0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель миллера

Hyundai Motor представила новое поколение Elantra. Цикл Аткинсона или все таки Миллера?

Здравствуйте, в студии Егор Васильев.

Я по-прежнему нахожусь в genesis lounge на территории Москва сити где можно ознакомиться с современными технологиями мобильности премиального корейского бренда. Впрочем, к новостям. Hyundai Motor представила новое поколение модели Elantra. С учетом современных реалий, мировой дебют компактного седана состоялся в формате онлайн-трансляции из студии The Lot Studios в Западном Голливуде (Калифорния). Размеры автомобиля увеличились, и впервые в истории модель получила гибридный привод. Салон, получивший компоновку под названием «иммерсивный кокон», напоминает кабину самолета. Место водителя отделено от зоны переднего пассажира. Новинка будет предлагаться с двумя бензиновыми атмосферными двигателями: 1.6 мощностью 123 л.с. и 2.0 мощностью 150 л.с. Любопытно, что силовая установка первой в истории гибридной версии Elantra построена на базе четырехцилиндрового двигателя GDI объемом 1,6-литра, работающего по циклу Аткинсона. Электродвигатель с постоянными магнитами выдает 32 кВт энергии от литий-ионно-полимерной батареи емкостью 1,32 кВт·ч, что обеспечивает суммарную отдачу системы в 139 л.с. при 264 Нм крутящего момента.

А что же такое цикл Аткинсона? Тут мы с вами немного углубимся в историю. Считается, что первый классический четырехтактный двигатель был изобретен немцем Николаусом Отто в 1876. И не только изобретен, но и запатентован. Как оказалось позже это привело к интересным и позитивных событиям в зарождающемся мире моторов. Рабочий процесс мотора Отто описывается очень просто: цикл впуска, когда при движении поршня вниз в цилиндр попадает рабочая смесь. Цикл сжатия при котором поршень двигаясь вверх сжимает ее. Рабочий ход, при котором воспламеняющаяся рабочая смесь толкает поршень вниз и цикл выпуска, при котором отработанные газы выводятся из цилиндра. На все это необходимо два оборота коленчатого вала. Мотор хорошо себя показал, но была одна проблема. Патент не позоволял сторонним производителям выпускать свои ДВС. В результате, через 10-ть лет последовал ответ с туманного Альбиона. Англичанин Джеймс Аткинсон предложил несколько иное решение. За счет использования коленчатого вала с системой двух рычагов он сделал первые два такта работы двигателя короче, тем самым снизив механические потери, а два других остались прежними. Двигатель так и остался четырехтактным. И при более высоком КПД обладал и минусами. Прежде всего это касалось сложности конструкции.

Поэтому, в 1947 уже американская инженерная мысль смогла достойно ответить. Ральф Миллер предложил свое видение мотора с циклом Аткинсона. При этом, как и в моторе Отто ход поршня опять стал одинаковым, но с так называемым «Укороченным сжатием». Фактически это происходит благодаря тому, что впускной клапан закрывается уже после того, как на цикле сжатия поршень пошел вверх. И это существенно снижает механические потери. Правда, такая конструкция не любит работы на высоких оборотах из-за снижения наполняемости цилиндров. Так, что сейчас автопроизводители говоря о цикле Аткинсона у своих гибридных моделей все-таки несколько лукавят, поскольку на самом деле речь идет о решении, предложенном господином Миллером.

Новый мотор компании Volkswagen перешёл на цикл Миллера

volkswagen golf gti clubsport s

Изменения в этом двигателе позволили поднять КПД на 10% по сравнению с известным мотором 1.4 TSI (на 125 л.с.), уверяет разработчик.

В Вене на Международном симпозиуме по силовым установкам состоялась премьера нового мотора Фольксвагена — EA211 1.5 TSI evo. В нём нашли применение сразу несколько новаций. Например, он станет первым в мире бензиновым двигателем с турбокомпрессором с изменяемой геометрией на массовых моделях. На конвейер этот агрегат попадёт в конце 2016 года, для начала в двух вариантах форсировки: на 130 и 150 л.с. (максимальный крутящий момент первого — 200 Н•м при 1300−4500 об/мин).

