Atkinson, Miller, B-cykelprocess: vad det egentligen betyder

VTG-turboladdare i VW-motorer är faktiskt modifierade dieselenheter.

Atkinson och Miller cykler är alltid förknippade med ökad effektivitet, men det är ofta ingen skillnad mellan dem. Kanske är det inte vettigt, eftersom båda förändringarna kommer ner till en grundläggande filosofi - att skapa olika kompressions- och expansionsförhållanden i en fyrtakts bensinmotor. Eftersom dessa parametrar är geometriskt identiska i en konventionell motor, lider bensinenheten av risken för bränsleknackning, vilket kräver en minskning av kompressionsförhållandet. Men om ett högre expansionsförhållande kunde uppnås på något sätt, skulle detta resultera i en högre nivå av att "pressa ut" energin från de expanderande gaserna och skulle öka motorns effektivitet. Det är intressant att notera att, rent historiskt, skapade varken James Atkinson eller Ralph Miller sina koncept i jakt på effektivitet. 1887 utvecklade Atkinson även en patenterad komplex vevmekanism bestående av flera element (likheter finns idag i Infiniti VC Turbo-motorn), som var tänkt att undvika Ottos patent. Resultatet av komplex kinematik är implementeringen av en fyrtaktscykel under ett varv av motorn och ett annat kolvslag under kompression och expansion. Många decennier senare kommer denna process att genomföras genom att hålla insugningsventilen öppen under en längre tid och nästan undantagslöst användas i motorer i kombination med konventionella hybriddrivlinor (utan möjlighet till extern elektrisk laddning), t.ex. hos Toyota och Honda. Vid medelhöga till höga hastigheter är detta inget problem eftersom inträngningsflödet har tröghet och när kolven rör sig bakåt kompenserar den för returluften. Men vid låga hastigheter leder detta till instabil motordrift, och därför kombineras sådana enheter med hybridsystem eller använder inte Atkinson-cykeln i dessa lägen. Av denna anledning anses naturligt aspirerade ventiler och insugningsventiler konventionellt vara Atkinson-cykeln. Detta är dock inte helt korrekt, eftersom idén att realisera olika grader av kompression och expansion genom att kontrollera ventilöppningsfaserna tillhör Ralph Miller och patenterades 1956. Men hans idé syftar inte till att uppnå högre effektivitet, och sänka kompressionsförhållandet och motsvarande användning av lågoktaniga bränslen i flygplansmotorer. Miller konstruerar system för att stänga insugningsventilen tidigare (Early Intake Valve Closure, EIVC) eller senare (Late Intake Valve Closure, LIVC), samt för att kompensera för bristen på luft eller för att hålla luften tillbaka till insugningsgrenröret, kompressorn är använd.

Det är intressant att notera att den första asymmetriska fasmotorn som körs på en senare, definierad som "Miller-cykelprocessen", skapades av Mercedes-ingenjörer och har använts i den 12-cylindriga kompressormotorn i sportbilen W 163 sedan 1939. innan Ralph Miller patenterade sitt test.

Den första produktionsmodellen som använde Miller-cykeln var 6 Mazda Millenia KJ-ZEM V1994. Inloppsventilen stängs senare och returnerar en del av luften till insugningsgrenarna, med kompressionsförhållandet praktiskt taget reducerat och en Lysholm mekanisk kompressor används för att hålla luften. Således är expansionsförhållandet 15 procent större än kompressionsförhållandet. Förluster orsakade av luftkomprimering från kolven till kompressorn kompenseras av den förbättrade slutliga effektiviteten hos motorn.

Mycket sent och mycket tidigt nära strategier har olika fördelar i olika lägen. Vid låga belastningar har stängning senare fördelen att den ger en bredare öppen gasventil och bibehåller bättre turbulens. När belastningen ökar förskjuts fördelen mot tidigare stängning. Det senare blir emellertid mindre effektivt vid höga hastigheter på grund av otillräcklig fyllningstid och högt tryckfall före och efter ventilen.

Audi och Volkswagen, Mazda och Toyota

För närvarande används liknande processer av Audi och Volkswagen i deras 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) och 1.5 TSI (EA 211 Evo) enheter, nyligen anslutna av den nya 1.0 TSI. De använder dock en förstängande inloppsventilteknik där den expanderande luften kyls efter att ventilen stängts tidigare. Audi och VW kallar processen B-cykeln efter företagets ingenjör Ralph Budak, som förädlade Ralph Millers idéer och tillämpade dem på turboladdade motorer. Med ett kompressionsförhållande på 13: 1 är det faktiska förhållandet cirka 11,7: 1, vilket i sig är extremt högt för en motor med positiv tändning. Huvudrollen i allt detta spelas av den komplexa ventilöppningsmekanismen med variabla faser och slag, som främjar virvel och justerar beroende på förhållandena. I B-cykelmotorer ökas injektionstrycket till 250 bar. Mikrokontroller styr en smidig process med fasbyte och övergång från B-process till normal Otto-cykel under hög belastning. Dessutom använder 1,5- och 1-litersmotorerna turboladdare med variabel geometri med snabb respons. Kyld förkomprimerad luft ger bättre temperaturförhållanden än direkt stark komprimering i en cylinder. Till skillnad från Porsches högteknologiska BorgWarner VTG-turboladdare som används för kraftfullare modeller, är VW: s variabla geometrienheter skapade av samma företag praktiskt taget något modifierade turbiner för dieselmotorer. Detta är möjligt på grund av att den maximala gastemperaturen på grund av allt som beskrivits hittills inte överstiger 880 grader, det vill säga något högre än en dieselmotor, vilket är en indikator på hög effektivitet.

Japanska företag förvirrar standardiseringen av terminologi ännu mer. Till skillnad från andra Mazda Skyactiv -bensinmotorer är Skyactiv G 2.5 T turboladdad och fungerar över ett stort antal laster och varvtal i Miller -cykeln, men Mazda inducerar också en cykel där deras naturligt aspirerade Skyactiv G -enheter fungerar. Toyota använder en 1.2 D4 -T (8NR-FTS) och 2.0 D4-T (8AR-FTS) i sina turbomotorer, men Mazda, å andra sidan, definierar dem som desamma för alla dess naturligt aspirerade motorer för hybrid- och ny generation Dynamic Force-modeller . med atmosfärisk fyllning som "arbete med Atkinson -cykeln". I alla fall är den tekniska filosofin densamma.