Injini. Tofauti kati ya mizunguko ya Otto na Atkinson

Kwa muda sasa, neno "injini ya mzunguko wa uchumi wa Atkinson" limezidi kuwa la kawaida. Mzunguko huu ni nini na kwa nini unapunguza matumizi ya mafuta?

Injini za petroli zenye viharusi vinne leo zinafanya kazi kwenye kinachojulikana kama mzunguko wa Otto, uliotengenezwa mwishoni mwa karne ya XNUMX na mvumbuzi wa Kijerumani Nikolaus Otto, mbunifu wa mojawapo ya injini za mwako za ndani zilizofanikiwa za kwanza. Kiini cha mzunguko huu kinajumuisha viboko vinne vilivyofanywa katika mapinduzi mawili ya crankshaft: kiharusi cha ulaji, kiharusi cha kukandamiza, kiharusi cha kufanya kazi na kiharusi cha kutolea nje.

Mwanzoni mwa kiharusi cha ulaji, valve ya ulaji inafungua, kwa njia ambayo mchanganyiko wa hewa-mafuta hutolewa kutoka kwa wingi wa ulaji kwa kufuta pistoni. Kabla ya kuanza kwa kiharusi cha ukandamizaji, valve ya ulaji inafunga na pistoni inayorudi kwenye kichwa inapunguza mchanganyiko. Wakati pistoni inafikia nafasi yake ya kilele, mchanganyiko huwashwa na cheche ya umeme. Gesi za kutolea nje za moto zinazosababishwa hupanua na kusukuma pistoni, kuhamisha nishati yake kwake, na wakati pistoni iko mbali iwezekanavyo kutoka kwa kichwa, valve ya kutolea nje inafungua. Kiharusi cha kutolea nje huanza na pistoni ya kurudi kusukuma gesi za kutolea nje kutoka kwenye silinda na ndani ya aina nyingi za kutolea nje.

Kwa bahati mbaya, sio nishati yote katika gesi za kutolea nje hutumiwa wakati wa kiharusi cha nguvu ili kusukuma pistoni (na, kupitia fimbo ya kuunganisha, kuzunguka crankshaft). Bado wako chini ya shinikizo la juu wakati valve ya kutolea nje inafungua mwanzoni mwa kiharusi cha kuvuta pumzi. Tunaweza kujifunza kuhusu hili tunaposikia kelele iliyofanywa na gari yenye muffler iliyovunjika - inasababishwa na kutolewa kwa nishati ndani ya hewa. Ndiyo maana injini za jadi za petroli zina ufanisi wa asilimia 35 tu. Ikiwa inawezekana kuongeza kiharusi cha pistoni katika kiharusi cha kufanya kazi na kutumia nishati hii ...

Wazo hili lilikuja kwa mvumbuzi wa Kiingereza James Atkinson. Mnamo 1882, alitengeneza injini ambayo, kwa shukrani kwa mfumo mgumu wa visukuma vinavyounganisha pistoni kwenye crankshaft, kiharusi cha nguvu kilikuwa kirefu kuliko kiharusi cha kushinikiza. Matokeo yake, mwanzoni mwa kiharusi cha kutolea nje, shinikizo la gesi za kutolea nje lilikuwa kivitendo sawa na shinikizo la anga, na nishati yao ilitumiwa kikamilifu.

Wahariri wanapendekeza:

Sahani. Madereva wanasubiri mapinduzi?

Njia za nyumbani za kuendesha gari kwa msimu wa baridi

Mtoto wa kuaminika kwa pesa kidogo

Kwa hivyo kwa nini wazo la Atkinson halijatumiwa kwa upana zaidi, na kwa nini injini za mwako wa ndani zimekuwa zikitumia mzunguko wa Otto usio na ufanisi kwa zaidi ya karne moja? Kuna sababu mbili: moja ni utata wa injini ya Atkinson, na nyingine - na muhimu zaidi - nguvu ndogo inapokea kutoka kwa kitengo cha uhamisho.

Walakini, kwa kuwa umakini zaidi na zaidi ulilipwa kwa matumizi ya mafuta na athari za motorization kwenye mazingira, ufanisi wa juu wa injini ya Atkinson ulikumbukwa, haswa kwa kasi ya kati. Dhana yake imeonekana kuwa suluhisho bora, hasa katika magari ya mseto, ambayo motor ya umeme hulipa fidia kwa ukosefu wa nguvu, hasa inahitajika wakati wa kuanza na kuongeza kasi.

Ndio maana injini ya mzunguko wa Atkinson iliyorekebishwa ilitumiwa katika gari la kwanza la mseto lililotengenezwa kwa wingi, Toyota Prius, na kisha katika mahuluti mengine yote ya Toyota na Lexus.

Mzunguko wa Atkinson uliobadilishwa ni nini? Suluhisho hili la busara lilifanya injini ya Toyota ihifadhi muundo wa kawaida, rahisi wa injini za kawaida za viharusi nne, na pistoni husafiri umbali sawa kwa kila kiharusi, kiharusi cha ufanisi kikiwa cha muda mrefu zaidi kuliko kiharusi cha kukandamiza.

Kwa kweli, inapaswa kuwa alisema tofauti: mzunguko wa ufanisi wa ukandamizaji ni mfupi kuliko mzunguko wa kazi. Hii inafanikiwa kwa kuchelewesha kufungwa kwa valve ya ulaji, ambayo inafunga muda mfupi baada ya kuanza kwa kiharusi cha ukandamizaji. Kwa hivyo, sehemu ya mchanganyiko wa mafuta-hewa inarudishwa kwa wingi wa ulaji. Hii ina matokeo mawili: kiasi cha gesi za kutolea nje zinazozalishwa wakati zinachomwa ni ndogo na ina uwezo wa kupanua kikamilifu kabla ya kuanza kwa kiharusi cha kutolea nje, kuhamisha nishati yote kwa pistoni, na nishati kidogo inahitajika ili kukandamiza mchanganyiko mdogo, ambayo inapunguza upotezaji wa injini ya ndani. Kwa kutumia masuluhisho haya na mengine, injini ya treni ya nguvu ya Toyota Prius ya kizazi cha nne iliweza kufikia ufanisi wa joto wa asilimia 41, ambayo hapo awali ilipatikana tu kutoka kwa injini za dizeli.

Uzuri wa suluhisho ni kwamba kuchelewa kwa kufunga valves za ulaji hauhitaji mabadiliko makubwa ya kimuundo - ni ya kutosha kutumia utaratibu wa kudhibitiwa kwa umeme kwa kubadilisha muda wa valve.

Na ikiwa ni hivyo, inawezekana na kinyume chake? Naam, bila shaka; kawaida! Injini za mzunguko wa wajibu zinazobadilika zimetengenezwa kwa muda. Wakati mahitaji ya nishati ni ya chini, kama vile wakati wa kuendesha gari kwenye barabara za burudani, injini hufanya kazi kwenye mzunguko wa Atkinson kwa matumizi ya chini ya mafuta. Na wakati utendaji bora unahitajika - kutoka kwa taa za taa au kuzidi - hubadilika kwa mzunguko wa Otto, kwa kutumia mienendo yote inayopatikana. Injini hii ya 1,2-lita ya turbocharged ya sindano ya moja kwa moja hutumiwa, kwa mfano, Toyota Auris na SUV mpya ya jiji la Toyota C-HR. Injini sawa ya lita mbili hutumiwa kwenye Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t na RC 200t.