ოტოს ციკლი. ატკინსონი

სამგზავრო მანქანების საავტომობილო სტრუქტურაში, საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში, ისინი სტანდარტულად გამოიყენება შიდა წვის ძრავები... მათ აქვთ გარკვეული უარყოფითი მხარეები, რომლებსაც მეცნიერები და დიზაინერები წლების განმავლობაში ებრძოდნენ. ამ კვლევების შედეგად საკმაოდ საინტერესო და უცნაური „ძრავები“ მიიღება. ერთ-ერთი მათგანი განხილული იქნება ამ სტატიაში.

ატკინსონის ციკლის შექმნის ისტორია

ატკინსონის ციკლით ძრავის შექმნის ისტორია სათავეს იღებს შორეულ ისტორიაში. დაიწყეთ იმით, რომ პირველი კლასიკური ოთხტაქტიანი ძრავაგამოიგონა გერმანელმა ნიკოლაუს ოტომ 1876 წელს. ასეთი ძრავის ციკლი საკმაოდ მარტივია: შეყვანა, შეკუმშვა, სამუშაო ინსულტი, გამონაბოლქვი.

ძრავის გამოგონებიდან სულ რაღაც 10 წლის შემდეგ ინგლისელი ოტო ჯეიმს ატკინსონმა შესთავაზა გერმანული ძრავის შეცვლა... არსებითად, ძრავა რჩება ოთხტაქტიანი. მაგრამ ატკინსონმა ოდნავ შეცვალა ორი მათგანის ხანგრძლივობა: პირველი 2 ზოლი უფრო მოკლეა, დანარჩენი 2 უფრო გრძელი. სერ ჯეიმსმა განახორციელა ეს სქემა დგუშის დარტყმების სიგრძის შეცვლით. მაგრამ 1887 წელს ოტოს ძრავის ასეთმა მოდიფიკაციამ ვერ იპოვა განაცხადი. იმისდა მიუხედავად, რომ ძრავის მოქმედება გაიზარდა 10% -ით, მექანიზმის სირთულე არ იძლეოდა ატკინსონის ციკლის მასიური გამოყენების საშუალებას მანქანებისთვის.

მაგრამ ინჟინრებმა განაგრძეს მუშაობა სერ ჯეიმსის ციკლზე. ამერიკელმა რალფ მილერმა 1947 წელს ოდნავ გააუმჯობესა ატკინსონის ციკლი, გაამარტივა იგი. ამან შესაძლებელი გახადა ძრავის გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში. უფრო სწორი იქნება ატკინსონის ციკლს მილერის ციკლი ვუწოდოთ. მაგრამ საინჟინრო საზოგადოებამ ატკინსონს დაუტოვა ძრავის სახელის დარქმევა, აღმომჩენის პრინციპის მიხედვით. გარდა ამისა, ახალი ტექნოლოგიების გამოყენებით შესაძლებელი გახდა უფრო რთული ატკინსონის ციკლის გამოყენება, ამიტომ მილერის ციკლი საბოლოოდ მიტოვებული იქნა. მაგალითად, ახალ ტოიოტას აქვს ატკინსონის ძრავა და არა მილერის ძრავა.

დღესდღეობით ატკინსონის ციკლის ძრავა გამოიყენება ჰიბრიდებზე. ამაში განსაკუთრებით წარმატებას მიაღწიეს იაპონელებმა, რომლებიც ყოველთვის ზრუნავენ თავიანთი მანქანების ეკოლოგიურობაზე. ჰიბრიდული პრიუსი ტოიოტასგანაქტიურად ავსებს მსოფლიო ბაზარს.

როგორ მუშაობს ატკინსონის ციკლი

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ატკინსონის ციკლი იმეორებს იგივე ტკიპებს, როგორც ოტოს ციკლს. მაგრამ იგივე პრინციპების გამოყენებით ატკინსონმა შექმნა სრულიად ახალი ძრავა.

ძრავა შექმნილია ისე, რომ დგუში ოთხივე დარტყმას აკეთებს ამწე ლილვის ერთ შემობრუნებაში... გარდა ამისა, დარტყმები სხვადასხვა სიგრძისაა: დგუშის დარტყმები შეკუმშვისა და გაფართოების დროს უფრო მოკლეა, ვიდრე შეყვანისა და გამონაბოლქვის დროს. ანუ ოტოს ციკლში შემავალი სარქველი თითქმის მაშინვე იხურება. ატკინსონის ციკლში ეს სარქველი იხურება ნახევრად ზედა მკვდარი ცენტრისკენ... ჩვეულებრივ შიდა წვის ძრავში შეკუმშვა უკვე მიმდინარეობს ამ მომენტში.

ძრავა მოდიფიცირებულია სპეციალური ამწე ლილვით, რომელშიც დამაგრების წერტილები გადაადგილებულია. შედეგად, ძრავის შეკუმშვის კოეფიციენტი იზრდება და ხახუნის დანაკარგები მინიმუმამდეა დაყვანილი.

განსხვავება ტრადიციული ძრავებისგან

შეგახსენებთ, რომ ატკინსონის ციკლი არის ოთხტაქტიანი(მიღება, შეკუმშვა, გაფართოება, ემისია). ტიპიური ოთხტაქტიანი ძრავა იყენებს ოტოს ციკლს. მოკლედ გავიხსენოთ მისი შემოქმედება. ცილინდრში სამუშაო დარტყმის დასაწყისში დგუში ადის ზედა სამუშაო წერტილამდე. საწვავის და ჰაერის ნარევი იწვის, გაზი ფართოვდება, წნევა მაქსიმალურია. ამ გაზის გავლენის ქვეშ, დგუში ჩადის ქვემოთ, მოდის ქვედა მკვდარ ცენტრში. სამუშაო ინსულტი დასრულდა, გამონაბოლქვი სარქველი იხსნება, რომლის მეშვეობითაც გამონაბოლქვი აირი გამოდის. ამ ეტაპზე წარმოების დანაკარგები ხდება, ვინაიდან გამონაბოლქვი აირს ჯერ კიდევ აქვს ნარჩენი წნევა, რომლის გამოყენება შეუძლებელია.

ატკინსონმა შეამცირა განთავისუფლების დაკარგვა. მის ძრავში წვის კამერის მოცულობა ნაკლებია იმავე სამუშაო მოცულობით. Ეს ნიშნავს, რომ შეკუმშვის კოეფიციენტი უფრო მაღალია და დგუშის დარტყმა უფრო გრძელია... გარდა ამისა, შეკუმშვის ინსულტის ხანგრძლივობა მცირდება სამუშაო ინსულტთან შედარებით, ძრავა მუშაობს ციკლზე გაზრდილი გაფართოების კოეფიციენტით (შეკუმშვის კოეფიციენტი უფრო დაბალია, ვიდრე გაფართოების კოეფიციენტი). ამ პირობებმა შესაძლებელი გახადა გამონაბოლქვი აირების ენერგიის გამოყენებით გამოყოფის დანაკარგის შემცირება.

დავუბრუნდეთ ოტოს ციკლს. სამუშაო ნარევის შეწოვისას დროსელის სარქველი იკეტება და ქმნის წინააღმდეგობას შესასვლელთან. ეს ხდება მაშინ, როდესაც გაზის პედლები ბოლომდე არ არის დაჭერილი. დახურული დემპერის საშუალებით, ძრავა ხარჯავს ენერგიას, რაც ქმნის სატუმბი დანაკარგებს.

