De Atkinson-cyclus is een thermodynamische cyclus die in benzinemotoren wordt gebruikt om de brandstofefficiëntie te verbeteren. Het werd eind 19e eeuw ontwikkeld door James Atkinson en wordt vaak gebruikt in hybride voertuigen. In tegenstelling tot de traditionele Otto Cycle is de Atkinson-cyclus heeft een langere expansieslag, wat een volledigere verbranding van het brandstof-luchtmengsel mogelijk maakt. Dit resulteert in een hoger thermisch rendement en een lager brandstofverbruik. De Atkinson-cyclus wordt bereikt door het sluiten van de inlaatklep te vertragen, waardoor een deel van de inlaatlading terug in het inlaatspruitstuk wordt geduwd. Deze cyclus is bijzonder effectief bij toepassingen met lage snelheid en hoog koppel.
Key Takeaways
| Atkinson-cyclus in benzinemotoren | |
|---|---|
| 1 | Verbetert de brandstofefficiëntie |
| 2 | Ontwikkeld door James Atkinson |
| 3 | Langere expansieslag |
| 4 | Hoger thermisch rendement |
| 5 | Een lager brandstofverbruik |
| 6 | Effectief bij toepassingen met lage snelheid en hoog koppel |
De Atkinson-cyclus begrijpen
De Atkinson-cyclus is een thermodynamische cyclus die in benzinemotoren wordt gebruikt om de motorefficiëntie te verbeteren. Het is vernoemd naar James Atkinson, die zich als eerste ontwikkelde deze cyclus in de late 19e eeuw. De Atkinson-cyclus is dat wel een alternatief naar hoe vaker gebruikt Otto Cyclus in viertaktmotoren.
Het basisprincipe van de Atkinson-cyclus
De Atkinson-cyclus verschilt van de Otto Cyclus wat betreft kleptiming. In de Atkinson-cyclus blijft de inlaatklep open een langere looptijd in vergelijking tot de compressie hartinfarct. Dit resulteert in een verminderde effectieve compressieverhouding, wat leidt tot een verbeterde brandstofefficiëntie.
Begrijpen dit principe, laten we nemen onder de loep bij de vier slagen van de Atkinson-cyclus: inlaat, compressie, kracht en uitlaat.
Inlaatslag: Tijdens de inlaatslag beweegt de zuiger naar beneden, waardoor er lucht ontstaat een vacuüm in de cilinder. De inlaatklep gaat open, waardoor het lucht-brandstofmengsel de cilinder kan binnendringen.
Compressieslag: In de compressie Bij een slag beweegt de zuiger naar boven, waardoor het lucht-brandstofmengsel wordt gecomprimeerd. Echter, in de Atkinson-cyclus de compressie slag is korter dan in de Otto Cyclus, wat resulteert in een lagere compressieverhouding.
Krachtslag:: De krachtslag is waar de verbranding van het lucht-brandstofmengsel ontstaat. De bougie ontsteekt het mengsel, waardoor een snelle expansie van gassen ontstaat. Deze uitbreiding duwt de zuiger naar beneden en genereert kracht.
Uitlaatslag: Ten slotte beweegt de zuiger tijdens de uitlaatslag omhoog en duwt de uitlaatgassen uit de cilinder via de geopende uitlaatklep.
Het belangrijkste verschil: in de Atkinson-cyclus ligt in de kleptiming. Door de inlaatklep open te houden een langere looptijd, de compressie De slag wordt verkort, waardoor de effectieve compressieverhouding afneemt. Dit maakt het mogelijk meer uitbreiding van gassen tijdens de kracht beroerte, resulterend in verbeterde motorefficiëntie.
De componenten van de Atkinson-cyclus
Om de Atkinson-cyclus in te voeren een benzinemotor, bepaalde componenten en mechanismen zijn vereist. Laten we nemen een kijkje bij sommige van deze componenten:
Variabele kleptiming: Variabele kleptiming (VVT) is een mechanisme dat controleert de timing van de inlaat- en uitlaatkleppen. Het maakt het mogelijk de aanpassing van kleptiming gebaseerd op motor snelheid en laad omstandigheden. In de Atkinson-cyclus is VVT cruciaal om dit te bereiken de gewenste klep overlap.
