Цикл Аткинсона

В настоящее время почти все четырехтактные двигатели работают по циклу Отто. Но многие пытались и пытаются усовершенствовать их рабочий процесс. Британский инженер Джеймс Аткинсон еще до войны придумал свой цикл, который немного отличается от цикла Отто. В чем же отличие? Во-первых, объем камеры сгорания такого мотора (при том же рабочем объеме) меньше, и соответственно, выше степень сжатия. И степень расширения тоже больше — а значит, мы эффективнее, на большем ходе поршня используем энергию отработавших газов и имеем меньшие потери выпуска Дальше все то же самое — идут такты выпуска и впуска. Теперь, если бы все происходило в соответствии с циклом Отто и впускной клапан закрылся бы в НМТ, после искры последовала бы не вспышка смеси, а детонационный взрыв — и двигатель, не проработал бы и часа. Джеймс Аткинсон решил продлить фазу впуска — поршень доходит до НМТ и идет вверх, а впускной клапан меж тем остается открытым примерно до половины полного хода поршня. Часть свежей горючей смеси при этом выталкивается обратно во впускной коллектор, что повышает там давление — вернее, уменьшает разрежение. Это позволяет на малых и средних нагрузках больше открывать дроссельную заслонку. Вот почему насосные потери двигателя оказываются ниже, чем в цикле Отто. Так что такт сжатия, когда закрывается впускной клапан, начинается при меньшем надпоршневом объеме. Казалось бы, чего проще: сделай повыше степень сжатия, измени профиль впускных кулачков, и дело в шляпе — двигатель с циклом Аткинсона готов! Но дело в том, что для достижения хороших динамических показателей во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя надо компенсировать выталкивание горючей смеси во время продленного впускного цикла, применяя наддув, в данном случае — механический нагнетатель. А его привод отбирает у мотора львиную долю той энергии, что удается отыграть на насосных и выпускных потерях. Применение цикла Аткинсона на безнаддувном двигателе гибрида ToyotaPrius стало возможным благодаря тому, что он работает в облегченном режиме. Кстати, сразу после второй мировой войны американец Ральф Миллер, экспериментируя с судовыми двигателями с впрыском природного газа, видоизменил цикл Аткинсона, закрывая впускной клапан не позже, а раньше НМТ — при этом тоже снижались насосные потери. Но эффективность цикла Миллера оказалась ниже, и какого-либо применения на автомобильных моторах он не получил. А двигатель MillerCycle автомобиля MazdaXedos 9 на самом деле работает по циклу Аткинсона и снабжен спиральным механическим нагнетателем типа Lysholm. Кстати, при работе по этим циклам благодаря тому, что степень расширения оказывается выше, чем степень сжатия, еще и снижается термонагруженность двигателя. Поэтому циклы Миллера и Аткинсона называют циклами с высокой степенью расширения или циклами с внутренним охлаждением.

Рис.1Индикаторная диаграмма. Цикл Отто и цикл Аткинсона

Другое по теме:

Газоанализаторы и дымомеры
Газоанализаторы. Газоанализатор до сих пор является единственным прибором, позволяющим измерять состав отработавших газов и судить о полноте сгорания топлива. Причем измерения выполняются прямым методом — спектрометрированием пробы отрабо ...

Техническое обслуживание
Карданные передачи работают в тяжелых и неблагоприятных условиях. Они расположены в зонах наибольшего воздействия влаги и грязи, передают крутящий момент при постоянно изменяющихся углах и нагрузках. Высокая точность изготовления деталей, ...

Расстановка изолирующих стыков по методу замкнутых контуров
Методом замкнутых контуров проверяется правильность расстановки изолирующих стыков для обеспечения чередования полярности в смежных рельсовых нитях. Расчет стыков методом замкнутых контуров производят перед выполнением двухниточного плана ...