วงจร Atkinson ในทางปฏิบัติ เครื่องยนต์วงจรแอตกินสัน

2025 ผู้เขียน: Erin Ralphs | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-22 21:22

ICE ถูกใช้ในรถยนต์มานานนับศตวรรษ โดยทั่วไป หลักการทำงานไม่ผ่านการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ตั้งแต่เริ่มการผลิต แต่เนื่องจากเครื่องยนต์นี้มีข้อบกพร่องจำนวนมาก วิศวกรจึงไม่หยุดคิดค้นนวัตกรรมเพื่อปรับปรุงมอเตอร์ ลองมาดูหนึ่งในนั้นซึ่งเรียกว่าวงจรแอตกินสัน วันนี้คุณได้ยินว่ามันถูกใช้ในเครื่องบางเครื่อง แต่มันคืออะไรและมันทำให้เครื่องยนต์ดีขึ้นได้อย่างไร

วงจรแอตกินสัน

Nikolaus Otto วิศวกรจากเยอรมนี เสนอวงจรในปี 1876 ประกอบด้วย:

• ทางเข้า;
• บีบอัด;
• stroke;
• ปล่อย

และอีกหนึ่งทศวรรษต่อมา James Atkinson นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษได้พัฒนามันขึ้นมา อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าใจรายละเอียดแล้ว เราก็เรียกวงจรแอตกินสันว่าเดิมได้อย่างสมบูรณ์

เครื่องยนต์สันดาปภายในมีคุณภาพแตกต่างกัน ท้ายที่สุดแล้ว เพลาข้อเหวี่ยงก็มีจุดยึดออฟเซ็ต ดังนั้นการสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทานจะลดลงและอัตราส่วนการอัดจะเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ยังมีระยะการจ่ายก๊าซอื่นๆ สำหรับเครื่องยนต์ทั่วไป ลูกสูบจะปิดทันทีหลังจากผ่านจุดศูนย์กลางตาย วัฏจักร Atkinson มีรูปแบบที่แตกต่างกัน ในที่นี้ ระยะชักจะยาวขึ้นอย่างมาก เนื่องจากวาล์วปิดเพียงครึ่งทางของลูกสูบจนถึงจุดศูนย์กลางตายบน (ตามที่อ็อตโตกล่าวว่ากำลังอัดเกิดขึ้นแล้ว)

ในทางทฤษฎี วัฏจักร Atkinson นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า Otto ประมาณสิบเปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติไม่ได้ใช้งานมาเป็นเวลานานเนื่องจากสามารถทำงานได้ในโหมดการทำงานที่ความเร็วสูงเท่านั้น นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีซูเปอร์ชาร์จเจอร์เชิงกล ซึ่งทั้งหมดนี้บางครั้งเรียกว่า "วงจรแอตกินสัน-มิลเลอร์" อย่างไรก็ตาม มันกลับกลายเป็นว่าเขาสูญเสียข้อดีของการพัฒนาที่เป็นปัญหาไป

ดังนั้น ในรถยนต์นั่ง วงจร Atkinson แบบนี้แทบไม่เคยใช้ในทางปฏิบัติเลย แต่ในรุ่นไฮบริด เช่น Toyota Prius ผู้ผลิตเริ่มใช้งานแม้ในซีรีส์ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการทำงานเฉพาะของเครื่องยนต์ประเภทนี้: ที่ความเร็วต่ำ รถเคลื่อนที่เนื่องจากการลากด้วยไฟฟ้า และเฉพาะในระหว่างการเร่งความเร็วเท่านั้นที่จะเปลี่ยนเป็นหน่วยน้ำมัน

จำหน่ายแก๊ส

เครื่องยนต์วงจร Atkinson ตัวแรกมีกลไกการจ่ายก๊าซขนาดใหญ่ที่ส่งเสียงดังมาก แต่เมื่อต้องขอบคุณการค้นพบของ American Charles Knight แทนที่จะเป็นวาล์วกระตุ้นปกติ พวกเขาเริ่มใช้หลอดพิเศษในรูปแบบของปลอกแขนคู่หนึ่งที่จัดเรียงระหว่างกระบอกสูบกับลูกสูบมอเตอร์เกือบจะหยุดส่งเสียงดัง. อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนการออกแบบที่ใช้ค่อนข้างแพง แต่ในแบรนด์รถยนต์ที่มีชื่อเสียง เจ้าของรถยินดีจ่ายเพื่อความสะดวกสบายดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม ในวัยสามสิบแล้ว การปรับปรุงดังกล่าวถูกยกเลิก เนื่องจากเครื่องยนต์มีอายุสั้น และการบริโภคน้ำมันเบนซินและน้ำมันสูงเกินไป