Door te combineren variabele kleptiming en klep overlap, optimaliseert de Atkinson-cyclus de inname en uitlaat processen, waardoor de verbrandingsefficiëntie en het brandstofverbruik worden verbeterd.
Atkinson-cyclusefficiëntie versus Otto-cyclusefficiëntie
De Atkinson-cyclus biedt een verbeterd brandstofverbruik in vergelijking met de Otto Cyclus. Dit komt vooral door de verminderde effectieve compressieverhouding in de Atkinson-cyclus. Door er een paar op te offeren vermogen, bereikt de Atkinson-cyclus hoger thermische efficiëntie.
Het is echter belangrijk op te merken dat de Atkinson-cyclus niet geschikt is voor alle toepassingen. Het wordt veel toegepast in hybride voertuigen, waarbij de elektromotor dit kan compenseren de verlaagde vermogen. in traditionele benzinemotoren Otto Cyclus wordt nog steeds veel gebruikt vanwege het is hoger vermogen.
De evolutie van Atkinson-cyclusmotoren
De oorsprong van Atkinson-cyclusmotoren
De Atkinson Cycle-motor is dat wel een type of verbrandingsmotor dat voor het eerst werd ontwikkeld door James Atkinson aan het einde van de 19e eeuw. Atkinson was dat wel een Engelse ingenieur die probeerden de efficiëntie van te verbeteren de traditionele viertaktmotor, ook gekend als de Otto Cyclus machine. De Atkinson Cycle-motor presteert hogere efficiëntie door de kleptiming te optimaliseren om te optimaliseren de kracht beroerte en verminderen energieverliezen gedurende de andere slagen of de motorcyclus.
In een traditionele viertaktmotor zijn de vier slagen inlaat, compressie, vermogen en uitlaat. Tijdens de kracht beroerte, de brandstof-lucht mengsel wordt ontstoken en zet uit, waardoor er iets ontstaat de kracht die de motor aandrijft. Echter, een aanzienlijk deel of de energie geproduceerd tijdens de kracht beroerte gaat verloren tijdens de andere slagen door de compressie en uitzetting van het lucht-brandstofmengsel.
Om aan te pakken deze kwestie, Atkinson introduceerde een langere expansieslag en een kortere compressieslag in zijn motor ontwerp. Dit werd bereikt door de inlaatklep een gedeelte van de tijd open te houden de compressie slag en de uitlaatklep open gedurende een deel van de inlaatslag. Door dit te doen, maakt de Atkinson Cycle-motor dit mogelijk een grotere expansie van het lucht-brandstofmengsel, wat resulteert in een verbeterde efficiëntie.
De overgang van diesel- naar benzinemotoren
Aanvankelijk werden Atkinson Cycle-motoren voornamelijk gebruikt in stationaire toepassingen, zoals generatoren en pompen. Echter, met de vooruitgang in de technologie en de toenemende vraag For zuinigere voertuigen, de gevonden Atkinson Cycle-motor zijn weg in de auto-industrie.
Eén belangrijke ontwikkeling was de overgang van diesel- tot benzinemotoren. Diesel motoren staan bekend om hun hoge efficiëntie, maar ze hebben bepaalde beperkingen als het gaat om emissies en verfijning. Benzinemotoren, aan de andere kant, bieden betere verfijning en lagere uitstoot maar zijn traditioneel minder efficiënt geweest dan diesel motoren.
Overbruggen deze efficiëntie kloof, begonnen ingenieurs te integreren Atkinson Cycle-technologie in benzinemotoren. Door de kleptiming te optimaliseren en af te stellen de compressie verhouding die benzinemotoren zouden kunnen bereiken hogere efficiëntie niveaus vergelijkbaar met diesel motoren. Dit liet toe de productie of zuinigere voertuigen zonder concessies te doen aan de prestaties.
Een voorbeeld of een benzinemotor dat gebruik maakt van de Atkinson-cyclus is de hybride aandrijflijn gevonden in veel moderne hybride voertuigen. Deze voertuigen combineer een verbrandingsmotor Met een elektromotor bereiken grotere brandstofefficiëntie. De Atkinson Cycle-motor wordt in combinatie met de elektromotor gebruikt om het rendement te maximaliseren algemene efficiëntie en verminderen brandstofverbruik.
