Atkinson, Miller, proses siklus-B: apa artinya sebenarnya

Turbocharger VTG di mesin VW sebenarnya adalah unit diesel yang dimodifikasi.

Siklus Atkinson dan Miller selalu dikaitkan dengan peningkatan efisiensi, tetapi seringkali tidak ada perbedaan di antara keduanya. Mungkin itu tidak masuk akal, karena kedua perubahan tersebut bermuara pada filosofi fundamental - menciptakan rasio kompresi dan ekspansi yang berbeda pada mesin bensin empat langkah. Karena parameter ini identik secara geometris pada mesin konvensional, unit bensin mengalami bahaya ketukan bahan bakar, yang memerlukan pengurangan rasio kompresi. Namun, jika rasio pemuaian yang lebih tinggi dapat dicapai dengan cara apa pun, ini akan menghasilkan tingkat "pemerasan" energi gas yang mengembang yang lebih tinggi dan akan meningkatkan efisiensi mesin. Sangat menarik untuk dicatat bahwa, murni secara historis, baik James Atkinson maupun Ralph Miller tidak menciptakan konsep mereka untuk mencari efisiensi. Pada tahun 1887, Atkinson juga mengembangkan mekanisme engkol kompleks yang dipatenkan yang terdiri dari beberapa elemen (kesamaan dapat ditemukan hari ini di mesin Infiniti VC Turbo), yang dimaksudkan untuk menghindari paten Otto. Hasil dari kinematika kompleks adalah penerapan siklus empat langkah selama satu putaran mesin dan langkah piston lainnya selama kompresi dan ekspansi. Beberapa dekade kemudian, proses ini akan dilakukan dengan menjaga katup masuk tetap terbuka untuk jangka waktu yang lebih lama dan hampir tanpa kecuali digunakan pada mesin yang dikombinasikan dengan powertrain hybrid konvensional (tanpa kemungkinan pengisian daya eksternal), seperti yang ada di Toyota. dan Honda. Pada kecepatan sedang hingga tinggi hal ini tidak menjadi masalah karena aliran intrusi memiliki inersia dan saat piston bergerak mundur, hal ini mengkompensasi udara yang kembali. Namun, pada kecepatan rendah, hal ini menyebabkan pengoperasian mesin tidak stabil, dan oleh karena itu unit tersebut digabungkan dengan sistem hybrid atau tidak menggunakan siklus Atkinson dalam mode ini. Untuk alasan ini, katup aspirasi dan katup masuk secara konvensional dianggap sebagai siklus Atkinson. Namun, hal ini tidak sepenuhnya benar, karena gagasan mewujudkan berbagai tingkat kompresi dan ekspansi dengan mengontrol fase bukaan katup adalah milik Ralph Miller dan telah dipatenkan pada tahun 1956. Namun, idenya tidak ditujukan untuk mencapai efisiensi yang lebih besar, tetapi menurunkan rasio kompresi dan penggunaan bahan bakar beroktan rendah yang sesuai di mesin pesawat. Miller merancang sistem untuk menutup katup masuk lebih awal (Early Intake Valve Closure, EIVC) atau lebih lambat (Late Intake Valve Closure, LIVC), serta untuk mengkompensasi kekurangan udara atau menjaga agar udara kembali ke intake manifold, kompresor digunakan.

Sangat menarik untuk dicatat bahwa mesin fase asimetris pertama yang berjalan di kemudian hari, yang didefinisikan sebagai "proses siklus Miller", dibuat oleh insinyur Mercedes dan telah digunakan dalam mesin kompresor 12 silinder dari mobil sport W 163. sejak 1939. sebelum Ralph Miller mematenkan tesnya.

Model produksi pertama yang menggunakan siklus Miller adalah Mazda Millenia KJ-ZEM V6 1994. Katup masukan menutup kemudian, mengembalikan sebagian udara ke manifold masukan dengan rasio kompresi berkurang secara praktis, dan kompresor mekanis Lysholm digunakan untuk menahan udara. Dengan demikian, rasio muai 15 persen lebih besar dari rasio kompresi. Kerugian yang disebabkan oleh kompresi udara dari piston ke kompresor diimbangi dengan peningkatan efisiensi akhir mesin.

Strategi yang sangat terlambat dan sangat awal memiliki keuntungan yang berbeda dalam mode yang berbeda. Pada beban rendah, menutup lebih lambat memiliki keuntungan karena menyediakan throttle terbuka yang lebih lebar dan mempertahankan turbulensi yang lebih baik. Saat beban meningkat, keuntungan bergeser menuju penutupan sebelumnya. Namun, yang terakhir menjadi kurang efektif pada kecepatan tinggi karena waktu pengisian yang tidak mencukupi dan penurunan tekanan tinggi sebelum dan sesudah katup.

Audi dan Volkswagen, Mazda dan Toyota

Saat ini, proses serupa digunakan oleh Audi dan Volkswagen di perangkat 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) dan 1.5 TSI (EA 211 Evo), yang baru-baru ini bergabung dengan 1.0 TSI baru. Namun, mereka menggunakan teknologi katup masuk pra-penutupan di mana udara yang mengembang didinginkan setelah katup menutup lebih awal. Audi dan VW menyebut proses B-cycle setelah insinyur perusahaan Ralph Budak, yang menyempurnakan ide Ralph Miller dan menerapkannya pada mesin turbocharged. Dengan rasio kompresi 13: 1, rasio sebenarnya adalah sekitar 11,7: 1, yang dengan sendirinya sangat tinggi untuk mesin pengapian positif. Peran utama dalam semua ini dimainkan oleh mekanisme pembukaan katup yang kompleks dengan fase dan langkah yang bervariasi, yang mendorong putaran dan penyesuaian tergantung pada kondisi. Pada mesin B-siklus, tekanan injeksi dinaikkan menjadi 250 bar. Mikrokontroler mengontrol proses perubahan fase yang mulus dan transisi dari proses-B ke siklus Otto normal di bawah beban tinggi. Selain itu, mesin 1,5 dan 1 liter menggunakan turbocharger geometri variabel respons cepat. Udara pra-kompresi yang didinginkan memberikan kondisi suhu yang lebih baik daripada kompresi kuat langsung di dalam silinder. Tidak seperti turbocharger BorgWarner VTG berteknologi tinggi Porsche yang digunakan untuk model yang lebih bertenaga, unit geometri variabel VW yang dibuat oleh perusahaan yang sama praktis merupakan turbin yang sedikit dimodifikasi untuk mesin diesel. Ini dimungkinkan karena fakta bahwa, karena semua yang dijelaskan sejauh ini, suhu gas maksimum tidak melebihi 880 derajat, yaitu, sedikit lebih tinggi daripada mesin diesel, yang merupakan indikator efisiensi tinggi.

Perusahaan Jepang semakin membingungkan standardisasi terminologi. Tidak seperti mesin bensin Mazda Skyactiv lainnya, Skyactiv G 2.5 T dilengkapi turbocharged dan beroperasi pada rentang beban dan rpm yang luas dalam siklus Miller, tetapi Mazda juga menginduksi siklus di mana unit Skyactiv G yang disedot secara alami beroperasi. Toyota menggunakan 1.2 D4 -T (8NR-FTS) dan 2.0 D4-T (8AR-FTS) di mesin turbo mereka, tetapi Mazda, di sisi lain, mendefinisikannya sebagai sama untuk semua mesin naturally aspirated untuk hybrid dan model Dynamic Force generasi baru . dengan pengisian atmosfer sebagai "bekerja pada siklus Atkinson". Dalam semua kasus, filosofi teknisnya sama.