressning" af energien fra de ekspanderende gasser og ville øge motorens effektivitet. Det er interessant at bemærke, at hverken James Atkinson eller Ralph Miller rent historisk skabte deres koncepter i søgen efter effektivitet. I 1887 udviklede Atkinson også en patenteret kompleks krankmekanisme bestående af flere elementer (ligheder kan findes i dag i Infiniti VC Turbo-motoren), som havde til formål at undgå Ottos patenter. Resultatet af kompleks kinematik er implementeringen af en firetaktscyklus under en omdrejning af motoren og en anden stempelslag under kompression og ekspansion. Mange årtier senere vil denne proces blive udført ved at holde indsugningsventilen åben i længere tid og næsten uden undtagelse brugt i motorer i kombination med konventionelle hybriddrivlinjer (uden mulighed for ekstern elektrisk opladning), som f.eks. Toyotas. og Honda. Ved middel til høj hastighed er dette ikke et problem, fordi indtrængningsstrømmen har inerti, og når stemplet bevæger sig bagud, kompenserer det for returluften. Men ved lave hastigheder fører dette til ustabil motordrift, og derfor kombineres sådanne enheder med hybridsystemer eller bruger ikke Atkinson-cyklussen i disse tilstande. Af denne grund betragtes naturligt aspirerede ventiler og indsugningsventiler traditionelt som Atkinson-cyklussen. Dette er dog ikke helt korrekt, for ideen om at realisere forskellige grader af kompression og ekspansion ved at kontrollere ventilåbningsfaserne tilhører Ralph Miller og blev patenteret i 1956. Men hans idé er ikke rettet mod at opnå større effektivitet, og at sænke kompressionsforholdet og den tilsvarende brug af lavoktanbrændstoffer i flymotorer. Miller designer systemer til at lukke indsugningsventilen tidligere (Early Intake Valve Closure, EIVC) eller senere (Late Intake Valve Closure, LIVC), samt til at kompensere for manglen på luft eller for at holde luften tilbage til indsugningsmanifolden, kompressoren anvendes.
Det er interessant at bemærke, at den første asymmetriske fasemotor, der kører på en senere, defineret som "Miller-cyklusprocessen", blev oprettet af Mercedes-ingeniører og er blevet brugt i den 12-cylindrede kompressormotor i W 163 sportsvognen siden 1939. før Ralph Miller patenterede sin test.
Den første produktionsmodel, der brugte Miller-cyklen, var Mazda Millenia KJ-ZEM V6 i 1994. Indsugningsventilen lukkes senere og returnerer noget af luften til indgangsmanifoldene, idet kompressionsforholdet praktisk talt reduceres, og en Lysholm mekanisk kompressor bruges til at holde luften. Således er ekspansionsforholdet 15 procent større end kompressionsforholdet. Tab forårsaget af luftkomprimering fra stemplet til kompressoren modregnes af den forbedrede endelige effektivitet af motoren.
Meget sent og meget tidligt tæt strategier har forskellige fordele i forskellige tilstande. Ved lave belastninger har lukning senere den fordel, at den giver en bredere åben gassventil og opretholder bedre turbulens. Når belastningen øges, forskydes fordelen mod tidligere lukning. Sidstnævnte bliver imidlertid mindre effektiv ved høje hastigheder på grund af utilstrækkelig fyldningstid og stort trykfald før og efter ventilen.
Audi og Volkswagen, Mazda og Toyota
I øjeblikket bruges lignende processer af Audi og Volkswagen i deres 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) og 1.5 TSI (EA 211 Evo) enheder, der for nylig sluttede sig til den nye 1.0 TSI. De bruger imidlertid en forlukkende indløbsventilteknologi, hvor den ekspanderende luft afkøles, efter at ventilen lukker tidligere. Audi og VW kalder processen B-cyklus efter firmaets ingeniør Ralph Budak, der forfinerede Ralph Millers ideer og anvendte dem på turboladede motorer. Med et kompressionsforhold på 13: 1 er det faktiske forhold omkring 11,7: 1, hvilket i sig selv er ekstremt højt for en motor med positiv tænding. Hovedrollen i alt dette spilles af en kompleks ventilåbningsmekanisme med variable faser og slaglængde, som fremmer hvirvel og justerer afhængigt af forholdene. I B-cyklusmotorer øges indsprøjtningstrykket til 250 bar. Mikrocontrollere styrer en problemfri proces med faseændring og overgang fra B-proces til normal Otto-cyklus under høj belastning. Derudover anvender 1,5- og 1-liters motorerne hurtige reaktions variabel geometri turboladere. Afkølet forkomprimeret luft giver bedre temperaturforhold end direkte stærk kompression i en cylinder. I modsætning til Porsches højteknologiske BorgWarner VTG-turboladere, der bruges til mere kraftfulde modeller, er VW's variable geometrienheder, der er skabt af det samme firma, praktisk talt lidt modificerede turbiner til dieselmotorer. Dette er muligt på grund af det faktum, at den maksimale gastemperatur på grund af alt det hidtil beskrevne ikke overstiger 880 grader, det vil sige lidt højere end en dieselmotor, hvilket er en indikator for høj effektivitet.
Japanske virksomheder forvirrer standardiseringen af terminologi endnu mere. I modsætning til andre Mazda Skyactiv -benzinmotorer er Skyactiv G 2.5 T turboladet og fungerer over en lang række belastninger og omdrejninger pr. Minut i Miller -cyklussen, men Mazda inducerer også en cyklus, hvor deres naturligt aspirerede Skyactiv G -enheder fungerer. Toyota bruger en 1.2 D4 -T (8NR-FTS) og 2.0 D4-T (8AR-FTS) i deres turbomotorer, men Mazda på den anden side definerer dem som de samme for alle dens naturligt aspirerede motorer til hybrid- og ny generation af Dynamic Force-modeller . med atmosfærisk fyldning som "arbejde med Atkinson -cyklussen". I alle tilfælde er den tekniske filosofi den samme.
