Atkinson, Miller, B-ciklusú folyamat: mit jelent valójában

A VW motorok VTG turbófeltöltői valójában módosított dízelmotorok.

Az Atkinson- és Miller-ciklusokhoz mindig fokozott hatékonyság társul, de gyakran nincs különbség köztük. Talán nincs értelme, mert mindkét változtatás egy alapvető filozófián múlik – eltérő sűrítési és tágulási arányok létrehozása egy négyütemű benzinmotorban. Mivel ezek a paraméterek geometriailag azonosak egy hagyományos motorban, a benzines egységben fennáll az üzemanyag kopogás veszélye, ami a kompressziós arány csökkentését igényli. Ha azonban bármilyen módon nagyobb tágulási arányt lehetne elérni, az a táguló gázok energiájának nagyobb mértékű "kiszorítását" eredményezné, és a motor hatásfoka is megnőne. Érdekes megjegyezni, hogy pusztán történetileg sem James Atkinson, sem Ralph Miller nem a hatékonyságot keresve alkotta meg koncepcióját. 1887-ben Atkinson kifejlesztett egy szabadalmaztatott összetett, több elemből álló forgattyús mechanizmust is (hasonlóságok manapság az Infiniti VC Turbo motorban is fellelhetők), aminek az volt a célja, hogy elkerülje Otto szabadalmait. Az összetett kinematika eredménye egy négyütemű ciklus megvalósítása a motor egy fordulata alatt, és egy másik dugattyúlöket kompresszió és expanzió során. Sok évtizeddel később ezt a folyamatot úgy hajtják végre, hogy a szívószelepet hosszabb ideig nyitva tartják, és szinte kivétel nélkül a motorokban hagyományos hibrid hajtásláncokkal kombinálva (külső elektromos töltés lehetősége nélkül), mint például a Toyota motorjaiban. és a Honda. Közepes és nagy sebességeknél ez nem jelent problémát, mert a behatolási áramlásnak tehetetlensége van, és ahogy a dugattyú hátrafelé mozog, kompenzálja a visszatérő levegőt. Alacsony fordulatszámon azonban ez a motor instabil működéséhez vezet, ezért az ilyen egységeket hibrid rendszerekkel kombinálják, vagy ezekben az üzemmódokban nem használják az Atkinson-ciklust. Emiatt a természetes szívó- és szívószelepeket hagyományosan Atkinson-ciklusnak tekintik. Ez azonban nem teljesen helytálló, mert az ötlet, hogy a szelepnyitási fázisok szabályozásával különböző fokú összenyomást és tágulást valósítson meg, Ralph Miller nevéhez fűződik, és 1956-ban szabadalmaztatták. Elképzelése azonban nem a nagyobb hatékonyság elérésére, a kompressziós arány csökkentésére és az alacsony oktánszámú üzemanyagok megfelelő felhasználására irányul a repülőgép-hajtóművekben. Miller rendszereket tervez a szívószelep korábbi zárására (Early Intake Valve Closure, EIVC) vagy később (Late Intake Valve Closure, LIVC), valamint a levegőhiány kompenzálására vagy a levegő visszaáramlására a szívócsonkba, kompresszorba használt.

Érdekes megjegyezni, hogy az első ilyen, későbbi motoron futó aszimmetrikus fázisú motort, amelyet "Miller-ciklus" -ként határoztak meg, a Mercedes mérnökei hozták létre, és a W 12 sportkocsi 163 hengeres kompresszoros motorjában használták. 1939 óta. mielőtt Ralph Miller szabadalmaztatta tesztjét.

Az első gyártási modell, amely a Miller ciklust alkalmazta, az 6-es Mazda Millenia KJ-ZEM V1994 volt. A szívószelep később záródik, és a levegő egy részét a gyakorlatilag csökkentett sűrítési arány mellett visszavezeti a szívócsatornákba, és a levegő megtartására egy Lysholm mechanikus kompresszort használnak. Így a tágulási arány 15 százalékkal nagyobb, mint a tömörítési arány. A dugattyú és a kompresszor közötti levegő összenyomódása által okozott veszteségeket ellensúlyozza a motor végső hatékonyságának javulása.

A nagyon késői és nagyon korai bezárási stratégiáknak különböző előnyei vannak a különböző módokban. Kis terhelésnél a későbbi zárásnak az az előnye, hogy szélesebb nyitott fojtószelepet biztosít és jobb turbulenciát tart fenn. A terhelés növekedésével az előny a korábbi bezárás felé tolódik el. Ez utóbbi azonban nagy sebességnél kevésbé hatékony, az elégtelen töltési idő és a nagy nyomásesés miatt a szelep előtt és után.

Audi és Volkswagen, Mazda és Toyota

Jelenleg hasonló folyamatokat alkalmaz az Audi és a Volkswagen 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) és 1.5 TSI (EA 211 Evo) készülékeiben, amelyekhez nemrég csatlakozott az új 1.0 TSI. Mindazonáltal előzáró bemeneti szelep technológiát alkalmaznak, amelyben a táguló levegőt lehűtik a szelep korábbi bezárása után. Az Audi és a VW a folyamatot B-ciklusnak nevezi a cég mérnöke, Ralph Budak után, aki finomította Ralph Miller elképzeléseit és alkalmazta azokat a turbófeltöltős motorokra. 13: 1 tömörítési arány mellett a tényleges arány körülbelül 11,7: 1, ami önmagában rendkívül magas a gyújtású motoroknál. Mindebben a főszerepet egy komplex szelepnyitó mechanizmus játssza, változó fázisokkal és löketekkel, amelyek elősegítik az örvénylést és a körülményekhez igazodnak. B-ciklusú motoroknál a befecskendezési nyomást 250 bar-ra növelik. A mikrokontrollerek szabályozzák a fázisváltás zökkenőmentes folyamatát és a B-folyamatról a normál Otto-ciklusra való átmenetet nagy terhelés mellett. Ezenkívül az 1,5 és 1 literes motorok gyorsan reagáló, változó geometriájú turbófeltöltőket használnak. A hűtött, előre sűrített levegő jobb hőmérsékleti feltételeket biztosít, mint a közvetlen erős sűrítés a hengerben. Ellentétben a Porsche csúcstechnológiájú, erősebb modellekhez használt BorgWarner VTG turbófeltöltőivel, a VW ugyanazon cég által létrehozott, változó geometriájú egységei gyakorlatilag kissé módosított dízelmotorok. Ez annak köszönhető, hogy az eddig leírtak miatt a maximális gázhőmérséklet nem haladja meg a 880 fokot, vagyis valamivel magasabb, mint a dízelmotoré, ami a magas hatásfok mutatója.

A japán vállalatok még jobban összetévesztik a terminológia szabványosítását. Más Mazda Skyactiv benzinmotorokkal ellentétben a Skyactiv G 2.5 T turbófeltöltésű, és a Miller -ciklusban széles terhelés- és fordulatszám -tartományban működik, de a Mazda olyan ciklust is indukál, amelyben a szívó Skyactiv G egységek működnek. A Toyota 1.2 D4 -et használ -T (8NR-FTS) és 2.0 D4-T (8AR-FTS) turbómotorjaikban, de a Mazda ezzel szemben ugyanazokat határozza meg a hibrid és új generációs Dynamic Force modellek összes szívó motorjánál . légköri töltéssel, mint „az Atkinson -cikluson végzett munka”. A műszaki filozófia minden esetben ugyanaz.