Презентация на тему Поршневые ДВС с циклом Аткинсона-Миллера

был изобретен в далеком 1876 году одним немецким инженером

по имени Николаус Отто, цикл работы такого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) прост: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Классический ДВС

войны придумал свой цикл, который немного отличается от цикла

Отто — его индикаторная диаграмма отмечена зеленым цветом. В чем же отличие?  Во-первых, объем камеры сгорания такого мотора (при том же рабочем объеме) меньше, и соответственно, выше степень сжатия. Поэтому самая верхняя точка на индикаторной диаграмме располагается левее, в области меньшего надпоршневого объема. И степень расширения (то же самое, что и степень сжатия, только наоборот) тоже больше — а значит, мы эффективнее, на большем ходе поршня используем энергию отработавших газов и имеем меньшие потери выпуска (это отражено меньшей ступенькой справа).  Дальше все то же самое — идут такты выпуска и впуска.

Цикл Аткинсона

соответствии с циклом Отто и впускной клапан закрылся бы

в НМТ то кривая сжатия прошла бы вверху, и давление в конце такта оказалось бы чрезмерным — ведь степень сжатия здесь больше! После искры последовала бы не вспышка смеси, а детонационный взрыв — и двигатель, не проработав и часа, почил бывзрыв.  Но не таков был британский инженер Джеймс Аткинсон! Он решил продлить фазу впуска — поршень доходит до НМТ и идет вверх, а впускной клапан меж тем остается открытым примерно до половины полного хода поршня. Часть свежей горючей смеси при этом выталкивается обратно во впускной коллектор, что повышает там давление — вернее, уменьшает разрежение. Это позволяет на малых и средних нагрузках больше открывать дроссельную заслонку. Вот почему линия впуска на диаграмме цикла Аткинсона проходит выше, и насосные потери двигателя оказываются ниже, чем в цикле Отто. 

Цикл Аткинсона

впускной клапан, начинается при меньшем надпоршневом объеме, что и

иллюстрирует зеленая линия сжатия, начинающаяся с половины нижней горизонтальной линии впуска.  Казалось бы, чего проще: сделать повыше степень сжатия, измени профиль впускных кулачков, и дело в шляпе — двигатель с циклом Аткинсона готов! Но дело в том, что для достижения хороших динамических показателей во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя надо компенсировать выталкивание горючей смеси во время продленного впускного цикла, применяя наддув, в данном случае — механический нагнетатель. А его привод отбирает у мотора львиную долю той энергии, что удается отыграть на насосных и выпускных потерях. Применение цикла Аткинсона на безнаддувном двигателе гибрида Toyota Prius стало возможным благодаря тому, что он работает в облегченном режиме.

Цикл «Аткинсона»

Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом

Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Анткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто.

Цикл «Миллера»

механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в

классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Цикл «Миллера»

подхода:
закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска

(или открывать позже начала этого такта),
закрывать его существенно позже окончания этого такта.

Цикл «Миллера»

название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». Оба этих

подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси)

Цикл «Миллера»

точки зрения потерь на сжатие, и поэтому именно он

практически реализован в серийных автомобильных моторах Mazda «Miller Cycle». В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливно-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия.

Второй подход «Миллера»

впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в

цилиндре. Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия».

Второй подход «Миллера»

топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем

мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

Второй подход «Миллера»

тому, что степень расширения оказывается выше, чем степень сжатия,

еще и снижается термонагруженность двигателя. Поэтому циклы Миллера и Аткинсона называют циклами с высокой степенью расширения или циклами с внутренним охлаждением. 

Обобщение.