De werking van de Atkinson-cyclus in benzinemotoren
De Atkinson-cyclus is een thermodynamische cyclus die in benzinemotoren wordt gebruikt om de motorefficiëntie te verbeteren. Het is vernoemd naar James Atkinson, die als eerste patent kreeg deze cyclus in 1882. De Atkinson-cyclus verschilt de meer algemeen gebruikte Otto-cyclus in termen van kleptiming, wat dit mogelijk maakt betere brandstofefficiëntie.
Hoe de Atkinson-cyclusmotor werkt
In een traditionele viertaktmotor, ook wel bekend als de Otto-cyclusDe vier slagen zijn inlaat, compressie, kracht en uitlaat. Bij een motor met Atkinson-cyclus wordt de kleptiming echter gewijzigd om dit te bereiken een andere volgorde van beroertes.
De Atkinson-cyclus motor heeft een langere expansieslag in vergelijking tot de compressie hartinfarct. Dit wordt bereikt door de inlaatklep een gedeelte van de tijd open te houden de compressie slag en de uitlaatklep open voor een deel van de expansieslag. Deze overlap in kleptiming vermindert de effectieve compressieverhouding, wat resulteert in een hogere expansieverhouding.
Laten we dit begrijpen met een voorbeeld. Stel je voor dat je dat hebt gedaan een viertaktmotor loopt volgens de Atkinson-cyclus. Tijdens de inlaatslag beweegt de zuiger naar beneden en trekt deze naar binnen een mengsel lucht en brandstof in de cilinder. De inlaatklep blijft een gedeelte van de tijd open de compressie slag, waardoor de zuiger het mengsel kan samenpersen een lagere druk dan in een Otto-cyclusmotor.
Volgende, tijdens de kracht beroerte, de bougie ontsteekt het samengeperste mengsel, waardoor een snelle expansie van gassen ontstaat. de zuiger wordt naar beneden gedwongen en converteert de energie of de expanderende gassen in mechanisch werk. Sinds de expansieslag is langer in een Atkinson-cyclusmotor, meer werk wordt gewonnen uit de verbranding proces.
Ten slotte duwt de zuiger tijdens de uitlaatslag het resterende deel uitlaatgassen uit de cilinder via de geopende uitlaatklep. De uitlaatklep blijft gedurende een deel van de inlaatslag open, waardoor de zuiger de cilinder kan uitdrijven uitlaatgassen effectiever.
De rol van brandstof in Atkinson-cyclusmotoren
Brandstof speelt daarbij een cruciale rol de werking of Atkinson-cyclusmotoren. De verbranding brandstof in de cilinder genereert de kracht nodig om de motor aan te drijven. Echter, de efficiëntie van de verbranding proces kan variëren afhankelijk van de brandstof eigenschappen en het ontwerp van de motor.
Bereiken optimaal verbrandingsrendement bij een Atkinson-cyclusmotor is het belangrijk om rekening te houden met factoren zoals brandstof-lucht mengsel verhouding, ontstekings timing en brandstof kwaliteit. Een goed gemengd en goed getimed brandstof-lucht mengsel waarborgt efficiënte verbranding, met als resultaat maximaal vermogen en minimale uitstoot.
Laten we bijvoorbeeld eens kijken een scenario waar een Atkinson-cyclusmotor op draait een brandstof Met een lager octaangetal. in deze zaak, kan de motor kloppen de ongecontroleerde verbranding of brandstof-lucht mengsel door voortijdige ontsteking. Om kloppen te voorkomen, het motorregelsysteem kan aanpassen ontstekings timing of wijzig de brandstof-lucht mengsel zorgen voor een soepele en efficiënte verbranding.
Bovendien, de brandstofefficiëntie van een Atkinson-cyclusmotor kan verder worden verbeterd door technologieën op te nemen zoals variabele kleptiming. Variabele kleptiming maakt precieze controle of openings- en sluittijden van de kleppen, optimaliseren de prestaties van de motor at verschillende bedrijfsomstandigheden. Deze technologie maakt betere verbrandingsefficiëntie en vermogensafgifte overal het werkbereik van de motor.
