Atkinson, Miller, processo do ciclo B: o que realmente significa
Conteúdo
Os turbocompressores VTG nos motores VW são realmente motores diesel modificados.
Os ciclos Atkinson e Miller estão sempre associados ao aumento da eficiência, mas muitas vezes não há diferença entre eles. Talvez não faça sentido, porque ambas as mudanças se resumem a uma filosofia fundamental - criar diferentes taxas de compressão e expansão em um motor a gasolina de quatro tempos. Como esses parâmetros são geometricamente idênticos em um motor convencional, a unidade a gasolina sofre com o perigo de detonação do combustível, exigindo uma redução na taxa de compressão. No entanto, se uma taxa de expansão mais alta pudesse ser alcançada por qualquer meio, isso resultaria em um nível mais alto de "espremer" a energia dos gases em expansão e aumentaria a eficiência do motor. É interessante notar que, puramente historicamente, nem James Atkinson nem Ralph Miller criaram seus conceitos em busca de eficiência. Em 1887, Atkinson também desenvolveu um mecanismo de manivela complexo patenteado que consiste em vários elementos (semelhanças podem ser encontradas hoje no motor Infiniti VC Turbo), que pretendia evitar as patentes de Otto. O resultado da cinemática complexa é a implementação de um ciclo de quatro tempos durante uma revolução do motor e outro curso do pistão durante a compressão e expansão. Muitas décadas depois, esse processo será realizado mantendo a válvula de admissão aberta por um período de tempo mais longo e quase sem exceção usado em motores em combinação com powertrains híbridos convencionais (sem possibilidade de carregamento elétrico externo), como os da Toyota e Honda. Em velocidades médias a altas, isso não é um problema porque o fluxo de intrusão tem inércia e, à medida que o pistão se move para trás, compensa o retorno do ar. No entanto, em baixas velocidades, isso leva à operação instável do motor e, portanto, essas unidades são combinadas com sistemas híbridos ou não usam o ciclo Atkinson nesses modos. Por esta razão, as válvulas naturalmente aspiradas e de admissão são convencionalmente consideradas o ciclo de Atkinson. No entanto, isso não é totalmente correto, porque a ideia de realizar vários graus de compressão e expansão controlando as fases de abertura da válvula pertence a Ralph Miller e foi patenteada em 1956. No entanto, sua ideia não visa obter maior eficiência e diminuir a taxa de compressão e o uso correspondente de combustíveis de baixa octanagem em motores de aeronaves. Miller projeta sistemas para fechar a válvula de admissão mais cedo (Early Intake Valve Closure, EIVC) ou mais tarde (Late Intake Valve Closure, LIVC), bem como para compensar a falta de ar ou para manter o ar retornando ao coletor de admissão, compressor é usado.
É interessante notar que o primeiro motor de fase assimétrica rodando em um posterior, definido como o "processo de ciclo Miller", foi criado por engenheiros da Mercedes e foi usado no motor compressor de 12 cilindros do carro esportivo W 163 desde 1939. antes de Ralph Miller patentear seu teste.
O primeiro modelo de produção a usar o ciclo de Miller foi o Mazda Millenia KJ-ZEM V6 de 1994. A válvula de entrada fecha mais tarde, retornando parte do ar para os coletores de admissão com um grau de compressão praticamente reduzido, e um compressor Lysholm mecânico é usado para reter o ar. Assim, a taxa de expansão é 15% maior que a taxa de compressão. As perdas causadas pela compressão do ar do pistão no compressor são compensadas pela eficiência final do motor.
Estratégias com fechamentos muito tardios e muito precoces têm vantagens diferentes em modos diferentes. Em cargas baixas, um fechamento posterior tem a vantagem de proporcionar um acelerador aberto mais amplo e manter uma melhor turbulência. À medida que a carga aumenta, a vantagem muda para um fechamento anterior. No entanto, este último se torna menos eficaz em altas velocidades devido ao tempo de enchimento insuficiente e uma grande queda de pressão antes e depois da válvula.
Audi e Volkswagen, Mazda e Toyota
Atualmente, processos semelhantes são usados pela Audi e Volkswagen em seus dispositivos 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) e 1.5 TSI (EA 211 Evo), aos quais se juntou recentemente o novo 1.0 TSI. No entanto, eles usam uma tecnologia de válvula de entrada de pré-fechamento, na qual o ar em expansão é resfriado após o fechamento anterior da válvula. Audi e VW chamam o processo de ciclo B em homenagem ao engenheiro da empresa Ralph Budak, que refinou as idéias de Ralph Miller e as aplicou em motores turboalimentados. Com uma taxa de compressão de 13: 1, a taxa real é de cerca de 11,7: 1, que por si só é extremamente alta para um motor de ignição comandada. O papel principal em tudo isso é desempenhado por um mecanismo complexo de abertura de válvula com fases e cursos variáveis, que promove vórtice e se ajusta de acordo com as condições. Em motores de ciclo B, a pressão de injeção é aumentada para 250 bar. Microcontroladores controlam um processo suave de mudança de fase e transição do processo B para o ciclo Otto normal sob alta carga. Além disso, os motores de 1,5 e 1 litro usam turboalimentadores de geometria variável de resposta rápida. O ar pré-comprimido resfriado fornece melhores condições de temperatura do que a forte compressão direta em um cilindro. Ao contrário dos turboalimentadores BorgWarner VTG de alta tecnologia da Porsche usados para modelos mais potentes, as unidades de geometria variável criadas pela mesma empresa são praticamente turbinas ligeiramente modificadas para motores a diesel. Isso é possível pelo fato de, por tudo o que foi descrito até agora, a temperatura máxima do gás não ultrapassar 880 graus, ou seja, ligeiramente superior à de um motor a diesel, o que é um indicador de alto rendimento.
As empresas japonesas confundem ainda mais a padronização da terminologia. Ao contrário de outros motores a gasolina Mazda Skyactiv, o Skyactiv G 2.5 T é turboalimentado e opera em uma ampla gama de cargas e rpm no ciclo Miller, mas a Mazda também induz um ciclo em que operam suas unidades Skyactiv G naturalmente aspiradas. Toyota usa um 1.2 D4 -T (8NR-FTS) e 2.0 D4-T (8AR-FTS) em seus motores turbo, mas a Mazda, por outro lado, os define como iguais para todos os seus motores naturalmente aspirados para modelos híbridos e força dinâmica de nova geração carros. com enchimento atmosférico como “trabalho no ciclo Atkinson”. Em todos os casos, a filosofia técnica é a mesma.
