Chu trình Atkinson trong thực tế. Động cơ chu trình Atkinson

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:00

ICE đã được sử dụng trên ô tô trong một thế kỷ. Nhìn chung, nguyên lý hoạt động của chúng không có sự thay đổi lớn nào kể từ khi bắt đầu sản xuất. Nhưng do động cơ này có một số khuyết điểm lớn nên các kỹ sư không ngừng phát minh ra các sáng kiến để cải tiến động cơ. Hãy chuyển sang một trong số chúng, được gọi là chu trình Atkinson. Ngày nay bạn có thể nghe nói rằng nó được sử dụng trong một số máy móc. Nhưng nó là gì và làm thế nào để động cơ trở nên tốt hơn với nó?

Chu trình Atkinson

Nikolaus Otto, một kỹ sư đến từ Đức, đã đề xuất vào năm 1876 một chu trình bao gồm:

• đầu vào;
• nén;
• nét;
• phát hành.

Và một thập kỷ sau, nhà phát minh người Anh James Atkinson đã phát triển nó. Tuy nhiên, sau khi hiểu chi tiết, chúng ta có thể gọi chu trình Atkinson là hoàn toàn nguyên bản.

Động cơ đốt trong khác nhau về chất. Rốt cuộc, trục khuỷu có các điểm lắp bù để giảm tổn thất năng lượng ma sát và tăng tỷ số nén.

Nó cũng có các giai đoạn phân phối khí khác. Trên động cơ thông thường, piston đóng lại ngay sau khi đi qua tâm chết. Chu trình Atkinson có một sơ đồ khác. Ở đây, hành trình dài hơn đáng kể, vì van chỉ đóng một nửa từ piston đến tâm điểm chết trên (nơi, theo Otto, quá trình nén đã diễn ra).

Về mặt lý thuyết, chu trình Atkinson hiệu quả hơn Otto khoảng 10%. Tuy nhiên, trong một thời gian dài nó không được sử dụng trong thực tế do chỉ có thể hoạt động ở chế độ vận hành ở tốc độ cao. Ngoài ra, cần có một bộ siêu tăng áp cơ học, mà tất cả điều này đôi khi được gọi là “chu trình Atkinson-Miller”. Tuy nhiên, hóa ra với anh ấy, những lợi thế của sự phát triển được đề cập đã bị mất đi.

Vì vậy, trong xe du lịch, chu trình Atkinson như vậy hầu như không được sử dụng trong thực tế. Nhưng trong các mẫu xe hybrid, như Toyota Prius, các nhà sản xuất bắt đầu sử dụng nó thậm chí hàng loạt. Điều này trở nên khả thi do hoạt động cụ thể của các loại động cơ này: ở tốc độ thấp, xe chuyển động nhờ lực kéo điện và chỉ khi tăng tốc, xe mới chuyển sang động cơ xăng.

Phân phối khí

Động cơ chu trình Atkinson đầu tiên có cơ cấu phân phối khí cồng kềnh gây ra nhiều tiếng ồn. Nhưng khi nhờ sự phát hiện của Charles Knight người Mỹ, thay vì sử dụng các van truyền động thông thường, họ bắt đầu sử dụng các ống cuốn đặc biệt dưới dạng một cặp ống tay áo được bố trí giữa xi lanh và pít-tông, động cơ gần như ngừng phát ra tiếng ồn.. Tuy nhiên, sự phức tạpthiết kế được sử dụng khá đắt tiền, nhưng ở các thương hiệu xe hơi có uy tín, chủ sở hữu xe hơi sẵn sàng trả tiền để có được sự tiện lợi như vậy.

Tuy nhiên, đã ở những năm ba mươi, việc cải tiến như vậy đã bị bỏ rơi, vì động cơ hoạt động ngắn và mức tiêu thụ xăng và dầu quá cao.