ატკინსონი ასევე მუშაობდა ინსულტის მიღებაზე. მისი გაფართოებით, სერ ჯეიმსმა მიაღწია სატუმბი დანაკარგების შემცირებას. ამისათვის დგუში აღწევს ქვედა მკვდარ ცენტრს, შემდეგ ამოდის, რის შედეგადაც დგუშის სარქველი ღია რჩება დგუშის დარტყმის დაახლოებით ნახევარზე. საწვავის ნარევის ნაწილი უბრუნდება მიმღებ კოლექტორს. ეს აძლიერებს ზეწოლას, რომ შესაძლებელს ხდის დროსელის სარქვლის ოდნავ გახსნას დაბალი და საშუალო სიჩქარით.

მაგრამ ატკინსონის ძრავა არ გამოუშვეს სერიაში მუშაობის შეფერხების გამო. ფაქტია, რომ შიდა წვის ძრავისგან განსხვავებით, ძრავა მუშაობს მხოლოდ გაზრდილი სიჩქარით. უმოქმედოდ, მას შეუძლია გაჩერება. მაგრამ ეს პრობლემა მოგვარდა ჰიბრიდების წარმოებაში. დაბალ სიჩქარეზე ასეთი მანქანები ელექტრო წევით დადიან და ბენზინის ძრავზე გადადიან მხოლოდ აჩქარების ან დატვირთვის შემთხვევაში. ასეთი მოდელი აშორებს ატკინსონის ძრავის ნაკლოვანებებს და ხაზს უსვამს მის უპირატესობებს სხვა ICE-ებთან შედარებით.

ატკინსონის ციკლის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

ატკინსონის ძრავას აქვს რამდენიმე უპირატესობები, მისი გამოყოფა დანარჩენი შიდა წვის ძრავის წინ: 1. საწვავის დანაკარგების შემცირება. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ციკლის დროის შეცვლით, შესაძლებელი გახდა საწვავის დაზოგვა გამონაბოლქვი აირების გამოყენებით და სატუმბი დანაკარგების შემცირებით. 2. დეტონაციის წვის დაბალი ალბათობა. საწვავის შეკუმშვის კოეფიციენტი მცირდება 10-დან 8-მდე. ეს საშუალებას გაძლევთ არ გაზარდოთ ძრავის სიჩქარე დაბალ სიჩქარეზე გადასვლით დატვირთვის გაზრდის გამო. ასევე, დეტონაციური წვის ალბათობა ნაკლებია წვის კამერიდან სითბოს შეღწევის კოლექტორში გათავისუფლების გამო. 3. ბენზინის დაბალი მოხმარება. ახალ ჰიბრიდულ მოდელებში გაზის გარბენი არის 4 ლიტრი 100 კმ-ზე. 4. მომგებიანობა, გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა, მაღალი ეფექტურობა.

მაგრამ ატკინსონის ძრავას აქვს ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი, რომელიც არ აძლევდა მის გამოყენებას მანქანების მასობრივ წარმოებაში. დაბალი სიმძლავრის ინდიკატორების გამო, ძრავა შეიძლება გაჩერდეს დაბალ ბრუნზე.მაშასადამე, ატკინსონის ძრავამ ძალიან კარგად გაიდგა ფესვები ჰიბრიდებზე.

ატკინსონის ციკლის გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში

სხვათა შორის, იმ მანქანებზე, რომლებზეც ატკინსონის ძრავებია დამონტაჟებული. მასობრივ წარმოებაში, შიდა წვის ძრავის ეს მოდიფიკაცია არც ისე დიდი ხნის წინ გამოჩნდა. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ატკინსონის ციკლის პირველი მომხმარებლები იყვნენ იაპონური ფირმები და ტოიოტა. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მანქანა - MazdaXedos 9 / Eunos800, რომელიც წარმოებულია 1993-2002 წლებში.

შემდეგ, ატკინსონის შიდა წვის ძრავა მიიღეს ჰიბრიდული მოდელების მწარმოებლებმა. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი კომპანია, რომელიც იყენებს ამ ძრავას ტოიოტაგაცემა Prius, Camry, Highlander Hybrid და Harrier Hybrid... იგივე ძრავები გამოიყენება Lexus RX400h, GS 450h და LS600hდა Ford-მა და Nissan-მა განვითარდნენ Escape Hybridდა ალტიმა ჰიბრიდი.

აღსანიშნავია, რომ საავტომობილო ინდუსტრიაში არის ეკოლოგიის მოდა. ამიტომ, ატკინსონის ციკლზე მომუშავე ჰიბრიდები სრულად აკმაყოფილებენ მომხმარებელთა საჭიროებებს და გარემოსდაცვით რეგულაციებს. გარდა ამისა, პროგრესი არ დგას, ატკინსონის ძრავის ახალი მოდიფიკაციები აუმჯობესებს მის პლიუსებს და ანადგურებს მინუსებს. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ ატკინსონის ციკლის ძრავას აქვს პროდუქტიული მომავალი და ხანგრძლივი სიცოცხლის იმედი.

სანამ „მაზდას“ ძრავის „მილერის“ (მილერის ციკლი) მახასიათებლებზე ვისაუბრებ, აღვნიშნავ, რომ ის არის არა ხუთტაქტიანი, არამედ ოთხტაქტიანი, როგორც ოტოს ძრავა. მილერის ძრავა სხვა არაფერია, თუ არა გაუმჯობესებული კლასიკური შიდა წვის ძრავა. სტრუქტურულად, ეს ძრავები პრაქტიკულად იგივეა. განსხვავება მდგომარეობს სარქვლის დროში. ისინი გამოირჩევიან იმით, რომ კლასიკური ძრავა მუშაობს გერმანელი ინჟინრის ნიკოლოზ ოტოს ციკლის მიხედვით, ხოლო "მაზდას" ძრავა "მილერი" - ბრიტანელი ინჟინრის ჯეიმს ატკინსონის ციკლის მიხედვით, თუმცა რატომღაც მას ე.წ. ამერიკელი ინჟინრის რალფ მილერის შემდეგ. ამ უკანასკნელმა ასევე შექმნა შიდა წვის ძრავის მუშაობის საკუთარი ციკლი, მაგრამ თავისი ეფექტურობით ჩამოუვარდება ატკინსონის ციკლს.

Xedos 9 მოდელზე (Millenia ან Eunos 800) დაყენებული V-six-ის მიმზიდველობა ის არის, რომ 2.3 ლიტრი სამუშაო მოცულობით ის 213 ცხ.ძ. და ბრუნვის მომენტი 290 ნმ, რაც უდრის 3 ლიტრიანი ძრავის მახასიათებლებს. ამავდროულად, ასეთი ძლიერი ძრავის საწვავის მოხმარება ძალიან დაბალია - გზატკეცილზე 6.3 (!) ლ / 100 კმ, ქალაქში - 11.8 ლ / 100 კმ, რაც შეესაბამება 1.8-2 ლიტრის შესრულებას. ძრავები. Ცუდი არაა.