Ключевые особенности агрегата. APS — атмосферное плазменное напыление. Сочетание мелкозернистых порошков и особой техники шлифования создаёт на поверхности цилиндра микроскопические карманы для масла. Масло тут низкой вязкости — 0W20. Для снижения потерь также применено полимерное покрытие первого опорного подшипника коленчатого вала и контролируемый электроникой масляный насос.

В новом моторе фирма применила цикл Миллера, серьёзно влияющий на КПД. Как и в агрегате Audi 2.0 TFSI ultra, тут использован метод раннего закрытия впускного клапана. Среди иных новаций: форсунки для непосредственного впрыска с уменьшенным до 6 мм диаметром наконечника (улучшает условия их размещения в камере сгорания и снижает нежелательный нагрев системы впрыска).

Впервые в мире на EA211 1.5 TSI evo появился турбокомпрессор с электрическим приводом для изменения геометрии. Он лучше, чем предшествующие системы, работает при низких оборотах мотора и откликается на нажатие педали газа на 35% быстрее.

Также в конструкции появились: высокоскоростной гидравлический привод регулировки распределительного вала на впуске с центральным управляющим клапаном и скоростью регулировки фаз до 300° поворота коленчатого вала в секунду; управляемый модуль охлаждения, ускоряющий прогрев (когда охлаждающая жидкость вообще останавливается); оптимизированная рубашка охлаждения. Ещё были изменены размер и расположение интеркулера, что повысило его эффективность. Теперь воздух после компрессора снижает температуру до точки всего на 15 градусов выше температуры окружающей среды.

Немцы особо подчёркивают широкую полку крутящего момента, достигающего максимума уже на низах.

По данным инсайдеров, первым примерит обновку рестайлинговый Golf (его ждём осенью), а потом подтянутся и другие легковушки марки, на которых полуторалитровая «турбочетвёрка» заменит нынешний двигатель 1.4 TSI. Добавим: через некоторое время замена ждёт и дизель 1.6 TDI — его новейшая версия станет тоже полуторалитровой.

Бонус

В феврале мы сообщали, что у самого мощного «джи-ти-ая» скоро появится форсированная и облегчённая версия (условно Clubsport Lightweight). Именно такую машину (вернее, даже два экземпляра) фотошпионы на днях отсняли на Нюрбургринге и его окрестностях. Двухлитровый мотор тут должен быть форсирован до 290 л.с. (как на хот-хэтче Seat Leon Cupra) или даже 300 сил. Сейчас у Клабспорта 265 «постоянных» и 290 в кратковременном режиме.

Читать еще:  Электрическая схема подключения генератора на 406 двигателе

От «простого» Клабспорта эти образцы внешне практически неотличимы, разве что колёсные диски другие.

Фотографы своими глазами видели, что под чёрной наклейкой на пороге (испытатели на секунду позволили её убрать) — буква S. Так что данная версия хэтчбека получит имя Volkswagen Golf GTI Clubsport S.

Дебют автомобиля должен состояться на традиционном фестивале GTI, который откроется на берегу озера Вёртер-Зе 4 мая. И ещё одна новость, на этот раз печальная: в связи с расходами на «дизельгейт» руководство Фольксвагена решило отменить проект Golf R420/400. Освобождённые средства и силы пригодятся при создании «восьмого» Гольфа. volkswagen golf gti clubsport s

