U mutore. Differenze trà i cicli Otto è Atkinson

Dapoi qualchì tempu, u terminu "motore di ciclu economicu Atkinson" hè diventatu sempri più cumuni. Chì ghjè stu ciculu è perchè riduce u cunsumu di carburante?

I motori di gasoline di quattru tempi più cumuni operanu oghje nantu à u ciculu chjamatu Otto, sviluppatu à a fine di u seculu XNUMX da l'inventore tedescu Nikolaus Otto, u designer di unu di i primi mutori di cumbugliu internu riesciuti. L'essenza di stu ciculu hè custituitu da quattru colpi eseguiti in duie rivoluzioni di u crankshaft: a corsa di aspirazione, a corsa di compressione, a corsa di travagliu è a corsa di scarico.

À l'iniziu di a corsa di ingressu, a valvula di ingressu si apre, attraversu quale a mistura aria-carburante hè attirata da u manifold d'admission retracting the piston. Prima di l'iniziu di u colpu di compressione, a vàlvula d'ingesta si chjude è u pistone chì torna à a testa cumpressa a mistura. Quandu u pistone righjunghji a so pusizioni piccu, a mistura hè ignitu da una scintilla elettrica. I gasi di scarico caldi risultanti si allarganu è spinghjenu u pistone, trasferendu a so energia à ellu, è quandu u pistone hè u più luntanu pussibule da a testa, a valvula di scarico si apre. A corsa di scarico principia cù u pistone di ritornu chì spinge i gasi di scarico fora di u cilindru è in u manifold di scarico.

Sfurtunatamente, micca tutta l'energia in i gasi d'escapamentu hè aduprata durante u colpu di forza per spinghje u pistone (è, attraversu a biela di cunnessione, per rotà u crankshaft). Sò sempre sottu pressione alta quandu a valvula exhalation si apre à l'iniziu di u colpu d'exhalation. Pudemu amparà nantu à questu quandu avemu intesu u rumore fattu da una vittura cù un muffler rottu - hè causatu da a liberazione di energia in l'aria. Hè per quessa chì i motori tradiziunali di benzina sò solu circa 35 per centu efficaci. S'ellu era pussibule aumentà a corsa di u pistone in u colpu di travagliu è aduprà sta energia ...

Sta idea hè vinuta à l'inventore inglese James Atkinson. In u 1882, hà designatu un mutore in u quale, grazia à un sistema cumplessu di pushers chì culliganu i pistoni à u crankshaft, a corsa di forza era più longa cà a corsa di compressione. In u risultatu, à l'iniziu di u colpu di scarico, a prissioni di i gasi di u gasu era quasi uguali à a pressione atmosferica, è a so energia hè stata utilizata.

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Allora perchè l'idea d'Atkinson ùn hè stata aduprata più largamente, è perchè i mutori di combustione interna anu utilizatu u ciculu Otto menu efficiente per più di un seculu? Ci hè dui motivi: unu hè a cumplessità di u mutore Atkinson, è l'altru - è più impurtante - u menu putere chì riceve da una unità di spustamentu.

In ogni casu, cum'è più è più attente hè stata pagata à u cunsumu di carburante è l'impattu di a motorizazione nantu à l'ambiente, l'alta efficienza di u mutore Atkinson hè stata ricurdata, soprattuttu à e vitezza media. U so cuncettu hà dimustratu per esse una suluzione eccellente, soprattuttu in i veiculi hibridi, in quale u mutore elettricu cumpensa a mancanza di putenza, soprattuttu necessariu quandu partenu è accelerà.

Hè per quessa chì u mutore di ciclu Atkinson mudificatu hè stata utilizata in a prima vittura hibrida prodotta in massa, u Toyota Prius, è dopu in tutti l'altri ibridi Toyota è Lexus.

Chì ghjè un ciculu Atkinson mudificatu? Sta suluzione intelligente hà fattu u mutore Toyota mantene u disignu classicu è simplice di i motori convenzionali di quattru tempi, è u pistone viaghja a listessa distanza in ogni colpu, a corsa effettiva hè più longa di a corsa di compressione.

In fatti, si deve esse dettu differente: u ciclu di cumpressione efficaci hè più cortu cà u ciclu di travagliu. Questu hè ottenutu da ritardà a chjusura di a valvula di intake, chì chjude pocu dopu à l'iniziu di u colpu di compressione. Cusì, una parte di a mistura aria-carburante hè tornata à u manifold d'admission. Questu hà duie cunsequenze: a quantità di gasi di scarico pruduciutu quandu hè brusgiatu hè più chjuca è hè capaci di espansione cumplettamente prima di l'iniziu di u colpu di scarico, trasferendu tutta l'energia à u pistone, è menu energia hè necessaria per cumpressà menu mistura, chì riduce a perdita interna di u mutore. Utilizendu questa è altre soluzioni, u mutore di propulsione Toyota Prius di quarta generazione hà sappiutu ottene una efficienza termica di quant'è 41 per centu, prima dispunibule solu da i motori diesel.

A bellezza di a suluzione hè chì u ritardu in a chjusura di e vàlvule d'admission ùn hà micca bisognu di grandi cambiamenti strutturali - hè abbastanza à utilizà un mecanismu cuntrullatu elettronicamente per cambià u timing di a valvula.

È s'ellu hè cusì, perchè micca vice versa ? Ebbè, sicuru; naturalmente! I motori di ciclu di duty variabile sò stati pruduciuti per qualchì tempu. Quandu a dumanda di putenza hè bassa, cum'è quandu guidate in strade tranquille, u mutore opera nantu à u ciculu Atkinson per u cunsumu di carburante bassu. È quandu u megliu rendimentu hè necessariu - da i fari o di sorpassu - passa à u ciclu Otto, utilizendu tutte e dinamiche dispunibili. Stu mutore di iniezione diretta turbocharged di 1,2 litri hè utilizatu, per esempiu, in u Toyota Auris è u novu SUV di cità Toyota C-HR. U listessu mutore di dui litri hè utilizatu nantu à u Lexus IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t è RC 200t.