Benzinemotoren met Atkinson-cyclus vs. Traditionele motoren
In de wereld of verbrandingsmotors, er zijn verschillende types van motoren die zijn doorontwikkeld de jaren. Zo'n soort is de Atkinson Cycle-benzinemotor, wat verschilt van de traditionele motoren in termen van zijn efficiëntie en betrouwbaarheid.
De efficiëntie van Atkinson-cyclusmotoren
De Atkinson Cycle-motor is vernoemd naar zijn uitvinder, James Atkinson, en het werkt voort een andere thermodynamische cyclus vergeleken met traditionele motoren, zoals de Otto Cyclus. Het grootste verschil ligt in de kleptiming van de motor.
Bij een traditionele viertaktmotor gaat de inlaatklep open het begin van de inlaatslag en sluit om Eind ervan. Op dezelfde manier gaat de uitlaatklep open bij het begin van de uitlaatslag en sluit om Eind ervan. Deze kleptiming waarborgt efficiënte lucht-brandstofmengselinname en uitlaat.
Aan de andere kant, de Atkinson-cyclusmotor maakt gebruik van een langere expansieslag door de inlaatklep open te houden tijdens het eerste deel van de compressieslag en de uitlaatklep open te houden tijdens het eerste deel van de inlaatslag. Deze overlap in kleptiming vermindert de effectieve compressieverhouding, wat resulteert in een hogere expansieverhouding.
De hogere expansieverhouding in de Atkinson Cycle-motor mogelijk maakt volledigere verbranding van het lucht-brandstofmengsel, wat leidt tot verbeterd verbrandingsrendement. Dit vertaalt zich op zijn beurt in een hogere brandstofefficiëntie in vergelijking met traditionele motoren. De Atkinson-cyclusmotor is vooral nuttig in hybride voertuigen, waar het brandstofverbruik laag is een belangrijke overweging.
Laten we een voorbeeld bekijken om de efficiëntie van de Atkinson Cycle-motor te illustreren. Stel dat we dat hebben gedaan een traditionele motor met een compressieverhouding van 10:1 en een Atkinson Cycle-motor met een compressieverhouding van 8:1. De expansieverhouding want de traditionele motor zou ook 10:1 zijn, terwijl de Atkinson Cycle-motor dat wel zou hebben een expansieverhouding van 12: 1.
gebruik de Formule For thermische efficiëntie of een motor, die wordt gegeven door:
wij kunnen berekenen thermische efficiëntie For beide motoren.
Voor de traditionele motor:
En voor de Atkinson Cycle-motor:
Van deze berekeningWe kunnen zien dat de Atkinson Cycle-motor een iets lagere heeft thermische efficiëntie vergeleken met de traditionele motor. Het is echter belangrijk op te merken dat de Atkinson Cycle-motor dit presteert deze efficiëntie met een lagere compressieverhouding, wat dit mogelijk maakt verminderde mechanische belasting op de motoronderdelen.
De betrouwbaarheid van Atkinson-cyclusmotoren
Naast hun efficiëntie, waar Atkinson Cycle-motoren ook om bekend staan hun betrouwbaarheid. De kleptiming van de Atkinson-cyclusmotor vermindert de piekdruk en temperatuur tijdens de verbranding proces, resulterend in minder stress op de motoronderdelen.
De verminderde stress op de motoronderdelen leidt tot verbeterde duurzaamheid en levensduur van de motor. Dit is vooral voordelig bij hybride voertuigen, waar de motor vaak aan wordt blootgesteld frequente start-stopcycli.
Voorts de kleptiming van de Atkinson-cyclusmotor maakt een langere arbeidsslag, Waardoor de verbranding proces is verspreid een grotere krukashoek. Dit resulteert in soepeler vermogensafgifte en verminderde trillingen vergeleken met traditionele motoren.
Samenvatten, Benzinemotoren met Atkinson-cyclus bieden verbeterde efficiëntie en betrouwbaarheid in vergelijking met traditionele motoren. De kleptiming van de Atkinson Cycle-motor mogelijk maakt hogere verbranding en brandstofefficiëntie, waardoor het een ideale keuze is voor hybride voertuigen. Aanvullend, de verminderde stress on motoronderdelen leidt tot verbeterde duurzaamheid en gladder vermogensafgifte.