იმის გასაგებად, თუ რა არის მილერის ძრავის საიდუმლო, უნდა გავიხსენოთ ნაცნობი ოთხტაქტიანი Otto ძრავის მუშაობის პრინციპი. პირველი ინსულტი არის მიღების ინსულტი. იგი იწყება შემავალი სარქვლის გახსნის შემდეგ, როდესაც დგუში მდებარეობს ზედა მკვდარ ცენტრთან (TDC). ქვევით მოძრაობით, დგუში ქმნის ვაკუუმს ცილინდრში, რაც ხელს უწყობს მათში ჰაერისა და საწვავის შეწოვას. ამავდროულად, ძრავის დაბალი და საშუალო სიჩქარის დროს, როდესაც სარქველი ნაწილობრივ ღიაა, ჩნდება ე.წ. მათი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ შემშვებ კოლექტორში მაღალი ვაკუუმის გამო, დგუშებს უწევთ მუშაობა ტუმბოს რეჟიმში, რაც მოიხმარს ძრავის სიმძლავრის ნაწილს. გარდა ამისა, ცილინდრების ახალი მუხტით შევსება უარესდება და, შესაბამისად, იზრდება საწვავის მოხმარება და მავნე ნივთიერებების გამონაბოლქვი ატმოსფეროში. როდესაც დგუში მიაღწევს ქვედა მკვდარ ცენტრს (BDC), შემავალი სარქველი იხურება. ამის შემდეგ, დგუში, მაღლა მოძრაობს, შეკუმშავს აალებადი ნარევს - ხდება შეკუმშვის ინსულტი. TDC-თან ახლოს, ნარევი აალდება, წვის პალატაში წნევა მატულობს, დგუში მოძრაობს ქვემოთ - სამუშაო დარტყმა. გამოსასვლელი სარქველი იხსნება BDC-ზე. როდესაც დგუში მაღლა მოძრაობს - გამონაბოლქვის დარტყმა - ცილინდრებში დარჩენილი გამონაბოლქვი აირები იძირება გამოსაბოლქვი სისტემაში.

აღსანიშნავია, რომ გამონაბოლქვი სარქვლის გახსნისას, ცილინდრებში გაზები კვლავ წნევის ქვეშ იმყოფება, ამიტომ ამ გამოუყენებელი ენერგიის გამოყოფას გამონაბოლქვი დანაკარგები ეწოდება. ამავდროულად, ხმაურის დონის შემცირების ფუნქცია დაეკისრა გამოსაბოლქვი სისტემის მაყუჩს.

ნეგატიური ფენომენების შესამცირებლად, რომლებიც წარმოიქმნება, როდესაც ძრავა მუშაობს კლასიკური სარქვლის დროის სქემით, "Mazda" მილერის ძრავაში სარქვლის დრო შეიცვალა ატკინსონის ციკლის შესაბამისად. შესასვლელი სარქველი არ იხურება ქვედა მკვდარი ცენტრის მახლობლად, მაგრამ ბევრად უფრო გვიან - როდესაც ამწე ლილვი ბრუნდება 700-ით BDC-დან (რალფ მილერის ძრავში, სარქველი იხურება პირიქით - გაცილებით ადრე, ვიდრე დგუში გადის BDC). ატკინსონის ციკლი გთავაზობთ მრავალფეროვან სარგებელს. პირველ რიგში, ტუმბოს დანაკარგები მცირდება, რადგან ნარევის ნაწილი, როდესაც დგუში მაღლა მოძრაობს, მიიწევს შემშვებ კოლექტორში, ამცირებს მასში ვაკუუმს.

მეორეც, შეკუმშვის კოეფიციენტი იცვლება. თეორიულად, ის იგივე რჩება, რადგან დგუშის დარტყმა და წვის კამერის მოცულობა არ იცვლება, მაგრამ ფაქტობრივად, შეყვანის სარქვლის დაგვიანებული დახურვის გამო, ის მცირდება 10-დან 8-მდე. და ეს უკვე კლებაა. საწვავის წვის დარტყმის ალბათობა, რაც ნიშნავს, რომ არ არის საჭირო ძრავის სიჩქარის შემცირება დატვირთვის გაზრდით. ამცირებს დეტონაციური წვის ალბათობას და იმ ფაქტს, რომ წვადი ნარევი ცილინდრებიდან გამოდის, როდესაც დგუში მაღლა მოძრაობს, სანამ სარქველი არ დაიხურება, თან ატარებს წვის კამერის კედლებიდან აღებულ სითბოს ნაწილს.

მესამე, დაირღვა კავშირი შეკუმშვისა და გაფართოების კოეფიციენტებს შორის, რადგან შემავალი სარქვლის მოგვიანებით დახურვის გამო, მნიშვნელოვნად შემცირდა შეკუმშვის ინსულტის ხანგრძლივობა გაფართოების ინსულტის ხანგრძლივობასთან მიმართებაში, როდესაც გამონაბოლქვი სარქველი ღიაა. ძრავა მუშაობს ეგრეთ წოდებული ციკლის მიხედვით გაზრდილი გაფართოების კოეფიციენტით, რომლის დროსაც გამონაბოლქვი აირების ენერგია გამოიყენება უფრო ხანგრძლივად, ე.ი. გამოშვების დანაკარგების შემცირებით. ეს შესაძლებელს ხდის გამონაბოლქვი აირების ენერგიის უფრო სრულად გამოყენებას, რაც, ფაქტობრივად, უზრუნველყოფდა ძრავის მაღალ ეფექტურობას.

ელიტარული Mazda მოდელისთვის საჭირო მაღალი სიმძლავრისა და ბრუნვის მოსაპოვებლად, მილერის ძრავა იყენებს მექანიკურ Lisholm კომპრესორს, რომელიც დამონტაჟებულია ცილინდრის ბლოკის კოლაფსში.

Xedos 9-ის 2.3-ლიტრიანი ძრავის გარდა, ატკინსონის ციკლის გამოყენება დაიწყო Toyota Prius-ის ჰიბრიდული ინსტალაციის მსუბუქი დატვირთული ძრავით. „მაზდასგან“ იმით განსხვავდება, რომ არ აქვს ჰაერგამბერი, შეკუმშვის კოეფიციენტი კი მაღალია - 13,5.

მილერის ციკლი არის თერმოდინამიკური ციკლი, რომელიც გამოიყენება ოთხტაქტიან შიდა წვის ძრავებში. მილერის ციკლი შემოგვთავაზა 1947 წელს ამერიკელმა ინჟინერმა რალფ მილერმა, როგორც ატკინსონის ძრავის უპირატესობების გაერთიანების საშუალება ოტოს ძრავის უფრო მარტივ დგუში მექანიზმთან. იმის ნაცვლად, რომ შეკუმშვის ინსულტი მექანიკურად უფრო მოკლე ყოფილიყო, ვიდრე დენის დარტყმა (როგორც ატკინსონის კლასიკურ ძრავში, სადაც დგუში უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ქვემოთ), მილერს გაუჩნდა იდეა, შეემცირებინა შეკუმშვის დარტყმა შეყვანის დარტყმის გამოყენებით. დგუშის მოძრაობა მაღლა და ქვევით სიჩქარით იგივეა (როგორც კლასიკური Otto ძრავაში).