Читайте также: Слухи об интересе Volkswagen к Формуле 1 появляются регулярно, и столь же регулярно опровергаются. Но после ограничения расходов и смены регламента на силовые установки в сезоне 2025 года интерес возрастёт, что в интервью BBC подтвердил вице-президент Porsche Motorsport Фриц Энцингер… Фриц Энцингер: «Если Формула 1 перейдёт на углеродно-нейтральное топливо, способное приводить в движение двигатели внутреннего сгорания без воздействия на окружающую среду традиционных ископаемых видов топлива, мы подробно оценим ситуацию в рамках VW Group и обсудим дальнейшие шаги. Porsche и Volkswagen AG отслеживают изменение правил в гоночных сериях по всему миру, в том числе изменение регламента на силовую установку в Формуле 1 в сезоне 2025 года». Сообщается, что в Volkswagen AG провели предварительные переговоры с тремя командами — Red Bull, McLaren и Williams. Источник: F1News

Что такое двигатель миллера

Большие оригиналы
Мало кто задумывается о процессах, происходящих в привычном двигателе внутреннего сгорания. В самом деле, кто вспомнит курс физики уровня класса средней школы? Разве что общие моменты запечатлелись в памяти железно: цилиндры, поршни, четыре такта, впуск и выпуск. Неужели за сто с лишним лет ничего не изменилось? Разумеется, это не совсем так. Усовершенствовались поршневые двигатели, появились и принципиально иные способы заставить вал вращаться.

Помимо прочих заслуг, компания «Мазда» (она же Toyo Cogyo Corp) известна как большой почитатель нетрадиционных решений. Имея изрядный опыт разработки и эксплуатации привычных четырехтактных поршневых двигателей, «Мазда» уделяет большое внимание альтернативным решениям, причем речь идет не о каких-то сугубо экспериментальных технологиях, а о продуктах, устанавливаемых в серийные автомобили. Наиболее известны две разработки: поршневой двигатель с циклом Миллера и роторный двигатель Ванкеля, по отношению к которым стоит отметить, что идеи, лежащие в основе этих моторов, родились не в лабораториях «Мазды», но именно этой компании удалось довести до ума оригинальные инновации. Часто бывает, что вся прогрессивность какой-либо технологии сводится на нет дорогостоящим процессом производства, неэффективностью в составе конечного изделия или еще какими-то причинами. В нашем случае звезды сложились в удачную комбинацию и Миллер с Ванкелем получили путевку в жизнь в качестве узлов автомобилей «Мазда».

Цикл сгорания топливовоздушной смеси в четырехтактном двигателе называется циклом Отто. Но немногие автолюбители знают, что существует усовершенстованный вариант этого цикла — цикл Миллера, и именно «Мазде» удалось построить реально работающий мотор в соответствии с положениями цикла Миллера — этим двигателем в 1993 году оснастили автомобили известные также как Millenia и Этот шестицилиндровый двигатель объемом 2,3 литра оказался первым в мире работающим серийным двигателем Миллера. По сравнению с обычными моторами он развивает момент трехлитрового мотора с расходом горючего, как у двухлитрового. Цикл Миллера более эффективно использует энергию горения топливовоздушной смеси, поэтому мощный мотор получается более компактным и эффективным с точки зрения экологических требований.

Сравнение циклов Отто и Миллера

У маздовского Миллера следующие характеристики: мощность при крутящий момент при — и это было достигнуто в 1993 году при объеме 2,3 литра. За счет чего же это было достигнуто? За счет некоторой непропорциональности тактов. Их длительность различна, поэтому степень сжатия и степень расширения, основные величины, описывающие работу ДВС, оказываются неодинаковыми. Для сравнения, в двигателе Отто продолжительность всех четырех тактов одинакова: впуск, сжатие смеси, рабочий ход поршня, выпуск — и степень сжатия смеси равна степени расширения газов сгорания.

Mazda Xedos 9 с двигателем Миллера

Повышение степени расширения приводит к тому, что поршень способен выполнить большую работу — это существенно повышает КПД двигателя. Но, по логике цикла Отто, степень сжатия также повышается, и здесь существует определенный предел, выше которого сжать смесь невозможно, происходит ее детонация. Напрашивается идеальный вариант: степень расширения увеличить, степень сжатия по возможности снизить, что применительно к циклу Отто невозможно.

