Atkinson, Miller, B-syklus prosess: hva det egentlig betyr

VTG turboladere i VW-motorer er faktisk modifiserte dieselenheter.

Atkinson og Miller sykluser er alltid forbundet med økt effektivitet, men det er ofte ingen forskjell mellom dem. Kanskje det ikke gir mening, fordi begge endringene kommer ned til en grunnleggende filosofi - å skape forskjellige kompresjons- og ekspansjonsforhold i en firetakts bensinmotor. Siden disse parameterne er geometrisk identiske i en konvensjonell motor, lider bensinenheten av faren for drivstoffbanking, noe som krever en reduksjon i kompresjonsforholdet. Imidlertid, hvis et høyere ekspansjonsforhold kunne oppnås på noen måte, ville dette resultere i et høyere nivå av "pressing ut" av energien til de ekspanderende gassene og ville øke effektiviteten til motoren. Det er interessant å merke seg at, rent historisk, skapte verken James Atkinson eller Ralph Miller sine konsepter på jakt etter effektivitet. I 1887 utviklet Atkinson også en patentert kompleks sveivmekanisme bestående av flere elementer (likheter finnes i dag i Infiniti VC Turbo-motoren), som var ment å unngå Ottos patenter. Resultatet av kompleks kinematikk er implementeringen av en firetaktssyklus under en omdreining av motoren og et annet stempelslag under kompresjon og ekspansjon. Mange tiår senere vil denne prosessen utføres ved å holde innsugsventilen åpen over lengre tid og nesten uten unntak brukt i motorer i kombinasjon med konvensjonelle hybriddrivlinjer (uten mulighet for ekstern elektrisk lading), slik som Toyotas. og Honda. Ved middels til høye hastigheter er dette ikke et problem fordi inntrengningsstrømmen har treghet og når stempelet beveger seg bakover kompenserer det for returluften. Men ved lave hastigheter fører dette til ustabil motordrift, og derfor kombineres slike enheter med hybridsystemer eller bruker ikke Atkinson-syklusen i disse modusene. Av denne grunn regnes naturlig aspirerte ventiler og inntaksventiler konvensjonelt som Atkinson-syklusen. Dette er imidlertid ikke helt riktig, fordi ideen om å realisere ulike grader av kompresjon og ekspansjon ved å kontrollere ventilåpningsfasene tilhører Ralph Miller og ble patentert i 1956. Ideen hans er imidlertid ikke rettet mot å oppnå større effektivitet, og senke kompresjonsforholdet og den tilsvarende bruken av lavoktan drivstoff i flymotorer. Miller designer systemer for å stenge inntaksventilen tidligere (Early Intake Valve Closure, EIVC) eller senere (Late Intake Valve Closure, LIVC), samt for å kompensere for mangelen på luft eller for å holde luften tilbake til inntaksmanifolden, kompressoren benyttes.

Det er interessant å merke seg at den første asymmetriske fasemotoren som kjører på en senere, definert som "Miller-syklusprosessen", ble opprettet av Mercedes-ingeniører og har blitt brukt i den 12-sylindrede kompressormotoren til sportsvognen W 163 siden 1939. før Ralph Miller patenterte sin test.

Den første produksjonsmodellen som brukte Miller-syklusen, var Mazda Millenia KJ-ZEM V6 fra 1994. Inntaksventilen lukkes senere, og returnerer noe av luften til inntaksmanifoldene med kompresjonsforholdet praktisk talt redusert, og en Lysholm mekanisk kompressor brukes til å holde luften. Dermed er utvidelsesforholdet 15 prosent større enn kompresjonsforholdet. Tap forårsaket av luftkompresjon fra stempelet til kompressoren blir utlignet av den forbedrede slutteffektiviteten til motoren.

Veldig sent og veldig tidlig nære strategier har forskjellige fordeler i forskjellige modus. Ved lave belastninger har lukking senere fordelen at det gir en større åpen gass og opprettholder bedre turbulens. Når belastningen øker, forskyves fordelen mot tidligere stenging. Sistnevnte blir imidlertid mindre effektiv ved høye hastigheter på grunn av utilstrekkelig fyllingstid og høyt trykkfall før og etter ventilen.

Audi og Volkswagen, Mazda og Toyota

Foreløpig brukes lignende prosesser av Audi og Volkswagen i deres 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) og 1.5 TSI (EA 211 Evo) enheter, som nylig ble sluttet av den nye 1.0 TSI. Imidlertid bruker de en forhåndslukkende innløpsventilteknologi der ekspanderende luft blir avkjølt etter at ventilen stenges tidligere. Audi og VW kaller prosessen B-syklusen etter selskapets ingeniør Ralph Budak, som foredlet Ralph Millers ideer og brukte dem på turboladede motorer. Med et kompresjonsforhold på 13: 1 er det faktiske forholdet omtrent 11,7: 1, noe som i seg selv er ekstremt høyt for en motor med positiv tenning. Hovedrollen i alt dette spilles av en kompleks ventilåpningsmekanisme med variable faser og slag, som fremmer virvel og justerer avhengig av forholdene. I B-syklusmotorer økes innsprøytningstrykket til 250 bar. Mikrokontrollere styrer en jevn prosess med faseendring og overgang fra B-prosess til normal Otto-syklus under høy belastning. I tillegg bruker 1,5- og 1-liters motorer turboladere med variabel geometri med hurtig respons. Avkjølt forkomprimert luft gir bedre temperaturforhold enn direkte sterk kompresjon i en sylinder. I motsetning til Porsches høyteknologiske BorgWarner VTG-turboladere som brukes til kraftigere modeller, er VWs variabel geometrienheter laget av samme selskap praktisk talt litt modifiserte turbiner for dieselmotorer. Dette er mulig på grunn av at den maksimale gasstemperaturen på grunn av alt som er beskrevet så langt ikke overstiger 880 grader, det vil si litt høyere enn en dieselmotor, som er en indikator på høy effektivitet.

Japanske selskaper forvirrer terminologi standardisering enda mer. I motsetning til andre Mazda Skyactiv bensinmotorer, er Skyactiv G 2.5 T turboladet og opererer over et bredt spekter av belastninger og turtall i Miller -syklusen, men Mazda induserer også en syklus der deres naturlig aspirerte Skyactiv G -enheter opererer. Toyota bruker en 1.2 D4 -T (8NR-FTS) og 2.0 D4-T (8AR-FTS) i turbomotorene, men Mazda derimot definerer dem som de samme for alle de naturlig aspirerte motorene for hybrid- og ny generasjon Dynamic Force-modeller . med atmosfærisk fylling som "arbeid med Atkinson -syklusen". I alle tilfeller er den tekniske filosofien den samme.