ამისათვის მილერმა შემოგვთავაზა ორი განსხვავებული მიდგომა: ან დახურეთ შეყვანის სარქველი გაცილებით ადრე, ვიდრე შეყვანის დასრულება (ან გახსენით უფრო გვიან, ვიდრე ამ ინსულტის დაწყებამდე), ან დახურეთ იგი ბევრად უფრო გვიან, ვიდრე ამ ინსულტის დასრულება. პირველ მიდგომას ძრავის ინჟინრებს შორის პირობითად უწოდებენ "შემოკლებულ მიღებას", ხოლო მეორეს - "შემოკლებულ შეკუმშვას". საბოლოო ჯამში, ორივე ეს მიდგომა იძლევა ერთსა და იმავეს: სამუშაო ნარევის შეკუმშვის ფაქტიური კოეფიციენტის დაქვეითება გეომეტრიულთან შედარებით, ხოლო გაფართოების იგივე თანაფარდობის შენარჩუნება (ანუ სამუშაო ინსულტის დარტყმა იგივე რჩება, რაც Otto ძრავა და შეკუმშვის ინსულტი, როგორც იქნა, მცირდება - როგორც ატკინსონში, მხოლოდ ის მცირდება არა დროში, არამედ ნარევის შეკუმშვის ხარისხში). მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ მილერის მეორე მიდგომას.- რადგან ის გარკვეულწილად უფრო ხელსაყრელია შეკუმშვის დანაკარგების თვალსაზრისით და, შესაბამისად, ზუსტად ის არის პრაქტიკულად დანერგილი სერიულ Mazda "Miller Cycle" საავტომობილო ძრავებში (ასეთი 2.3 ლიტრიანი V6 ძრავა მექანიკური სუპერჩამტენით დამონტაჟდა. Mazda Xedos-9 დიდი ხნის განმავლობაში და ახლახან ამ ტიპის უახლესი "ატმოსფერული" ძრავა I4 1.3 ლიტრი მოცულობით მიიღო Mazda-2 მოდელმა).

ასეთ ძრავში შემავალი სარქველი არ იხურება შეყვანის დარტყმის ბოლოს, მაგრამ ღია რჩება შეკუმშვის ინსულტის პირველი ნაწილის დროს. მიუხედავად იმისა, რომ ცილინდრის მთელი მოცულობა ივსებოდა ჰაერის/საწვავის ნარევით შეღწევის დროს, ნარევის ნაწილი იძულებით გადადის შემავალი კოლექტორში ღია შემშვები სარქვლის მეშვეობით, როდესაც დგუში მოძრაობს შეკუმშვის დარტყმაზე. ნარევის შეკუმშვა, ფაქტობრივად, მოგვიანებით იწყება, როდესაც მიმღები სარქველი საბოლოოდ იხურება და ნარევი ცილინდრში ჩაიკეტება. ამრიგად, მილერის ძრავში ნარევი უფრო ნაკლებ იკუმშება, ვიდრე უნდა შეკუმშოს იგივე მექანიკური გეომეტრიის ოტოს ძრავში. ეს საშუალებას იძლევა გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტი (და, შესაბამისად, გაფართოების კოეფიციენტი!) გაიზარდოს ზღვრებზე ზემოთ საწვავის დარტყმის თვისებების გამო - ფაქტობრივი შეკუმშვის მიყვანა დასაშვებ მნიშვნელობებამდე ზემოთ აღწერილი "შეკუმშვის შემცირების" გამო. ციკლი". სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იგივე ფაქტობრივი შეკუმშვის კოეფიციენტით (საწვავი შეზღუდულია), მილერის ძრავას აქვს გაფართოების მნიშვნელოვნად მაღალი კოეფიციენტი, ვიდრე ოტოს ძრავას. ეს შესაძლებელს ხდის ცილინდრში გაფართოებული აირების ენერგიის უფრო სრულად გამოყენებას, რაც, ფაქტობრივად, ზრდის ძრავის თერმოეფექტურობას, უზრუნველყოფს ძრავის მაღალ ეფექტურობას და ა.შ.

რა თქმა უნდა, დამუხტვის საპირისპირო გადაადგილება ნიშნავს ძრავის სიმძლავრის პარამეტრების ვარდნას, ხოლო ატმოსფერული ძრავებისთვის აზრი აქვს ასეთ ციკლზე მუშაობას მხოლოდ ნაწილობრივი დატვირთვების შედარებით ვიწრო რეჟიმში. სარქვლის მუდმივი დროის შემთხვევაში, ამის კომპენსირება შესაძლებელია მთელ დინამიურ დიაპაზონში მხოლოდ გამაძლიერებლის გამოყენებით. ჰიბრიდულ მოდელებზე წევის ნაკლებობა არახელსაყრელ პირობებში კომპენსირდება ელექტროძრავის ბიძგით.

მილერის ციკლის გაზრდილი თერმული ეფექტურობის უპირატესობა ოტოს ციკლთან შედარებით, თან ახლავს პიკური სიმძლავრის დაკარგვას მოცემული ძრავის ზომაზე (და წონაზე) ცილინდრის დეგრადირებული შევსების გამო. ვინაიდან უფრო დიდი მილერის ძრავა საჭირო იქნება იგივე სიმძლავრის მისაღწევად, ვიდრე Otto ძრავა, ციკლის გაზრდილი თერმული ეფექტურობის შედეგად მიღებული მოგება ნაწილობრივ დაიხარჯება ძრავის ზომით გაზრდილ მექანიკურ დანაკარგებზე (ხახუნი, ვიბრაცია და ა.შ.). სწორედ ამიტომ Mazda-ს ინჟინრებმა ააშენეს თავიანთი პირველი წარმოების ძრავა არაატმოსფერული მილერის ციკლით. როდესაც მათ მიამაგრეს Lysholm-ის სუპერჩამტენი ძრავზე, მათ შეძლეს დაებრუნებინათ მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე მილერის ციკლით უზრუნველყოფილი ეფექტურობის დიდი ნაწილის დაკარგვის გარეშე. სწორედ ამ გადაწყვეტილებამ გახადა Mazda V6 "Miller Cycle" ძრავა მიმზიდველი Mazda Xedos-9-ისთვის (Millenia ან Eunos-800). მართლაც, 2.3 ლიტრიანი სამუშაო მოცულობით, იგი აწარმოებს 213 ცხ.ძ. და ბრუნვის მომენტი 290 ნმ, რაც უდრის ჩვეულებრივი 3-ლიტრიანი ატმოსფერული ძრავების მახასიათებლებს და ამავდროულად, დიდ მანქანაში ასეთი ძლიერი ძრავისთვის საწვავის მოხმარება ძალიან დაბალია - გზატკეცილზე 6.3 ლ / 100 კმ, ქალაქში - 11,8 ლ / 100 კმ, რაც შეესაბამება გაცილებით ნაკლებად მძლავრ 1,8 ლიტრიან ძრავებს. ტექნოლოგიის შემდგომმა განვითარებამ Mazda-ს ინჟინრებს საშუალება მისცა აეშენებინათ მილერის ციკლის ძრავა მისაღები სიმძლავრის მახასიათებლებით, უკვე სუპერჩამტენების გამოყენების გარეშე - ახალი თანმიმდევრული სარქვლის დროის სისტემა, რომელიც დინამიურად აკონტროლებს შეყვანისა და გამონაბოლქვის ფაზებს, საშუალებას იძლევა ნაწილობრივ ანაზღაურდეს მაქსიმალური სიმძლავრის ვარდნა, რომელიც თან ახლავს თანდაყოლილისთვის. მილერის ციკლი. ახალი ძრავა 1.3 ლიტრი მოცულობის ხაზოვან 4 ცილინდრიან, ორ ვერსიაში გამოვა: 74 ცხენის ძალით (118 ნმ ბრუნვის მომენტი) და 83 ცხენის ძალით (121 ნმ). ამავდროულად, ამ ძრავების საწვავის მოხმარება შემცირდა იმავე სიმძლავრის ჩვეულებრივ ძრავთან შედარებით 20 პროცენტით - ას კილომეტრზე ოთხ ლიტრამდე ოდნავ მეტი. გარდა ამისა, მილერის ციკლის ძრავის ტოქსიკურობა 75 პროცენტით დაბალია, ვიდრე მიმდინარე გარემოსდაცვითი მოთხოვნები. განხორციელება 90-იანი წლების კლასიკურ ტოიოტას ძრავებში ფიქსირებული ფაზებით, რომლებიც მუშაობენ ოტოს ციკლზე, შესასვლელი სარქველი იხურება 35-45 ° BDC-ის შემდეგ (ამწე ლილვის კუთხით), შეკუმშვის კოეფიციენტი არის 9.5-10.0. უფრო თანამედროვე ძრავებში VVT-ით, შემავალი სარქვლის შესაძლო დახურვის დიაპაზონი გაფართოვდა 5-70 °-მდე BDC-ის შემდეგ, შეკუმშვის კოეფიციენტი გაიზარდა 10.0-11.0-მდე. ჰიბრიდული მოდელების ძრავებში, რომლებიც მუშაობენ მხოლოდ მილერის ციკლის მიხედვით, შემავალი სარქვლის დახურვის დიაპაზონი არის 80-120 ° ... 60-100 ° BDC-ის შემდეგ. გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტი არის 13.0-13.5. 2010-იანი წლების შუა პერიოდისთვის გამოჩნდა ახალი ძრავები ცვლადი სარქვლის დროის ფართო სპექტრით (VVT-iW), რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა როგორც ნორმალურ ციკლში, ასევე მილერის ციკლში. ატმოსფერული ვერსიებისთვის, შესასვლელი სარქველების დახურვის დიაპაზონი არის 30-110 ° BDC-ის შემდეგ, გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტით 12.5-12.7, ტურბო ვერსიებისთვის - 10-100 ° და 10.0, შესაბამისად.