«Мазда» сумела побороть это противоречие. В ее двигателе с циклом Миллера понижение степени сжатия достигается путем введения задержки впускного клапана — он остается открытым, а часть смеси возвращается обратно во впускной коллектор. В этом случае сжатие смеси начинается не тогда, когда поршень прошел нижнюю мертвую точку, а в момент, когда им пройдена уже пятая часть пути до верхней мертвой точки. Кроме того, предварительно немного сжатую смесь подает в цилиндр компрессор Лисхолма, некий аналог нагнетателя. Вот так просто преодолевается парадокс: длительность такта сжатия несколько меньше такта расширения, а кроме того, уменьшается температура двигателя и процесс сгорания смести становится намного более чистым.

Еще одна удачная идея «Мазды» — разработка роторно-поршневого двигателя на основе идей, предложенных почти полсотни лет назад инженером Феликсом Ванкелем. Сегодняшние вызывающие восторг спорткары и с характерным «инопланетным» звуком мотора как раз скрывают под капотами роторные двигатели, которые теоретически схожи с обычными поршневыми, но практически — совершенно не от мира сего. Использование роторных двигателей Ванкеля в позволило компании «Мазда» сообщить своему детищу 190 или даже 230 лошадиных сил при объеме двигателя всего лишь 1,3 литра.

Читать еще:  Что такое инжекторный и карбюраторный двигатель разница
Роторный двигатель Феликса Ванкеля

При массе и габаритах в два-три раза меньше, чем у поршневого мотора, роторный двигатель способен развить мощность, примерно равную мощности поршневого, вдвое большего по объему. Эдакий чертик в табакерке, который заслуживает самого пристального внимания. За всю историю автомобилестроения лишь две фирмы в мире умудрились создать работоспособные и не слишком дорогие роторы — это «Мазда» и. ВАЗ.

Mazda RX-7

Функции поршня в роторно-поршневом двигателе выполняет ротор с тремя вершинами, с помощью которого давление сгоревших газов преобразуется во вращательное движение вала. Ротор как бы обкатывается вокруг вала, заставляя последний вращаться, причем ротор совершает движение по сложной кривой, именуемой «эпитрохоида». За один оборот вала ротор поворачивается на 120 градусов, а за полный оборот ротора в каждой из камер, на которую ротор делит неподвижный корпус-статор, происходит полный четырехтактный цикл «впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск».

Интересно, что для этого процесса не требуется газораспределительный механизм, имеются лишь окна впуска и выпуска, которые перекрываются одной из трех вершин ротора. Еще одно неоспоримое преимущество двигателя Ванкеля — гораздо меньшее по сравнению с привычным поршневым мотором количество движущихся частей, что существенно уменьшает вибрацию и мотора, и автомобиля.

Необходимо признать, что сама эффективная сущность такого двигателя вовсе не исключает многих недостатков. Во-первых, это очень высокооборотистые, а значит, и высоконагруженные моторы, которым требуются дополнительные смазка и охлаждение. Например, расход от 500 до 1000 граммов специального минерального масла для Ванкеля — вполне привычное дело, ведь его приходится впрыскивать прямо в камеру сгорания для уменьшения нагрузок (синтетика не подходит из-за повышенной закоксовки отдельных узлов двигателя).

Конструктивый недостаток, пожалуй, единственный: дороговизна производства и ремонта, ведь прецизионные ротор и статор имеют весьма сложную форму, а потому у многих дилеров «Мазды» серьезный гарантийный ремонт таких моторов крайне прост: замена! Трудность еще и в том, что статор должен успешно противостоять температурным деформациям: в отличие от обычного мотора, где теплонагруженная камера сгорания частично охлаждается в фазе впуска и сжатия свежей рабочей смесью, здесь процесс сгорания всегда происходит в одной части двигателя, а впуск — в другой.