Sự phát triển của động cơ theo hướng này thậm chí còn được biết đến ngày nay - có thể các kỹ sư sẽ có thể loại bỏ những thiếu sót của mô hình Charles Knight và tận dụng những lợi ích.

Mô hình chung của tương lai

Hiện nay, nhiều nhà sản xuất đang phát triển động cơ phổ thông, kết hợp sức mạnh của động cơ xăng, sức kéo và hiệu suất tuyệt vời của động cơ diesel.

Về vấn đề này, thực tế là các động cơ xăng phun nhiên liệu trực tiếp đã đạt được tỷ số nén cao khoảng từ mười ba đến mười bốn đơn vị (đối với động cơ diesel mức này là hơn 17 đến mười chín một chút) chứng tỏ bước thành công trong việc này hướng đi. Chúng thậm chí hoạt động theo cách tương tự như bộ đánh lửa nén. Chỉ hỗn hợp đang hoạt động nên được đốt cháy nhân tạo bằng nến.

Trong các mô hình thử nghiệm, độ nén thậm chí còn cao hơn - lên đến mười lăm hoặc mười sáu đơn vị. Nhưng cho đến khi tự bốc cháy thì độ không đạt. Thay vào đó, bugi sẽ tắt khi chuyển động ổn định, cho phép động cơ chuyển sang chế độ giống như động cơ diesel và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn.

Quá trình đốt cháy được điều khiển bằng điện tử, có thể điều chỉnh tùy theo hoàn cảnh bên ngoài.

Các nhà phát triển tuyên bố rằngđộng cơ này là rất kinh tế. Tuy nhiên, không có đủ nghiên cứu được thực hiện để sản xuất hàng loạt.

Tỷ lệ nén biến đổi

Chỉ số rất quan trọng. Rốt cuộc, công suất, hiệu quả và tính kinh tế phụ thuộc trực tiếp vào tỷ số nén cao. Đương nhiên, nó không thể được tăng lên vô thời hạn. Do đó, trong một thời gian hiện nay, sự phát triển đã ngừng lại. Nếu không, sẽ có nguy cơ phát nổ, dẫn đến hư hỏng động cơ.

Chỉ số này đặc biệt phản ánh ở động cơ tăng áp. Rốt cuộc, chúng nóng lên mạnh hơn, và do đó tỷ lệ xác suất phát nổ ở đây cao hơn nhiều. Do đó, đôi khi phải giảm tỷ số nén, điều này tất nhiên sẽ làm giảm hiệu suất của động cơ.

Tốt nhất, tỷ lệ nén nên thay đổi thuận lợi tùy thuộc vào chế độ vận hành và tải. Có rất nhiều sự phát triển, nhưng tất cả đều quá phức tạp và tốn kém.

Saab huyền thoại

Saab đã đạt được kết quả tốt nhất khi vào năm 2000, hãng cho ra mắt động cơ 5 xi-lanh, dung tích 1,6 lít, sản xuất khoảng hai trăm hai mươi lăm con ngựa. Thành tích này vẫn có vẻ đáng kinh ngạc cho đến ngày nay.

Động cơ được chia làm đôi, nơi các bộ phận được kết nối với nhau theo kiểu bản lề. Trục khuỷu, các thanh truyền và piston nằm ở bên dưới, và các xylanh có đầu nằm ở trên cùng. Bộ truyền động thủy lực có thể làm nghiêng khối liền khối với các xi lanh và đầu, thay đổi tỷ số nén khi bật máy nén truyền động. Bất chấp tất cả các hiệu quả,quá trình phát triển cũng phải trì hoãn do chi phí xây dựng cao.

Dễ dàng hơn và dễ tiếp cận hơn

Như vậy, chúng ta có thể kết luận rằng động cơ chu trình Atkinson đã đóng một vai trò quan trọng trong việc cải tiến cơ chế động cơ trong tương lai. Có vẻ như những cải tiến dựa trên nhau cuối cùng sẽ đưa động cơ đốt trong đến chế độ hoạt động tối ưu.