შიდა წვის ძრავა (ICE) ითვლება მანქანის ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან კომპონენტად; მისი მახასიათებლები, სიმძლავრე, დროსელზე რეაგირება და ეკონომიურობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად კომფორტულად იგრძნობს მძღოლი საჭესთან. მიუხედავად იმისა, რომ მანქანები მუდმივად იხვეწებიან, ნავიგაციის სისტემებით, მოდური გაჯეტებით, მულტიმედიით და ა.შ. „გაზრდილი“ არიან, ძრავები პრაქტიკულად უცვლელი რჩება, ყოველ შემთხვევაში მათი მუშაობის პრინციპი არ იცვლება.

ოტო ატკინსონის ციკლი, რომელიც საფუძვლად დაედო საავტომობილო შიდა წვის ძრავას, შემუშავდა მე-19 საუკუნის ბოლოს და მას შემდეგ თითქმის არანაირი გლობალური ცვლილება არ განიცადა. მხოლოდ 1947 წელს მოახერხა რალფ მილერმა გააუმჯობესოს თავისი წინამორბედების განვითარება, აიღო საუკეთესო ძრავის შენობის თითოეული მოდელიდან. მაგრამ იმისთვის, რომ ზოგადად გაიგოთ თანამედროვე ელექტროსადგურების მუშაობის პრინციპი, ცოტა ისტორიას უნდა გადახედოთ.

ოტო ძრავების ეფექტურობა

მანქანის პირველი ძრავა, რომელიც ნორმალურად მუშაობდა არა მხოლოდ თეორიულად, შეიქმნა ფრანგმა ე. ლენუარმა ჯერ კიდევ 1860 წელს, იყო პირველი მოდელი ამწე მექანიზმით. აგრეგატი მუშაობდა გაზზე, გამოიყენებოდა ნავებზე, მისი ეფექტურობა არ აღემატებოდა 4,65%-ს. მოგვიანებით ლენუარი გაერთიანდა ნიკოლაუს ოტოსთან, გერმანელ დიზაინერთან თანამშრომლობით 1863 წელს, შეიქმნა 2 ტაქტიანი შიდა წვის ძრავა 15% ეფექტურობით.

ოთხტაქტიანი ძრავის პრინციპი პირველად შემოგვთავაზა N.A.Otto-მ 1876 წელს; სწორედ ეს თვითნასწავლი დიზაინერი ითვლება მანქანის პირველი ძრავის შემქმნელად. ძრავას გააჩნდა გაზის ენერგეტიკული სისტემა, ხოლო ბენზინზე მომუშავე მსოფლიოში 1-ლი კარბუტერის ICE გამომგონებლად ითვლება რუსი დიზაინერი ო.ს. კოსტოვიჩი.

ოტოს ციკლის მუშაობა გამოიყენება ბევრ თანამედროვე ძრავზე, სულ ოთხი დარტყმაა:

• შესასვლელი (შესასვლელი სარქველის გახსნისას ცილინდრული სივრცე ივსება საწვავის ნარევით);
• შეკუმშვა (სარქველები დალუქულია (დახურულია), ნარევი შეკუმშულია, ამ პროცესის ბოლოს - აალება, რომელსაც უზრუნველყოფს ნაპერწკლის სანთელი);
• სამუშაო ინსულტი (მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის გამო, დგუში ეშვება ქვემოთ, აიძულებს დამაკავშირებელ ღეროს და ამწე ლილვას მოძრაობას);
• გამონაბოლქვი (ამ დარტყმის დასაწყისში იხსნება გამონაბოლქვი სარქველი, ათავისუფლებს გზას გამონაბოლქვი აირებისთვის, ამწე ლილვი, სითბოს ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევის შედეგად, აგრძელებს ბრუნვას, აწევს დამაკავშირებელ ღეროს დგუშით ზემოთ) .

ყველა დარტყმა მარყუჟიანია და მიდის წრეში, ხოლო მფრინავი, რომელიც ინახავს ენერგიას, ეხმარება ამწე ლილვის განტვირთვას.

მიუხედავად იმისა, რომ ორ ტაქტიან ვერსიასთან შედარებით, ოთხტაქტიანი სქემა უფრო სრულყოფილი ჩანს, ბენზინის ძრავის ეფექტურობა, თუნდაც საუკეთესო შემთხვევაში, არ აღემატება 25% -ს, ხოლო ყველაზე მაღალი ეფექტურობა გვხვდება დიზელის ძრავებში. , აქ ის შეიძლება გაიზარდოს მაქსიმუმ 50%-მდე.

ატკინსონის თერმოდინამიკური ციკლი

ჯეიმს ატკინსონმა, ბრიტანელმა ინჟინერმა, რომელმაც გადაწყვიტა ოტოს გამოგონების მოდერნიზება, შესთავაზა მესამე ციკლის (სამუშაო ინსულტის) გაუმჯობესების საკუთარი ვერსია 1882 წელს. დიზაინერმა მიზნად დაისახა ძრავის ეფექტურობის გაზრდა და შეკუმშვის პროცესის შემცირება, შიდა წვის ძრავა უფრო ეკონომიური, ნაკლებად ხმაურიანი და მის კონსტრუქციულ სქემაში განსხვავება შედგებოდა ამწე მექანიზმის (KShM) ძრავის შეცვლაში და. ყველა დარტყმის გავლისას ამწე ლილვის ერთ შემობრუნებაში.

