Il ciclo di Atkinson in pratica. Motore a ciclo Atkinson

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:05

ICE sono stati usati nelle automobili per un secolo. In generale, il loro principio di funzionamento non ha subito grosse modifiche dall'inizio della produzione. Ma poiché questo motore ha un gran numero di carenze, gli ingegneri non smettono di inventare innovazioni per migliorare il motore. Passiamo a uno di loro, che è chiamato il ciclo di Atkinson. Oggi puoi sentire che è usato in alcune macchine. Ma cos'è e come migliora il motore?

Ciclo di Atkinson

Nikolaus Otto, un ingegnere tedesco, propose nel 1876 un ciclo composto da:

• ingresso;
• compressione;
• corsa;
• rilascio.

E un decennio dopo, l'inventore inglese James Atkinson lo sviluppò. Tuttavia, dopo aver compreso i dettagli, possiamo definire il ciclo di Atkinson completamente originale.

I motori a combustione interna sono qualitativamente diversi. Dopotutto, l'albero motore ha punti di montaggio sfalsati, in modo da ridurre la perdita di energia per attrito e aumentare il rapporto di compressione.

Ha anche altre fasi di distribuzione del gas. Su un motore convenzionale, il pistone si chiude immediatamente dopo aver superato il punto morto. Il ciclo di Atkinson ha uno schema diverso. Qui la corsa è significativamente più lunga, poiché la valvola chiude solo a metà del pistone fino al punto morto superiore (dove, secondo Otto, la compressione è già in atto).

Teoricamente, il ciclo di Atkinson è circa il dieci percento più efficiente di quello di Otto. Tuttavia, per molto tempo non è stato utilizzato nella pratica a causa del fatto che è in grado di funzionare nella modalità operativa solo ad alte velocità. Inoltre, è necessario un compressore meccanico, con il quale tutto questo viene talvolta chiamato "ciclo Atkinson-Miller". Tuttavia, si è scoperto che con lui i vantaggi dello sviluppo in questione erano andati perduti.

Pertanto, nelle autovetture, un simile ciclo Atkinson non è stato quasi mai utilizzato nella pratica. Ma nei modelli ibridi, come la Toyota Prius, i produttori iniziarono a usarla anche in serie. Ciò è diventato possibile grazie al funzionamento specifico di questi tipi di motori: a bassa velocità, l'auto si muove grazie alla trazione elettrica e solo durante l'accelerazione passa a un'unità a benzina.

Distribuzione del gas

Il primo motore a ciclo Atkinson aveva un ingombrante meccanismo di distribuzione del gas che faceva molto rumore. Ma quando, grazie alla scoperta dell'americano Charles Knight, al posto delle solite valvole azionate, iniziarono ad utilizzare speciali bobine a forma di coppia di manicotti che erano disposte tra il cilindro e il pistone, il motore quasi smise di fare rumore. Tuttavia, la complessitàil design utilizzato era piuttosto costoso, ma nei marchi automobilistici prestigiosi, i proprietari di auto erano disposti a pagare per tale comodità.

Tuttavia, già negli anni Trenta, tale miglioramento fu abbandonato, perché i motori avevano vita breve e il consumo di benzina e olio era troppo elevato.

Gli sviluppi del motore in questa direzione sono noti ancora oggi - forse gli ingegneri saranno in grado di eliminare le carenze del modello Charles Knight e trarne vantaggio.

Modello universale del futuro

Attualmente, molti produttori stanno sviluppando motori universali, che uniranno la potenza delle unità a benzina e l'eccellente trazione ed efficienza dei motori diesel.

A questo proposito, il fatto che le unità a benzina con iniezione diretta di carburante abbiano raggiunto un rapporto di compressione elevato da circa tredici a quattordici unità (per i motori diesel questo livello è poco più di diciassette a diciannove) si rivela un passo vincente in questo direzione. Funzionano anche allo stesso modo delle unità di accensione a compressione. Solo la miscela di lavoro dovrebbe essere incendiata artificialmente con una candela.

Nei modelli sperimentali, la compressione è ancora più alta, fino a quindici o sedici unità. Ma fino all'autoaccensione, il livello non raggiunge. Invece, la candela si spegne durante il movimento costante, consentendo al motore di passare a una modalità simile al diesel e consumare meno carburante.

La combustione è controllata dall'elettronica, che effettua regolazioni a seconda delle circostanze esterne.

Gli sviluppatori lo affermanoquesto motore è molto economico. Tuttavia, non è stata fatta abbastanza ricerca per la produzione di massa.

Rapporto di compressione variabile

L'indicatore è molto importante. Dopotutto, potenza, efficienza ed economia dipendono direttamente da un elevato rapporto di compressione. Naturalmente, non può essere aumentato indefinitamente. Pertanto, da qualche tempo, lo sviluppo si è fermato. In caso contrario, c'era il rischio di detonazione, che poteva causare danni al motore.

Questo indicatore si riflette soprattutto nei motori sovralimentati. Dopotutto, si riscaldano più fortemente e quindi la percentuale della probabilità di detonazione è molto più alta qui. Pertanto, il rapporto di compressione a volte deve essere ridotto, il che, ovviamente, riduce l'efficienza del motore.

Idealmente, il rapporto di compressione dovrebbe cambiare in modo graduale a seconda della modalità operativa e del carico. Ci sono stati molti sviluppi, ma sono tutti troppo complicati e costosi.

Leggendario Saab

I migliori risultati sono stati raggiunti da Saab quando nel 2000 ha rilasciato un motore a cinque cilindri, che, con 1,6 litri di volume, ha prodotto circa duecentoventicinque cavalli. Questo risultato sembra incredibile ancora oggi.

Il motore è diviso in due, dove le parti sono collegate tra loro in modo incernierato. L'albero motore, le bielle e i pistoni si trovano in basso e i cilindri con le teste si trovano in alto. L'azionamento idraulico è in grado di inclinare il monoblocco con cilindri e testate, modificando il rapporto di compressione all'accensione del compressore di azionamento. Nonostante tutta l'efficacia,anche lo sviluppo ha dovuto essere ritardato a causa dell' alto costo di costruzione.

Più facile e più accessibile

Quindi, possiamo concludere che il motore a ciclo Atkinson ha svolto un ruolo significativo nel miglioramento del meccanismo del motore in futuro. Sembra che i miglioramenti, basati l'uno sull' altro, porteranno finalmente il motore a combustione interna alla modalità di funzionamento ottimale.