Мотор. Разлике између Отоа и Аткинсоновог циклуса
Већ неко време, термин „Еткинсонов мотор економског циклуса“ постаје све чешћи. Шта је овај циклус и зашто смањује потрошњу горива?
Најчешћи четворотактни бензински мотори данас раде на такозваном Оттовом циклусу, који је крајем КСВИИИ века развио немачки проналазач Николаус Ото, дизајнер једног од првих успешних клипних мотора са унутрашњим сагоревањем. Суштину овог циклуса чине четири такта изведена у два обртаја радилице: усисни ход, ход компресије, радни ход и издувни ход.
На почетку усисног хода отвара се усисни вентил кроз који се увлачењем клипа увлачи мешавина ваздуха и горива из усисне гране. Пре почетка такта компресије, усисни вентил се затвара и клип који се враћа у главу сабија смешу. Када клип достигне свој вршни положај, смеша се запали електричном варницом. Настали врући издувни гасови се шире и потискују клип, преносећи му енергију, а када је клип што је могуће даље од главе, издувни вентил се отвара. Ход издувних гасова почиње тако што повратни клип гура издувне гасове из цилиндра у издувни разводник.
Нажалост, не користи се сва енергија у издувним гасовима током снаге за гурање клипа (и, кроз клипњачу, за ротацију радилице). Још увек су под високим притиском када се вентил за издисај отвори на почетку издисајног удара. О овоме можемо сазнати када чујемо буку аутомобила са поквареним пригушивачем – она је узрокована ослобађањем енергије у ваздух. Због тога су традиционални бензински мотори ефикасни само око 35 процената. Када би било могуће повећати ход клипа у радном ходу и искористити ову енергију ...
Ова идеја је дошла до енглеског проналазача Џејмса Аткинсона. Године 1882. дизајнирао је мотор у коме је, захваљујући сложеном систему потискивача који повезују клипове са радилицом, радни ход био дужи од такта компресије. Као резултат тога, на почетку издувног удара, притисак издувних гасова је био скоро једнак атмосферском притиску, а њихова енергија је у потпуности искоришћена.
Уредништво препоручује:
Плоче. Возачи чекају револуцију?
Домаћи начини зимске вожње
Поуздана беба за мало новца
Па зашто се Аткинсонова идеја није користила шире, и зашто мотори са унутрашњим сагоревањем користе мање ефикасан Отто циклус више од једног века? Постоје два разлога: један је сложеност Аткинсоновог мотора, а други - и што је још важније - што мање снаге добија од јединице запремине.
Међутим, како се све више пажње поклањало потрошњи горива и утицају моторизације на животну средину, остала је упамћена висока ефикасност Аткинсоновог мотора, посебно при средњим брзинама. Његов концепт се показао као одлично решење, посебно код хибридних возила, у којима електромотор надокнађује недостатак снаге, посебно потребне при стартовању и убрзању.
Због тога је модификовани мотор Аткинсоновог циклуса коришћен у првом масовно произведеном хибридном аутомобилу, Тојоти Пријус, а затим иу свим осталим Тојотиним и Лексусовим хибридима.
Шта је модификовани Аткинсонов циклус? Ово паметно решење учинило је да Тоиотин мотор задржи класичан, једноставан дизајн конвенционалних четворотактних мотора, а клип прелази исту удаљеност при сваком такту, ефективни ход је дужи од хода компресије.
У ствари, треба рећи другачије: ефективни циклус компресије је краћи од радног циклуса. Ово се постиже одлагањем затварања усисног вентила, који се затвара убрзо након почетка такта компресије. Тако се део мешавине ваздух-гориво враћа у усисну грану. Ово има две последице: количина издувних гасова произведених при сагоревању је мања и може се у потпуности проширити пре почетка издувног такта, преносећи сву енергију на клип, а мање енергије је потребно за сабијање мање смеше, што смањује унутрашње губитке мотора. Користећи ово и друга решења, погонски мотор Тоиоте Приус четврте генерације успео је да постигне термичку ефикасност од чак 41 одсто, што је раније било доступно само за дизел моторе.
Лепота решења је у томе што кашњење у затварању усисних вентила не захтева велике структурне промене - довољно је користити електронски контролисан механизам за промену времена вентила.
И ако јесте, зашто не и обрнуто? И наравно; природно! Мотори са варијабилним радним циклусом се производе већ неко време. Када је потражња за снагом ниска, као на пример када се вози на опуштеним путевима, мотор ради по Аткинсоновом циклусу за ниску потрошњу горива. А када су потребне најбоље перформансе - од фарова или претицања - пребацује се на Отто циклус, користећи сву доступну динамику. Овај 1,2-литарски турбо мотор са директним убризгавањем се користи у Тоиоти Аурис и новом Тоиота Ц-ХР градском СУВ-у, на пример. Исти дволитарски мотор се користи на Лекус ИС 200т, ГС 200т, НКС 200т, РКС 200т и РЦ 200т.