მიუხედავად იმისა, რომ ატკინსონმა შეძლო გაეუმჯობესებინა თავისი ძრავის ეფექტურობა უკვე დაპატენტებულ ოტოს გამოგონებასთან მიმართებაში, წრე პრაქტიკაში არ განხორციელებულა, მექანიკა ძალიან რთული აღმოჩნდა. მაგრამ ატკინსონი იყო პირველი დიზაინერი, რომელმაც შესთავაზა შიდა წვის ძრავის მუშაობა შეკუმშვის შემცირებული კოეფიციენტით და ამ თერმოდინამიკური ციკლის პრინციპი შემდგომში მხედველობაში მიიღო გამომგონებელმა რალფ მილერმა.

შეკუმშვის პროცესის შემცირებისა და უფრო გაჯერებული მიღების იდეა დავიწყებას არ მიეცა და ამერიკელი რ. მილერი მას დაუბრუნდა 1947 წელს. მაგრამ ამჯერად ინჟინერმა შესთავაზა სქემის განხორციელება არა KShM-ის გართულებით, არამედ სარქვლის დროის შეცვლით. განიხილებოდა ორი ვერსია:

• სამუშაო ინსულტი შემავალი სარქვლის დაგვიანებული დახურვით (LICV ან მოკლე შეკუმშვა);
• ადრეული დახურვის ინსულტი (EICV ან მოკლე შესასვლელი).

შემშვები სარქვლის გვიან დახურვა იწვევს შეკუმშვის შემცირებას Otto-ს ძრავთან შედარებით, რაც იწვევს საწვავის ნარევის ნაწილის შემოდინებას შემავალი პორტში. ეს კონსტრუქციული გადაწყვეტა იძლევა:

• საწვავი-ჰაერის ნარევის უფრო რბილი გეომეტრიული შეკუმშვა;
• დამატებითი საწვავის ეკონომია, განსაკუთრებით დაბალ ბრუნზე;
• ნაკლები დეტონაცია;
• დაბალი ხმაურის დონე.

ამ სქემის უარყოფითი მხარე მოიცავს სიმძლავრის შემცირებას მაღალი სიჩქარით, რადგან შეკუმშვის პროცესი მცირდება. მაგრამ ცილინდრების უფრო სრული შევსების გამო, ეფექტურობა დაბალ ბრუნზე იზრდება და გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტი იზრდება (ფაქტობრივი მცირდება). ამ პროცესების გრაფიკული წარმოდგენა შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ მოცემულ პირობით დიაგრამებზე.

მილერის სქემის მიხედვით მომუშავე ძრავები კარგავენ ოტოს ძალას მაღალი სიჩქარის რეჟიმში, მაგრამ ურბანული მუშაობის პირობებში ეს არც ისე მნიშვნელოვანია. მაგრამ ასეთი ძრავები უფრო ეკონომიურია, ნაკლებად აფეთქდებიან, მუშაობენ უფრო რბილად და ჩუმად.

მილერის ციკლის ძრავა Mazda Xedos-ზე (2.3 ლ)

სპეციალური სარქვლის დროის მექანიზმი გადახურვის სარქველებით უზრუნველყოფს შეკუმშვის კოეფიციენტის გაზრდას (SZ), თუ სტანდარტულ ვერსიაში, მაგალითად, ეს არის 11, მაშინ მოკლე შეკუმშვის მქონე ძრავაში ეს მაჩვენებელი, ყველა სხვა პირობით იგივეა, იზრდება 14-მდე. 6-ცილინდრიან შიგაწვის ძრავაზე 2.3 ლიტრიანი Mazda Xedos (Skyactiv ოჯახი) თეორიულად ასე გამოიყურება: შესასვლელი სარქველი (VK) იხსნება, როდესაც დგუში მდებარეობს ზედა მკვდარ ცენტრში (შემოკლებით TDC), არ იხურება. ქვედა წერტილში (BDC), მაგრამ მოგვიანებით, ღია რჩება 70º-ზე. ამ შემთხვევაში, საწვავი-ჰაერის ნარევის ნაწილი უკან იხევს შემშვებ კოლექტორში, შეკუმშვა იწყება VC-ის დახურვის შემდეგ. დგუშის TDC-ში დაბრუნების შემდეგ:

• ცილინდრში მოცულობა მცირდება;
• წნევა იზრდება;
• სანთლებიდან აალება ხდება გარკვეულ მომენტში, ეს დამოკიდებულია დატვირთვაზე და რევოლუციების რაოდენობაზე (ანთების დროის სისტემა მუშაობს).

შემდეგ დგუში ჩადის ქვემოთ, ხდება გაფართოება, ხოლო სითბოს გადაცემა ცილინდრის კედლებზე არ არის ისეთი მაღალი, როგორც ოტოს სქემაში მოკლე შეკუმშვის გამო. როდესაც დგუში BDC-ს მიაღწევს, აირები გამოიყოფა, შემდეგ ყველა მოქმედება მეორდება თავიდან.

შემშვები კოლექტორის სპეციალური კონფიგურაცია (ჩვეულებრივზე უფრო ფართო და მოკლე) და VK 70 გრადუსის გახსნის კუთხე NW 14: 1-ზე შესაძლებელს ხდის აალების წინსვლის დაყენებას 8º-ით უმოქმედო მდგომარეობაში ყოველგვარი შესამჩნევი დარტყმის გარეშე. ასევე, ეს სქემა უზრუნველყოფს სასარგებლო მექანიკური მუშაობის უფრო მეტ პროცენტს, ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ ეფექტურობა. გამოდის, რომ ნამუშევარი, რომელიც გამოითვლება ფორმულით A = P dV (P - წნევა, dV - მოცულობის ცვლილება), არ არის მიმართული ცილინდრის კედლების, ბლოკის თავის გასათბობად, არამედ გამოიყენება სამუშაო დარტყმის დასასრულებლად. სქემატურად, მთელი პროცესი ჩანს სურათზე, სადაც ციკლის დასაწყისი (BDC) მითითებულია ნომრით 1, შეკუმშვის პროცესი 2 წერტილამდეა (TDC), 2-დან 3-მდე არის სითბოს მიწოდება, როდესაც დგუში სტაციონარულია. როდესაც დგუში მიდის 3-დან 4-მდე წერტილიდან, ხდება გაფართოება. შესრულებული სამუშაო მითითებულია დაჩრდილული უბნით At.

ასევე, მთელი სქემა შეიძლება ვიხილოთ T S კოორდინატებში, სადაც T დგას ტემპერატურაზე, ხოლო S არის ენტროპია, რომელიც იზრდება ნივთიერების სითბოს მიწოდებით და ჩვენს ანალიზში ეს არის პირობითი მნიშვნელობა. აღნიშვნები Q p და Q 0 - მიწოდებული და ამოღებული სითბოს რაოდენობა.

