Аткинсън, Милър, B-цикъл процес: какво всъщност означава

Турбокомпресорите VTG в двигателите на VW всъщност са модифицирани дизелови агрегати.

Циклите на Аткинсън и Милър винаги са свързани с повишена ефективност, но често няма разлика между тях. Може би няма смисъл, защото и двете промени се свеждат до фундаментална философия - създаване на различни съотношения на компресия и разширение в четиритактов бензинов двигател. Тъй като тези параметри са геометрично идентични в конвенционален двигател, бензиновият агрегат страда от опасност от детонация на горивото, което изисква намаляване на степента на компресия. Въпреки това, ако по някакъв начин може да се постигне по-висок коефициент на разширение, това би довело до по-високо ниво на "изстискване" на енергията на разширяващите се газове и би увеличило ефективността на двигателя. Интересно е да се отбележи, че чисто исторически нито Джеймс Аткинсън, нито Ралф Милър са създали своите концепции в търсене на ефективност. През 1887 г. Atkinson също така разработва патентован сложен колянов механизъм, състоящ се от няколко елемента (прилики могат да бъдат намерени днес в двигателя Infiniti VC Turbo), който е предназначен да избегне патентите на Otto. Резултатът от сложната кинематика е изпълнението на четиритактов цикъл по време на един оборот на двигателя и друг ход на буталото по време на компресия и разширение. Много десетилетия по-късно този процес ще се извършва чрез поддържане на всмукателния клапан отворен за по-дълъг период от време и почти без изключение ще се използва в двигатели в комбинация с конвенционални хибридни задвижвания (без възможност за външно електрическо зареждане), като тези на Toyota и Хонда. При средни до високи скорости това не е проблем, тъй като нахлуващият поток има инерция и докато буталото се движи назад, то компенсира обратния въздух. При ниски скорости обаче това води до нестабилна работа на двигателя и поради това такива агрегати се комбинират с хибридни системи или не използват цикъла на Аткинсън в тези режими. Поради тази причина атмосферните и всмукателните клапани обикновено се считат за цикъл на Аткинсън. Това обаче не е съвсем правилно, тъй като идеята за реализиране на различни степени на компресия и разширение чрез контролиране на фазите на отваряне на клапана принадлежи на Ралф Милър и е патентована през 1956 г. Идеята му обаче не е насочена към постигане на по-голяма ефективност, а понижаване на степента на сгъстяване и съответното използване на нискооктанови горива в двигателите на самолетите. Милър проектира системи за по-ранно затваряне на всмукателния клапан (Early Intake Valve Closure, EIVC) или по-късно (Late Intake Valve Closure, LIVC), както и за компенсиране на липсата на въздух или за задържане на въздуха да се връща към всмукателния колектор, компресора се използва.

Интересно е да се отбележи, че първият двигател с асиметрична фаза, работещ на по-късен двигател, определен като „цикъл на Милър“, е създаден от инженерите на Mercedes и е използван в 12-цилиндровия компресорен двигател на спортния автомобил W 163 от 1939 г. преди Ралф Милър да патентова своя тест.

Първият сериен модел, който използва цикъла на Милър, е Mazda Millenia KJ-ZEM V6 от 1994 г. Всмукателният клапан се затваря по-късно, връщайки част от въздуха към всмукателните колектори с практически намалено съотношение на компресия и за задържане на въздуха се използва механичен компресор Lysholm. По този начин коефициентът на разширение е с 15 процента по-голям от степента на компресия. Загубите, причинени от въздушна компресия от буталото към компресора, се компенсират от подобрената крайна ефективност на двигателя.

Много късните и много ранните близки стратегии имат различни предимства в различните режими. При ниски натоварвания затварянето по-късно има предимството, че осигурява по-широко отворен дроселен клапан и поддържа по-добра турбулентност. С нарастването на товара предимството се измества към по-ранното затваряне. Последният обаче става по-малко ефективен при високи скорости поради недостатъчно време за пълнене и голям спад на налягането преди и след клапана.

Audi и Volkswagen, Mazda и Toyota

Понастоящем подобни процеси се използват от Audi и Volkswagen в техните 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) и 1.5 TSI (EA 211 Evo) устройства, наскоро се присъединиха с новия 1.0 TSI. Те обаче използват технология на входящ вентил с предварително затваряне, при която разширяващият се въздух се охлажда, след като вентилът се затвори по-рано. Audi и VW наричат ​​процеса B-цикъл след инженера на компанията Ралф Будак, който усъвършенства идеите на Ралф Милър и ги прилага към двигатели с турбокомпресор. При коефициент на сгъстяване 13: 1 действителното съотношение е около 11,7: 1, което само по себе си е изключително високо за двигателя с положително запалване. Основната роля във всичко това играе сложният механизъм за отваряне на клапани с променливи фази и ход, който насърчава вихъра и се регулира в зависимост от условията. При двигатели с В-цикъл налягането на впръскване се увеличава до 250 бара. Микроконтролерите контролират плавен процес на смяна на фазата и преход от В-процес към нормален цикъл на Ото при голямо натоварване. В допълнение, 1,5- и 1-литровите двигатели използват бързо реагиращи турбокомпресори с променлива геометрия. Охладеният предварително сгъстен въздух осигурява по-добри температурни условия от директното силно компресиране в цилиндър. За разлика от високотехнологичните турбокомпресори BorgWarner VTG на Porsche, използвани за по-мощни модели, единиците с променлива геометрия на VW, създадени от същата компания, са практически леко модифицирани турбини за дизелови двигатели. Това е възможно поради факта, че поради всичко описано досега максималната температура на газа не надвишава 880 градуса, тоест малко по -висока от тази на дизеловия двигател, което е показател за висока ефективност.

Японските компании объркват още повече стандартизацията на терминологията. За разлика от другите бензинови двигатели Mazda Skyactiv, Skyactiv G 2.5 T е с турбокомпресор и работи в широк диапазон от натоварвания и обороти в цикъла на Милър, но Mazda също предизвиква цикъл, в който работят техните атмосферни агрегати Skyactiv G. Тойота използва 1.2 D4 -T (8NR-FTS) и 2.0 D4-T (8AR-FTS) в техните турбо двигатели, но Mazda, от друга страна, ги определя като еднакви за всичките си атмосферни двигатели за хибридни и ново поколение модели Dynamic Force . с атмосферно запълване като "работа по цикъла на Аткинсън". Във всички случаи техническата философия е една и съща.