การพัฒนาเครื่องยนต์ในทิศทางนี้เป็นที่รู้จักกันแม้กระทั่งในปัจจุบัน - บางทีวิศวกรจะสามารถกำจัดข้อบกพร่องของรุ่น Charles Knight และใช้ประโยชน์จากข้อดีเหล่านี้ได้

โมเดลสากลแห่งอนาคต

ปัจจุบัน ผู้ผลิตหลายรายกำลังพัฒนาเครื่องยนต์อเนกประสงค์ ซึ่งจะรวมพลังของหน่วยน้ำมันเบนซิน และการยึดเกาะที่ดีเยี่ยมและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซล

ในเรื่องนี้ ข้อเท็จจริงที่ว่าหน่วยน้ำมันเบนซินที่มีการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงมีอัตราส่วนกำลังอัดสูงประมาณ 13 ถึง 14 หน่วย (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลระดับนี้มากกว่า 17 ถึงสิบเก้าเล็กน้อย) พิสูจน์ให้เห็นถึงขั้นตอนที่ประสบความสำเร็จในเรื่องนี้ ทิศทาง. พวกเขายังทำงานในลักษณะเดียวกับชุดจุดระเบิดด้วยการอัด เฉพาะส่วนผสมที่ใช้งานได้ควรจุดเทียนด้วยเทียน

ในรุ่นทดลอง การบีบอัดจะยิ่งสูงขึ้น - มากถึงสิบห้าหรือสิบหกหน่วย แต่จนถึงจุดไฟเองระดับไม่ถึง แต่หัวเทียนจะดับลงระหว่างการเคลื่อนไหวคงที่ ทำให้เครื่องยนต์เปลี่ยนเป็นโหมดดีเซลและกินน้ำมันน้อยลง

การเผาไหม้ถูกควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปรับเปลี่ยนตามสถานการณ์ภายนอก

ผู้พัฒนาอ้างว่าเครื่องยนต์นี้ประหยัดมาก อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการวิจัยเพียงพอสำหรับการผลิตจำนวนมาก

อัตราการบีบอัดตัวแปร

ตัวชี้วัดสำคัญมาก ท้ายที่สุดแล้ว กำลัง ประสิทธิภาพ และความประหยัดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนการอัดที่สูงโดยตรง โดยธรรมชาติแล้วไม่สามารถเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีกำหนดได้ ดังนั้นในช่วงนี้การพัฒนาจึงหยุดลง มิฉะนั้น อาจเสี่ยงต่อการระเบิด ซึ่งอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้

ตัวบ่งชี้นี้สะท้อนให้เห็นโดยเฉพาะในเครื่องยนต์ที่อัดมากเกินไป ท้ายที่สุดพวกมันก็ร้อนขึ้นอย่างมาก ดังนั้นเปอร์เซ็นต์ของความน่าจะเป็นของการระเบิดจึงสูงขึ้นมากที่นี่ ดังนั้นบางครั้งต้องลดอัตราส่วนการอัดลง ซึ่งแน่นอนว่าจะลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ลง

ตามหลักการแล้ว อัตราการบีบอัดควรเปลี่ยนอย่างราบรื่นขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานและโหลด มีการพัฒนามากมาย แต่ทั้งหมดนั้นซับซ้อนและมีราคาแพงเกินไป

ซ้าบในตำนาน

ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือ Saab ทำได้เมื่อในปี 2000 ได้เปิดตัวเครื่องยนต์ห้าสูบ ซึ่งด้วยปริมาตร 1.6 ลิตร ผลิตม้าได้ประมาณสองร้อยยี่สิบห้าตัว ความสำเร็จนี้ยังดูเหมือนเหลือเชื่อในวันนี้

เครื่องยนต์แบ่งออกเป็นสองส่วน โดยชิ้นส่วนต่างๆ จะเชื่อมต่อกันในลักษณะบานพับ เพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบ และลูกสูบอยู่ด้านล่าง และกระบอกสูบพร้อมหัวจะอยู่ที่ด้านบน ไดรฟ์ไฮดรอลิกสามารถเอียงโมโนบล็อกด้วยกระบอกสูบและหัวได้ ซึ่งจะเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดเมื่อเปิดคอมเพรสเซอร์ของไดรฟ์ แม้จะมีประสิทธิภาพทั้งหมดการพัฒนายังต้องล่าช้าเนื่องจากต้นทุนการก่อสร้างสูง

ง่ายและเข้าถึงได้มากขึ้น

ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าเครื่องยนต์วงจร Atkinson มีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลไกของมอเตอร์ในอนาคต ดูเหมือนว่าการปรับปรุงซึ่งแยกจากกัน ในที่สุดจะทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในไปสู่โหมดการทำงานที่เหมาะสมที่สุด