Skyactiv სერიის მინუსი ის არის, რომ კლასიკურ Otto-სთან შედარებით, ამ ძრავებს აქვთ ნაკლები სპეციფიკური (ფაქტობრივი) სიმძლავრე, 2.3 ლიტრიან ძრავაზე ექვსი ცილინდრით არის მხოლოდ 211 ცხენის ძალა, შემდეგ კი ტურბო დატენვის და 5300 ბრ/წთ-ის გათვალისწინებით. მაგრამ ძრავებს აქვთ ხელშესახები უპირატესობები:

• მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტი;
• ადრეული აალების დაყენების უნარი, დეტონაციის არ მიღებისას;
• სწრაფი აჩქარების უზრუნველყოფა გაჩერებიდან;
• მაღალი ეფექტურობის.

და Mazda-ს Miller Cycle ძრავის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის მისი ეკონომიური საწვავის მოხმარება, განსაკუთრებით დაბალ დატვირთვაზე და უმოქმედო სიჩქარეზე.

ატკინსონის ძრავები ტოიოტას მანქანებზე

მიუხედავად იმისა, რომ ატკინსონის ციკლმა მე-19 საუკუნეში ვერ იპოვა თავისი პრაქტიკული გამოყენება, მისი ძრავის იდეა 21-ე საუკუნის ელექტროგადამცემებში განხორციელდა. ეს ძრავები დამონტაჟებულია ტოიოტას ზოგიერთ ჰიბრიდულ სამგზავრო მანქანებზე, რომლებიც მუშაობენ როგორც ბენზინზე, ასევე ელექტროენერგიაზე. უნდა განვმარტოთ, რომ ატკინსონის თეორია არასოდეს გამოიყენება მისი სუფთა სახით; პირიქით, Toyota-ს ინჟინრების ახალ განვითარებას შეიძლება ეწოდოს ICE, შექმნილია ატკინსონის / მილერის ციკლის მიხედვით, რადგან ისინი იყენებენ სტანდარტული ამწე მექანიზმს. შეკუმშვის ციკლის შემცირება მიიღწევა გაზის განაწილების ფაზების შეცვლით, ხოლო სამუშაო ინსულტი გახანგრძლივდება. მსგავსი სქემის მქონე ძრავები გვხვდება ტოიოტას მანქანებზე:

• პრიუსი;
• იარისი;
• აურისი;
• მაღალმთიანი;
• Lexus GS 450h;
• Lexus CT 200h;
• Lexus HS 250h;
• ვიც.

ატკინსონის / მილერის სქემით ძრავების დიაპაზონი მუდმივად იზრდება, ამიტომ 2017 წლის დასაწყისში იაპონურმა კონცერნმა დაიწყო 1.5 ლიტრიანი ოთხცილინდრიანი შიდა წვის ძრავის წარმოება, რომელიც მუშაობს მაღალი ოქტანის ბენზინზე, რომელიც უზრუნველყოფს 111 ცხენის ძალას. შეკუმშვის კოეფიციენტი 13.5 ცილინდრებში: ერთი. ძრავა აღჭურვილია VVT-IE ფაზის გადამრთველით, რომელსაც შეუძლია გადართოს Otto/Atkinson რეჟიმები სიჩქარისა და დატვირთვის მიხედვით, ამ სიმძლავრის ერთეულით მანქანას შეუძლია 100 კმ/სთ-მდე აჩქარება 11 წამში. ძრავა არის ეკონომიური, მაღალი ეფექტურობა (38,5%-მდე), უზრუნველყოფს შესანიშნავ აჩქარებას.

დიზელის ციკლი

პირველი დიზელის ძრავა დააპროექტა და ააშენა გერმანელმა გამომგონებელმა და ინჟინერმა რუდოლფ დიზელმა 1897 წელს, ენერგეტიკული ერთეული დიდი იყო, ის უფრო დიდი იყო, ვიდრე იმ წლების ორთქლის ძრავები. ოტოს ძრავის მსგავსად, ის იყო ოთხტაქტიანი, მაგრამ გამოირჩეოდა შესანიშნავი ეფექტურობით, გამოყენების სიმარტივით და შიდა წვის ძრავის შეკუმშვის კოეფიციენტი მნიშვნელოვნად მაღალი იყო, ვიდრე ბენზინის სიმძლავრე. XIX საუკუნის ბოლოს პირველი დიზელის ძრავები მუშაობდნენ მსუბუქ ნავთობპროდუქტებზე და მცენარეულ ზეთებზე; ასევე იყო მცდელობა, რომ ნახშირის მტვერი საწვავად გამოეყენებინათ. მაგრამ ექსპერიმენტი თითქმის მაშინვე ჩაიშალა:

• პრობლემური იყო ცილინდრებისთვის მტვრის მიწოდება;
• აბრაზიული ნახშირბადი სწრაფად ატარებდა ცილინდრ-დგუშის ჯგუფს.

საინტერესოა, რომ ინგლისელმა გამომგონებელმა ჰერბერტ აიკროიდ სტიუარტმა დააპატენტა მსგავსი ძრავა რუდოლფ დიზელზე ორი წლით ადრე, მაგრამ დიზელმა მოახერხა მოდელის შექმნა ცილინდრის გაზრდილი წნევით. სტიუარტის მოდელმა თეორიულად უზრუნველყო 12%-იანი თერმული ეფექტურობა, ხოლო დიზელის მოდელმა მიაღწია ეფექტურობას 50%-მდე.

1898 წელს გუსტავ ტრინკლერმა შექმნა მაღალი წნევის ზეთის ძრავა, რომელიც აღჭურვილია წინაკამერით და სწორედ ეს მოდელია თანამედროვე დიზელის შიდა წვის ძრავების პირდაპირი პროტოტიპი.

თანამედროვე დიზელის ძრავები მანქანებისთვის

როგორც Otto ციკლის ბენზინის ძრავა, ასევე დიზელის ძრავა, კონსტრუქციის პრინციპი არ შეცვლილა, მაგრამ თანამედროვე დიზელის შიდა წვის ძრავა "გაზრდილია" დამატებითი კომპონენტებით: ტურბო დამტენი, საწვავის მიწოდების ელექტრონული სისტემა, ინტერკულერი, სხვადასხვა სენსორები და ასე შემდეგ. ბოლო დროს სულ უფრო და უფრო მეტი ელექტროსადგური პირდაპირი საწვავის ინექციით "Common Rail" ვითარდება და სერიულად იხსნება, რომელიც უზრუნველყოფს ეკოლოგიურად სუფთა გამონაბოლქვი აირებს თანამედროვე მოთხოვნების შესაბამისად, მაღალი ინექციის წნევა. პირდაპირი ინექციით დიზელებს საკმაოდ ხელშესახები უპირატესობები აქვთ ჩვეულებრივი საწვავის სისტემის მქონე ძრავებთან შედარებით:

• ეკონომიურად მოიხმარენ საწვავს;
• აქვს უფრო მაღალი სიმძლავრე იმავე მოცულობისთვის;
• მუშაობა ხმაურის დაბალი დონით;
• საშუალებას აძლევს მანქანას აჩქარდეს უფრო სწრაფად.

