Atkinson, Miller, proces B-cyklu: co to ve skutečnosti znamená

Turbodmychadla VTG v motorech VW jsou ve skutečnosti upravené dieselové jednotky.

Atkinsonovy a Millerovy cykly jsou vždy spojeny se zvýšenou účinností, ale často mezi nimi není rozdíl. Možná to nedává smysl, protože obě změny vycházejí ze základní filozofie – vytvoření různých kompresních a expanzních poměrů u čtyřdobého benzínového motoru. Vzhledem k tomu, že tyto parametry jsou u běžného motoru geometricky shodné, benzinová jednotka trpí nebezpečím klepání paliva, které vyžaduje snížení kompresního poměru. Pokud by však bylo možné jakýmkoli způsobem dosáhnout vyššího expanzního poměru, vedlo by to k vyšší úrovni "vytlačení" energie expandujících plynů a zvýšilo by se účinnost motoru. Je zajímavé poznamenat, že čistě historicky ani James Atkinson ani Ralph Miller nevytvářeli své koncepty při hledání efektivity. V roce 1887 Atkinson také vyvinul patentovaný složitý klikový mechanismus skládající se z několika prvků (podobnosti lze dnes najít u motoru Infiniti VC Turbo), který měl zabránit Ottovým patentům. Výsledkem složité kinematiky je realizace čtyřdobého cyklu během jedné otáčky motoru a dalšího zdvihu pístu při kompresi a expanzi. O mnoho desetiletí později bude tento proces probíhat tak, že sací ventil zůstane otevřený po delší dobu a téměř bez výjimky se používá v motorech v kombinaci s konvenčními hybridními pohonnými jednotkami (bez možnosti externího elektrického dobíjení), jako jsou například vozy Toyota. a Honda. Při středních až vysokých rychlostech to není problém, protože vnikající proud má setrvačnost a při pohybu pístu dozadu kompenzuje vracený vzduch. V nízkých otáčkách to však vede k nestabilnímu chodu motoru, a proto se takové agregáty kombinují s hybridními systémy nebo v těchto režimech nevyužívají Atkinsonův cyklus. Z tohoto důvodu jsou přirozeně nasávané a sací ventily konvenčně považovány za Atkinsonův cyklus. To však není zcela správné, protože myšlenka realizovat různé stupně komprese a expanze řízením fází otevírání ventilů patří Ralphu Millerovi a byla patentována v roce 1956. Jeho myšlenka však nesměřuje k dosažení vyšší účinnosti a snížení kompresního poměru a tomu odpovídajícímu použití nízkooktanových paliv v leteckých motorech. Miller navrhuje systémy pro uzavření sacího ventilu dříve (Early Intake Valve Closesure, EIVC) nebo později (Late Intake Valve Closure, LIVC), jakož i pro kompenzaci nedostatku vzduchu nebo pro udržení vzduchu vracejícího se do sacího potrubí, kompresor se používá.

Je zajímavé poznamenat, že první takový asymetrický fázový motor běžící na novějším, definovaném jako „proces Millerova cyklu“, byl vytvořen inženýry Mercedes a byl použit v 12válcovém kompresorovém motoru sportovního vozu W 163 od roku 1939. než si Ralph Miller nechal svůj test patentovat.

Prvním sériovým modelem využívajícím Millerův cyklus byla Mazda Millenia KJ-ZEM V6 z roku 1994. Sací ventil se uzavře později a vrací část vzduchu do sacího potrubí s prakticky sníženým kompresním poměrem. K zadržení vzduchu se používá mechanický kompresor Lysholm. Expanzní poměr je tedy o 15 procent větší než kompresní poměr. Ztráty způsobené kompresí vzduchu od pístu ke kompresoru jsou kompenzovány zlepšenou konečnou účinností motoru.

Velmi pozdní a velmi brzy blízké strategie mají v různých režimech různé výhody. Při nízkém zatížení má pozdější zavírání tu výhodu, že poskytuje širší otevřený plyn a udržuje lepší turbulenci. Jak se zatížení zvyšuje, výhoda se posune k dřívějšímu uzavření. Ten se však stává méně účinným při vysokých rychlostech kvůli nedostatečné době plnění a vysokému poklesu tlaku před a za ventilem.

Audi a Volkswagen, Mazda a Toyota

V současné době podobné procesy používají Audi a Volkswagen u zařízení 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) a 1.5 TSI (EA 211 Evo), ke kterým nedávno přibyl nový 1.0 TSI. Používají však technologii před zavíracího sacího ventilu, ve které se rozpínající vzduch ochlazuje poté, co se ventil dříve zavře. Audi a VW nazývají tento proces B-cyklem podle inženýra společnosti Ralpha Budaka, který upřesnil myšlenky Ralpha Millera a aplikoval je na přeplňované motory. Při kompresním poměru 13: 1 je skutečný poměr asi 11,7: 1, což je samo o sobě extrémně vysoké na zážehový motor. Hlavní roli v tom všem hraje komplexní mechanismus otevírání ventilů s proměnnými fázemi a zdvihem, který podporuje vír a přizpůsobuje se podmínkám. U motorů B-cyklu je vstřikovací tlak zvýšen na 250 barů. Mikrokontroléry řídí plynulý proces fázové změny a přechodu z B-procesu do normálního Ottova cyklu při vysokém zatížení. Motory 1,5 a 1 litr navíc používají turbodmychadla s variabilní geometrií s rychlou reakcí. Chlazený předstlačený vzduch poskytuje lepší teplotní podmínky než přímé silné stlačení ve válci. Na rozdíl od high-tech turbodmychadel BorgWarner VTG společnosti Porsche používaných pro výkonnější modely jsou jednotky variabilní geometrie VW vytvořené stejnou společností prakticky mírně upravenými turbínami pro vznětové motory. To je možné díky skutečnosti, že kvůli všemu, co bylo dosud popsáno, maximální teplota plynu nepřesahuje 880 stupňů, to znamená o něco vyšší než u vznětového motoru, což je ukazatelem vysoké účinnosti.

Japonské společnosti standardizaci terminologie ještě více pletou. Na rozdíl od jiných benzínových motorů Mazda Skyactiv je Skyactiv G 2.5 T přeplňovaný turbodmychadlem a pracuje v Millerově cyklu v širokém rozsahu zátěží a otáček, ale Mazda také vyvolává cyklus, ve kterém pracují jejich atmosféricky plněné jednotky Skyactiv G. Toyota používá 1.2 D4 -T (8NR-FTS) a 2.0 D4-T (8AR-FTS) ve svých turbo motorech, ale Mazda je naopak definuje jako stejné pro všechny své atmosférické motory pro hybridní a novou generaci modelů Dynamic Force . s atmosférickým plněním jako „prací na Atkinsonově cyklu“. Technická filozofie je ve všech případech stejná.