Как устроен двигатель, работающий по циклу Аткинсона

Традиционный автомобильный двигатель внутреннего сгорания работает в 4-тактном режиме.

Сейчас на гибридных автомобилях используют идею, которую Джеймс Аткинсон предложил аж в 1886 году. Что же такое цикл Аткинсона? Основное отличие, относительно обычной 4-тактной работы двигателя – это изменение продолжительности этих тактов. В традиционном двигателе все 4 такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) одинаковы. Сэр Аткинсон сделал 2 первых такта короче, а 2 других длиннее и реализовал это за счет изменения длины ходов поршней. Считается, что его модификация двигателя была производительней традиционной на 10%. В то время его изобретение не нашло широкого применения, т.к. обладало массой недостатков, основным из которых явилась сложность этого изобретения – соединение поршней посредством оригинального кривошипно-шатунного механизма.

Цикл Аткинсона

Позднее в 1947 году американский инженер Ральф Миллер смог решить эту задачу по-другому. Такт сжатие был сокращен посредством внесения изменений в работу клапанов.

Обычно на впуске открывается впускной клапан, и к наступлению такта сжатие он уже закрыт. Но в цикле Миллера впускной клапан продолжает находиться в открытом положении некоторую часть такта сжатие. Таким образом, часть смеси удаляется из камеры сгорания, само сжатие начинается позже и соответственно его степень оказывается ниже. В сравнении с тактом сжатие, такты рабочий ход и выпуск оказываются продолжительнее. Именно они и несут в себе КПД двигателя. Рабочий ход создает силу для движения, а затянувшийся выпуск лучше сохраняет энергию выхлопных газов.

Второй такт условно разделился на 2. Такую схему иногда называют пятитактным двигателем. В первой части (слева) впускной клапан открыт и происходит вытеснение смеси, затем он закрывается (справа) и только тогда происходит компрессия

Выводы:

+ смесь сгорает с большим КПД

+ двигатель прогревается быстрее, т.к. выхлопные газы дольше остаются в цилиндре

+ меньше вредных выбросов в атмосферу

+ меньший расход топлива, т.к. часть смеси выталкивается из цилиндра на такте сжатие

- это же приводит к небольшой потере максимальной мощности, относительно традиционного ДВС

- небольшой момент на малых оборотах

Последний пункт компенсируется тяговитым электродвигателем, в паре с которым и трудится сегодня двигатель работающий по циклу Аткинсона. Большинство гибридов агрегатируется именно таким ДВС. Несмотря на то, как реализована в XXI веке работа этого двигателя, название он носит именно в честь своего первооткрывателя из XIX века – Джеймса Аткинсона.