Vél. Munur á Otto og Atkinson lotum
Í nokkurn tíma hefur hugtakið „Atkinson hagkerfisvél“ orðið sífellt algengara. Hver er þessi hringrás og hvers vegna dregur hún úr eldsneytisnotkun?
Algengustu fjórgengis bensínvélarnar í dag starfa á svokallaðri Otto-lotu, þróuð í lok XNUMX. Kjarninn í þessari lotu samanstendur af fjórum höggum sem gerðar eru í tveimur snúningum á sveifarásinni: inntaksslag, þjöppunarslag, vinnuslag og útblástursslag.
Í upphafi inntakshöggsins opnast inntaksventillinn, þar sem loft-eldsneytisblandan er dregin inn úr inntaksgreininni með því að draga stimpilinn inn. Áður en þjöppunarhöggið hefst lokast inntaksventillinn og stimpillinn sem fer aftur í hausinn þjappar blöndunni saman. Þegar stimpillinn nær hámarksstöðu kviknar í blöndunni með rafneista. Heitu útblástursloftin sem myndast þenjast út og ýta við stimplinum og flytja orku hans til hans og þegar stimpillinn er eins langt frá hausnum og hægt er opnast útblástursventillinn. Útblásturshöggið byrjar með því að afturstimpillinn ýtir útblásturslofti út úr strokknum og inn í útblástursgreinina.
Því miður er ekki öll orkan í útblástursloftunum notuð við aflhöggið til að ýta stimplinum (og í gegnum tengistöngina til að snúa sveifarásnum). Þeir eru enn undir miklum þrýstingi þegar útöndunarventillinn opnast í upphafi útöndunarslagsins. Við getum lært um þetta þegar við heyrum hávaðann frá bíl með bilaðan hljóðdeyfi - hann stafar af losun orku út í loftið. Þetta er ástæðan fyrir því að hefðbundnar bensínvélar eru aðeins um 35 prósent skilvirkar. Ef hægt væri að auka slag stimpilsins í vinnuslaginu og nota þessa orku ...
Þessi hugmynd kom til enska uppfinningamannsins James Atkinson. Árið 1882 hannaði hann vél þar sem, þökk sé flóknu kerfi ýta sem tengdu stimpla við sveifarásinn, var aflslagið lengra en þjöppunarslagið. Fyrir vikið var þrýstingur útblástursloftanna næstum jafn andrúmsloftsþrýstingi í upphafi útblásturshöggsins og orka þeirra nýttist að fullu.
Ritstjórar mæla með:
Plötur. Bíða ökumenn eftir byltingu?
Heimatilbúnar leiðir til vetraraksturs
Áreiðanlegt barn fyrir lítinn pening
Svo hvers vegna hefur hugmynd Atkinsons ekki verið notuð víðar og hvers vegna hafa brunahreyflar notað minna skilvirka Otto hringrás í meira en öld? Það eru tvær ástæður: önnur er hversu flókin Atkinson vélin er, og hin - og það sem er mikilvægara - því minna afl sem hún fær frá slagrýmiseiningu.
Hins vegar, þar sem meiri og meiri athygli var beint að eldsneytisnotkun og áhrifum vélknúinna á umhverfið, minntist mikillar nýtni Atkinson vélarinnar, sérstaklega á meðalhraða. Hugmyndin hans reyndist frábær lausn, sérstaklega í tvinnbílum, þar sem rafmótorinn bætir upp kraftleysið, sérstaklega nauðsynlegt þegar farið er af stað og hraðað.
Þess vegna var breytt Atkinson hringrás vélin notuð í fyrsta fjöldaframleidda tvinnbílinn, Toyota Prius, og síðan í alla aðra Toyota og Lexus tvinnbíla.
Hvað er breytt Atkinson hringrás? Þessi snjalla lausn gerði það að verkum að Toyota vélin hélt klassískri, einföldu hönnun hefðbundinna fjórgengisvéla og stimpillinn fer sömu vegalengd á hverju höggi, virkt högg er lengra en þjöppunarslag.
Reyndar ætti að segja það öðruvísi: skilvirka þjöppunarferlið er styttra en vinnulotan. Þetta er náð með því að seinka lokun inntaksventilsins sem lokar stuttu eftir að þjöppunarhöggið hefst. Þannig fer hluti af loft-eldsneytisblöndunni aftur í inntaksgreinina. Þetta hefur tvær afleiðingar: magn útblásturslofttegunda sem myndast þegar það er brennt er minna og getur stækkað að fullu áður en útblásturshraði hefst, flytur alla orkuna í stimpilinn og minni orka þarf til að þjappa minni blöndu, sem dregur úr innra vélatapi. Með því að nota þessa og aðrar lausnir tókst fjórða kynslóð Toyota Prius aflrásarvélarinnar að ná hitauppstreymi upp á allt að 41 prósent, sem áður var aðeins fáanleg með dísilvélum.
Fegurðin við lausnina er að seinkun á lokun inntaksloka krefst ekki meiriháttar skipulagsbreytinga - það er nóg að nota rafeindastýrðan búnað til að breyta tímasetningu lokanna.
Og ef svo er, er það mögulegt og öfugt? Jæja, auðvitað; náttúrulega! Vélar með breytilegum vinnulotum hafa verið framleiddir í nokkurn tíma. Þegar aflþörf er lítil, eins og þegar ekið er á rólegum vegum, keyrir vélin á Atkinson hringrásinni fyrir litla eldsneytisnotkun. Og þegar krafist er bestu frammistöðu - frá framljósum eða framúrakstri - skiptir hann yfir í Otto-hjólið og notar alla tiltæka krafta. Þessi 1,2 lítra forþjöppuvél með beinni innspýtingu er til dæmis notuð í Toyota Auris og nýja Toyota C-HR borgarjeppann. Sama tveggja lítra vélin er notuð á Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t og RC 200t.