Common Rail ძრავების ნაკლოვანებები: საკმაოდ მაღალი სირთულე, სპეციალური აღჭურვილობის გამოყენების შეკეთების და ტექნიკური საჭიროება, დიზელის საწვავის ხარისხის სიზუსტე, შედარებით მაღალი ღირებულება. ბენზინის შიდა წვის ძრავების მსგავსად, დიზელის ძრავები მუდმივად იხვეწება, ხდება უფრო ტექნოლოგიურად მოწინავე და უფრო რთული.

პრიორიტეტები

პირველი პრიუსის გამოჩენის შემდეგ შეიქმნა შთაბეჭდილება, რომ ჯეიმს ატკინსონს ტოიოტა ბევრად მეტად მოსწონდა, ვიდრე რალფ მილერს. თანდათანობით მათი პრესრელიზების „ატკინსონის ციკლი“ მთელ ჟურნალისტურ საზოგადოებაში გავრცელდა.

Toyota ოფიციალურად: "თერმული ციკლის ძრავა შემოთავაზებული ჯეიმს ატკინსონის (დიდი ბრიტანეთი) მიერ, რომელშიც შეკუმშვის და გაფართოების ინსულტის ხანგრძლივობა შეიძლება დამოუკიდებლად დაყენდეს. RH Miller-ის (აშშ) შემდგომმა გაუმჯობესებამ საშუალება მისცა შეყვანის სარქვლის გახსნის/დახურვის დროის რეგულირება პრაქტიკული სისტემის გასააქტიურებლად. (მილერის ციკლი).
– ტოიოტა არაოფიციალურად და ანტიმეცნიერულად: „Miller Cycle engine არის ატკინსონის ციკლის ძრავა სუპერჩამტენით“.

უფრო მეტიც, ადგილობრივ საინჟინრო გარემოშიც კი, მილერის ციკლი უხსოვარი დროიდან არსებობს. როგორ იქნება უფრო სწორი?

1882 წელს ბრიტანელმა გამომგონებელმა ჯეიმს ატკინსონმა შემოგვთავაზა ორმხრივი ძრავის ეფექტურობის გაზრდის იდეა შეკუმშვის ინსულტის შემცირებით და სამუშაო სითხის გაფართოების ინსულტის გაზრდით. პრაქტიკაში, ეს უნდა განხორციელებულიყო რთული დგუშის ამძრავი მექანიზმებით (ორი დგუში "ბოქსერის" სქემის მიხედვით, დგუში ამწე-როკერის მექანიზმით). ძრავების კონსტრუქციულმა ვერსიებმა აჩვენა მექანიკური დანაკარგების ზრდა, ზედმეტად გართულებული სტრუქტურა და სიმძლავრის შემცირება სხვა დიზაინის ძრავებთან შედარებით, შესაბამისად, მათ არ მიიღეს ფართო განაწილება. ატკინსონის ცნობილი პატენტები ეხებოდა კონკრეტულად სტრუქტურებს, თერმოდინამიკური ციკლების თეორიის გათვალისწინების გარეშე.

1947 წელს ამერიკელი ინჟინერი რალფ მილერი დაუბრუნდა შემცირებული შეკუმშვისა და გაფართოების იდეას, შესთავაზა მისი განხორციელება არა დგუშის ძრავის კინემატიკის საშუალებით, არამედ სარქვლის დროის შერჩევით ძრავებისთვის ჩვეულებრივი ამწე მექანიზმით. . პატენტში მილერმა განიხილა სამუშაო ნაკადის ორგანიზების ორი ვარიანტი - შეყვანის სარქვლის ადრეული (EICV) ან გვიან (LICV) დახურვით. სინამდვილეში, ორივე ვარიანტი ნიშნავს შეკუმშვის ფაქტიური (ეფექტური) კოეფიციენტის შემცირებას გეომეტრიულთან მიმართებაში. გააცნობიერა, რომ შეკუმშვის შემცირება გამოიწვევს ძრავის სიმძლავრის დაკარგვას, მილერმა თავდაპირველად ყურადღება გაამახვილა ზემუხტულ ძრავებზე, რომლებშიც შევსების დანაკარგი კომპენსირებული იქნებოდა კომპრესორის მიერ. მილერის თეორიული ციკლი ნაპერწკალი აალების ძრავისთვის სრულად შეესაბამება ატკინსონის ძრავის თეორიულ ციკლს.

ზოგადად, მილერის / ატკინსონის ციკლი არ არის დამოუკიდებელი ციკლი, არამედ ოტოსა და დიზელის ცნობილი თერმოდინამიკური ციკლების მრავალფეროვნება. ატკინსონი არის ძრავის აბსტრაქტული იდეის ავტორი ფიზიკურად განსხვავებული ზომის შეკუმშვისა და გაფართოების დარტყმით. სწორედ რალფ მილერმა შემოგვთავაზა სამუშაო პროცესების რეალური ორგანიზება რეალურ ძრავებში, რაც პრაქტიკაში გამოიყენება დღემდე.

პრინციპები

როდესაც ძრავა მუშაობს მილერის ციკლზე შემცირებული შეკუმშვით, შემავალი სარქველი იხურება ბევრად უფრო გვიან, ვიდრე ოტოს ციკლში, რის გამოც დამუხტვის ნაწილი კვლავ გადაინაცვლებს მიმღების არხში და ფაქტობრივი შეკუმშვის პროცესი იწყება უკვე მეორე ნახევარში. ინსულტის. შედეგად, ეფექტური შეკუმშვის კოეფიციენტი უფრო დაბალია, ვიდრე გეომეტრიული (რაც, თავის მხრივ, უდრის გაზის გაფართოების კოეფიციენტს სამუშაო დარტყმაზე). სატუმბი დანაკარგების და შეკუმშვის დანაკარგების შემცირებით უზრუნველყოფილია ძრავის თერმული ეფექტურობის 5-7%-ის ფარგლებში მატება და საწვავის შესაბამისი ეკონომია.

განხორციელება

90-იანი წლების კლასიკურ ტოიოტას ძრავებში ფიქსირებული ფაზებით, რომლებიც მუშაობენ ოტოს ციკლზე, შესასვლელი სარქველი იხურება 35-45 ° BDC-ის შემდეგ (ამწე ლილვის კუთხით), შეკუმშვის კოეფიციენტი არის 9.5-10.0. უფრო თანამედროვე ძრავებში VVT-ით, შემავალი სარქვლის შესაძლო დახურვის დიაპაზონი გაფართოვდა 5-70 °-მდე BDC-ის შემდეგ, შეკუმშვის კოეფიციენტი გაიზარდა 10.0-11.0-მდე.

ჰიბრიდული მოდელების ძრავებში, რომლებიც მუშაობენ მხოლოდ მილერის ციკლის მიხედვით, შემავალი სარქვლის დახურვის დიაპაზონი არის 80-120 ° ... 60-100 ° BDC-ის შემდეგ. გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტი არის 13.0-13.5.

2010-იანი წლების შუა პერიოდისთვის გამოჩნდა ახალი ძრავები ცვლადი სარქვლის დროის ფართო სპექტრით (VVT-iW), რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა როგორც ნორმალურ ციკლში, ასევე მილერის ციკლში. ატმოსფერული ვერსიებისთვის, შესასვლელი სარქველების დახურვის დიაპაზონი არის 30-110 ° BDC-ის შემდეგ, გეომეტრიული შეკუმშვის კოეფიციენტით 12.5-12.7, ტურბო ვერსიებისთვის - 10-100 ° და 10.0, შესაბამისად.