Atkinson, Miller, procesul ciclului B: ceea ce înseamnă cu adevărat

Turbocompresoarele VTG la motoarele VW sunt de fapt unități diesel modificate.

Ciclurile Atkinson și Miller sunt întotdeauna asociate cu o eficiență crescută, dar adesea nu există nicio diferență între ele. Poate că nu are sens, deoarece ambele modificări se reduc la o filozofie fundamentală - crearea unor rapoarte diferite de compresie și expansiune într-un motor pe benzină în patru timpi. Deoarece acești parametri sunt identici din punct de vedere geometric într-un motor convențional, unitatea pe benzină suferă de pericolul de lovire a combustibilului, necesitând o reducere a raportului de compresie. Cu toate acestea, dacă s-ar putea obține un raport de expansiune mai mare prin orice mijloace, acest lucru ar avea ca rezultat un nivel mai ridicat de „stors” a energiei gazelor în expansiune și ar crește eficiența motorului. Este interesant de observat că, pur istoric, nici James Atkinson, nici Ralph Miller nu și-au creat conceptele în căutarea eficienței. În 1887, Atkinson a dezvoltat, de asemenea, un mecanism de manivelă complex patentat, format din mai multe elemente (asemănări pot fi găsite astăzi în motorul Infiniti VC Turbo), care era menit să evite brevetele lui Otto. Rezultatul cinematicii complexe este implementarea unui ciclu în patru timpi în timpul unei revoluții a motorului și a unei alte curse a pistonului în timpul compresiei și expansiunii. Multe decenii mai târziu, acest proces va fi realizat prin menținerea supapei de admisie deschisă pentru o perioadă mai îndelungată de timp și aproape fără excepție utilizată la motoare în combinație cu sisteme de propulsie hibride convenționale (fără posibilitatea încărcării electrice externe), precum cele de la Toyota. și Honda. La viteze medii spre mari, aceasta nu este o problemă deoarece fluxul de intruziune are inerție și, pe măsură ce pistonul se mișcă înapoi, compensează aerul de retur. Cu toate acestea, la viteze mici, acest lucru duce la funcționarea instabilă a motorului și, prin urmare, astfel de unități sunt combinate cu sisteme hibride sau nu folosesc ciclul Atkinson în aceste moduri. Din acest motiv, supapele de aspirație naturală și de admisie sunt considerate în mod convențional ciclul Atkinson. Cu toate acestea, acest lucru nu este în întregime corect, deoarece ideea realizării diferitelor grade de compresie și expansiune prin controlul fazelor de deschidere a supapei îi aparține lui Ralph Miller și a fost brevetată în 1956. Cu toate acestea, ideea sa nu vizează obținerea unei eficiențe mai mari și scăderea raportului de compresie și utilizarea corespunzătoare a combustibililor cu octanism scăzut în motoarele de avioane. Miller proiectează sisteme pentru a închide supapa de admisie mai devreme (Early Intake Valve Closure, EIVC) sau mai târziu (Late Intake Valve Closure, LIVC), precum și pentru a compensa lipsa de aer sau pentru a menține aerul să revină în galeria de admisie, compresor. este folosit.

Este interesant de remarcat faptul că primul astfel de motor asimetric în fază care funcționează pe unul ulterior, definit ca „procesul ciclului Miller”, a fost creat de inginerii Mercedes și a fost utilizat în motorul cu compresor cu 12 cilindri al mașinii sportive W 163 din 1939. înainte ca Ralph Miller să-și breveteze testul.

Primul model de producție care a utilizat ciclul Miller a fost Mazda Millenia KJ-ZEM V6 din 1994. Supapa de admisie se închide mai târziu, întorcând o parte din aer la galerii de admisie, raportul de compresie fiind practic redus și un compresor mecanic Lysholm este folosit pentru a ține aerul. Astfel, raportul de expansiune este cu 15% mai mare decât raportul de compresie. Pierderile cauzate de compresiunea aerului de la piston la compresor sunt compensate de eficiența finală îmbunătățită a motorului.

Strategiile apropiate foarte târziu și foarte devreme au avantaje diferite în diferite moduri. La sarcini reduse, închiderea are mai târziu avantajul că oferă o accelerație deschisă mai largă și menține o turbulență mai bună. Pe măsură ce sarcina crește, avantajul se îndreaptă spre închiderea mai timpurie. Cu toate acestea, acesta din urmă devine mai puțin eficient la viteze mari, din cauza timpului de umplere insuficient și a căderii de presiune ridicată înainte și după supapă.

Audi și Volkswagen, Mazda și Toyota

În prezent, Audi și Volkswagen utilizează procese similare în dispozitivele lor 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) și 1.5 TSI (EA 211 Evo), la care s-a alăturat recent noua 1.0 TSI. Cu toate acestea, utilizează o tehnologie de pre-închidere a supapei de admisie în care aerul în expansiune este răcit după ce supapa se închide mai devreme. Audi și VW numesc acest proces ciclul B după inginerul companiei Ralph Budak, care a rafinat ideile lui Ralph Miller și le-a aplicat motoarelor cu supraalimentare. Cu un raport de compresie de 13: 1, raportul real este de aproximativ 11,7: 1, ceea ce în sine este extrem de ridicat pentru un motor cu aprindere pozitivă. Rolul principal în toate acestea îl joacă mecanismul complex de deschidere a supapelor cu faze și cursă variabile, care promovează vârtejul și se reglează în funcție de condiții. La motoarele cu ciclu B, presiunea de injecție este crescută la 250 bari. Microcontrolerele controlează un proces lin de schimbare de fază și tranziție de la procesul B la ciclul Otto normal sub sarcină mare. În plus, motoarele de 1,5 și 1 litru utilizează turbocompresoare cu reacție rapidă cu geometrie variabilă. Aerul pre-comprimat răcit oferă condiții de temperatură mai bune decât compresia puternică directă dintr-un cilindru. Spre deosebire de turbocompresoarele de înaltă tehnologie BorgWarner VTG utilizate de Porsche pentru modele mai puternice, unitățile VW cu geometrie variabilă create de aceeași companie sunt practic turbine ușor modificate pentru motoarele diesel. Acest lucru este posibil datorită faptului că, datorită tuturor celor descrise până acum, temperatura maximă a gazului nu depășește 880 de grade, adică puțin mai mare decât cea a unui motor diesel, care este un indicator al eficienței ridicate.

Companiile japoneze confundă și mai mult standardizarea terminologică. Spre deosebire de alte motoare pe benzină Mazda Skyactiv, Skyactiv G 2.5 T este turbo și funcționează într-o gamă largă de sarcini și rpm în ciclul Miller, dar Mazda induce și un ciclu în care funcționează unitățile lor Skyactiv G aspirate natural. Toyota folosește un 1.2 D4 -T (8NR-FTS) și 2.0 D4-T (8AR-FTS) în motoarele lor turbo, dar Mazda, pe de altă parte, le definește ca fiind aceleași pentru toate motoarele sale aspirate natural pentru modelele hibride și noua generație Dynamic Force mașini. cu umplere atmosferică ca „lucrare la ciclul Atkinson”. În toate cazurile, filosofia tehnică este aceeași.