Что такое такое степень сжатия двигателя и на что она влияет

От величины сжатия зависит термический КПД двигателя. Но с ростом степени повышается и риск детонации, поэтому при форсировке и капитальном ремонте следует уделить время расчетам. Давайте рассмотрим, как увеличить степень сжатия двигателя, взаимосвязь компрессии и степени, и чем примечателен двигатель цикла Миллера-Аткинсона.

Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?

Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:

  • герметичность цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанного механизма;
  • мощность стартера, состояние АКБ и качество контактов, влияющее на количество оборотов стартера.

Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия

Чем выше степень, тем горячее воздух в конце такта сжатия и тем выше КПД двигателя. Но повышение одного параметра не гарантирует линейное возрастание второго. Наибольший прирост мощности ощущается при повышении степени до 10-11 единиц.

К примеру, увеличив степень сжатия стандартного ВАЗовского мотора с 9.8 до 11, мы в теории получаем прирост термического КПД на 4%. Тест на стенде при этом покажет куда более скромное значение – 2,5%. Повысив степень сжатия того же мотора еще на единицу, мы получим фактическую прибавку в 4.5%. Моментная характеристика возрастет главным образом на низких и средних оборотах. Дальнейшее увеличение степени сжатия без перехода на высокооктановое спортивное топливо и вовсе не даст результат.

Причина такого явления — в детонации, которая возникает в случае слишком высокого пикового давления в камере сгорания. При контакте с разогретым воздухом в таком случае смесь самовоспламеняется еще до момента подачи искры. При этом фронт пламени распространяется со скоростью более 2000 м/с, тогда как значение при нормальном сгорании не превышает 250-300 м/с.

Ударная волна такой силы оказывает разрушительное давление на цилиндры, стенки камеры сгорания, поршни. Также значительно повышается температура выхлопных газов, что приводит к прогоранию днища поршня, клапанов.

Поэтому тюнинг со сжатием следует проводить после точного математического расчета и с прицелом на октановое число бензина.

Основные методы увеличения

  1. Уменьшение толщины ГБЦ, БЦ. С привалочной плоскости головки и блока методом фрезеровки либо шлифовки снимается слой металла и уменьшается объем камеры сгорания.
  2. Установка поршней с выпуклостями. Цель, как и в предыдущем методе – уменьшение объема камеры сгорания.
  3. Увеличение хода поршня за счет установки другого коленчатого вала, шатунов.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Читать еще:  Tci dohc двигатель что это такое

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

  • дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
  • поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
  • регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
  • регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

  • шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

  • траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

Цикл Миллера-Аткинсона

Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.

Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

  • V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
  • С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.

Практический расчет методом проливки

Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).

Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.

Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе , также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.

Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?


Компрессия напрямую зависит не только от понятия степени сжатия двигателя, но и от природы сжимаемого газа и условий в камере сгорания. На практике зависимость этих параметров выливается в формулу Р = Ро*Ɛƴ, где

  • Ро – начальное давление в цилиндре, принимаемое за 1;
  • Ƴ – адиабатический показатель для воздуха. В двигателе внутреннего сгорания при сжатии часть тепла отдается стенкам цилиндра, камеры сгорания; происходит утечка части газа через неплотности, а воздух перемешан с частичками топлива, поэтому процесс считается недиабетическим. Показатель политропы при этом равняется не эталонным 1.4, а приближенным к фактическим 1.2.

Все это значит, что, измерив компрессию, мы можем вычислить показатель степени сжатия двигателя. К примеру, при компрессии 15,8 степень сжатия будет близка к 10 единицам. Чтобы уменьшить погрешность, нужно соблюсти все правила измерения компрессии:

  1. Свечи должны быть выкручены.
  2. Дроссель открыт на 100%.
  3. Отключена подача топлива.
  4. АКБ должна быть полностью заряжена. При этом емкости должно хватать на измерения компрессии во всех котлах.
  5. Стартер должен быть исправен, а на проводах его питания отсутствует значительное падение напряжение из-за окислов.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector