محرك. الاختلافات بين دورات أوتو وأتكينسون
لبعض الوقت الآن ، أصبح مصطلح "محرك دورة الاقتصاد أتكينسون" شائعًا بشكل متزايد. ما هي هذه الدورة ولماذا تقلل من استهلاك الوقود؟
تعمل محركات البنزين رباعية الأشواط الأكثر شيوعًا اليوم على ما يسمى دورة أوتو ، التي طورها المخترع الألماني نيكولاس أوتو في نهاية القرن التاسع عشر ، مصمم أحد أوائل محركات الاحتراق الداخلي الترددي الناجحة. يتكون جوهر هذه الدورة من أربع ضربات يتم إجراؤها في دورتين من العمود المرفقي: شوط السحب وسكتة الانضغاط وسكتة العمل وسكتة العادم.
في بداية شوط السحب ، يفتح صمام السحب ، والذي من خلاله يتم سحب خليط الهواء والوقود من مشعب السحب عن طريق سحب المكبس. قبل بدء شوط الانضغاط ، يغلق صمام السحب ويعود المكبس إلى الرأس لضغط الخليط. عندما يصل المكبس إلى موضع الذروة ، يشتعل الخليط بواسطة شرارة كهربائية. تتوسع غازات العادم الساخنة الناتجة وتدفع المكبس ، وتحول طاقته إليه ، وعندما يكون المكبس بعيدًا عن الرأس ، ينفتح صمام العادم. تبدأ شوط العادم بدفع مكبس الإرجاع غازات العادم خارج الاسطوانة إلى مجمع العادم.
لسوء الحظ ، لا يتم استخدام كل الطاقة الموجودة في غازات العادم أثناء شوط الطاقة لدفع المكبس (ومن خلال قضيب التوصيل ، لتدوير العمود المرفقي). لا يزالون تحت ضغط مرتفع عندما يفتح صمام الزفير في بداية ضربة الزفير. يمكننا أن نتعلم عن هذا عندما نسمع الضجيج الذي تصدره سيارة بها كاتم صوت مكسور - وهو ناتج عن إطلاق الطاقة في الهواء. هذا هو السبب في كفاءة محركات البنزين التقليدية بنسبة 35 بالمائة فقط. إذا كان من الممكن زيادة شوط المكبس في شوط العمل واستخدام هذه الطاقة ...
جاءت هذه الفكرة إلى المخترع الإنجليزي جيمس أتكينسون. في عام 1882 ، صمم محركًا ، بفضل نظام معقد من الدوافع التي تربط المكابس بالعمود المرفقي ، كانت شوط الطاقة أطول من شوط الانضغاط. نتيجة لذلك ، في بداية شوط العادم ، كان ضغط غازات العادم مساويًا تقريبًا للضغط الجوي ، وتم استخدام طاقتها بالكامل.
يوصي المحررون بما يلي:
لوحات. سائقون ينتظرون ثورة؟
طرق محلية الصنع للقيادة في فصل الشتاء
طفل موثوق به مقابل القليل من المال
فلماذا لم يتم استخدام فكرة أتكينسون على نطاق واسع ، ولماذا تستخدم محركات الاحتراق الداخلي دورة أوتو الأقل كفاءة لأكثر من قرن؟ هناك سببان: أحدهما هو مدى تعقيد محرك أتكينسون ، والآخر - والأهم من ذلك - انخفاض الطاقة التي يتلقاها من وحدة الإزاحة.
ومع ذلك ، مع إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لاستهلاك الوقود وتأثير المحركات على البيئة ، تم تذكر الكفاءة العالية لمحرك أتكينسون ، خاصة عند السرعات المتوسطة. أثبت مفهومه أنه حل ممتاز ، خاصة في المركبات الهجينة ، حيث يقوم المحرك الكهربائي بتعويض نقص الطاقة ، خاصة عند الانطلاق والتسارع.
لهذا السبب تم استخدام محرك دورة Atkinson المعدل في أول سيارة هجينة منتجة بكميات كبيرة ، Toyota Prius ، ثم في جميع سيارات Toyota و Lexus الهجينة الأخرى.
ما هي دورة أتكينسون المعدلة؟ هذا الحل الذكي جعل محرك تويوتا يحتفظ بالتصميم الكلاسيكي البسيط للمحركات التقليدية رباعية الأشواط ، وينتقل المكبس نفس المسافة في كل شوط ، ويكون الشوط الفعال أطول من شوط الانضغاط.
في الواقع ، يجب أن يقال بشكل مختلف: دورة الضغط الفعالة أقصر من دورة العمل. يتم تحقيق ذلك عن طريق تأخير إغلاق صمام السحب ، والذي يغلق بعد وقت قصير من بدء ضربة الانضغاط. وبالتالي ، يتم إرجاع جزء من خليط الهواء والوقود إلى مشعب السحب. هذا له نتيجتان: كمية غازات العادم التي يتم إنتاجها عند الاحتراق تكون أصغر وقادرة على التمدد بشكل كامل قبل بدء شوط العادم ، مما يؤدي إلى نقل كل الطاقة إلى المكبس ، والمطلوب طاقة أقل لضغط خليط أقل ، والذي يقلل من خسائر المحرك الداخلية. باستخدام هذا وغيره من الحلول ، تمكن محرك توليد الحركة من الجيل الرابع Toyota Prius من تحقيق كفاءة حرارية تصل إلى 41 بالمائة ، والتي كانت متوفرة سابقًا فقط من محركات الديزل.
يكمن جمال الحل في أن التأخير في إغلاق صمامات السحب لا يتطلب تغييرات هيكلية كبيرة - يكفي استخدام آلية يتم التحكم فيها إلكترونيًا لتغيير توقيت الصمام.
وإذا كان الأمر كذلك ، فهل هو ممكن والعكس صحيح؟ حسنا بالطبع؛ بطبيعة الحال! تم إنتاج محركات دورة العمل المتغيرة لبعض الوقت. عندما يكون الطلب على الطاقة منخفضًا ، كما هو الحال عند القيادة على طرق مريحة ، يعمل المحرك على دورة أتكينسون لاستهلاك منخفض للوقود. وعندما يتطلب الأمر أفضل أداء - من المصابيح الأمامية أو التجاوز - فإنه يتحول إلى دورة أوتو ، باستخدام جميع الديناميكيات المتاحة. يتم استخدام محرك الحقن المباشر سعة 1,2 لتر بشاحن توربيني في Toyota Auris و Toyota C-HR city SUV الجديدة ، على سبيل المثال. يتم استخدام نفس المحرك سعة 200 لتر في لكزس IS 200t و GS 200t و NX 200t و RX 200t و RC XNUMXt.