De toepassing van de Atkinson-cyclus in moderne voertuigen
De Atkinson-cyclus is een thermodynamische cyclus die vaak wordt gebruikt moderne voertuigen, vooral bij benzinemotoren. Deze cyclus is ontworpen om de motorefficiëntie en het brandstofverbruik te verbeteren door de kleptiming en slagduur te wijzigen. In dit artikel, zullen we verkennen het gebruik van de Atkinson-cyclus in benzinemotoren en bespreken de vorderingen in Atkinson-motortechnologie.
Het gebruik van de Atkinson-cyclus in benzinemotoren
De Atkinson-cyclus is dat wel een alternatief naar hoe traditioneler Otto Cyclus, die vaak wordt gebruikt bij viertaktmotoren verbrandingsmotorS. Terwijl de Otto Cyclus bestaat uit vier slagen – inlaat, compressie, vermogen en uitlaat – de Atkinson-cyclus past de kleptiming aan om dit te bereiken een andere compressieverhouding en slagduur.
Bij de Atkinson-cyclus sluit de inlaatklep laat en gaat de uitlaatklep vroeg open, wat resulteert in een langere tijd expansieslag en een kortere compressieslag vergeleken met de Otto Cyclus. Dit zorgt voor een hogere expansieverhouding, wat verbetert de thermodynamische efficiëntie van de motor. Door er een paar op te offeren vermogenbereikt de Atkinson-cyclus een hoger brandstofverbruik, waardoor deze ideaal is voor hybride voertuigen.
Begrijpen de efficiëntieverbeteringLaten we een voorbeeld bekijken. In een traditionele Otto Cyclus machine, de compressie beroerte en expansieslag hebben gelijke looptijden, wat resulteert in een compressieverhouding van 10:1. Aan de andere kant, in een Atkinson-cyclusmotor, is de expansieslag is langer, terwijl de compressie slag is korter. Dit kan worden bereikt door gebruik te maken van een ander nokkenasprofiel of implementeren variabele kleptiming technologie.
Laten we aannemen de compressie beroerte in een Atkinson-cyclusmotor heeft een duur of 180 graden en expansieslag heeft een duur of 270 graden. Dit resulteert in een expansieverhouding van 15:1, wat hoger is dan de compressie verhouding van 10:1. De hogere expansieverhouding zorgt ervoor dat de motor eruit kan komen energie oppompen van de verbranding proces, verbeteren beide verbrandingsefficiëntie en brandstofefficiëntie.
De vooruitgang in de Atkinson-motortechnologie
Over de jaren, er zijn geweest belangrijke vorderingen in Atkinson-motortechnologie, verder verbeteren zijn efficiëntie en prestaties. Eén opmerkelijke vooruitgang is de ontwikkeling van variabele kleptiming systemen die dit mogelijk maken precieze controle of openings- en sluittijden van de kleppen.
Variabele kleptiming systemen zorgen ervoor dat de motor kan optimaliseren klep overlap, dat is de periode waarin zowel de inlaat- als de uitlaatkleppen gedeeltelijk open zijn. Door het aanpassen van de klep overlap, kan de motor de verbrandingsefficiëntie verbeteren door te bevorderen betere lucht-brandstofmenging en verminderen de pompverliezen tijdens de intake en uitlaat slagen.
Nog een vooruitgang in Atkinson-motortechnologie is de implementatie of hybride systemen. Hybride voertuigen combineer een verbrandingsmotor Met een elektromotor, waardoor een verbeterde brandstofefficiëntie mogelijk is en verminderde uitstoot. De Atkinson-cyclus is vanwege zijn bijzonder geschikt voor hybride voertuigen zijn hogere thermodynamische efficiëntie.
In een hybride voertuigkan de Atkinson Cycle-motor samenwerken met de elektromotor om kracht te leveren tijdens het accelereren of wanneer extra vermogen Is benodigd. De elektromotor kan compenseren de verlaagde vermogen van de Atkinson Cycle-motor, resulterend in een efficiënter totaalsysteem.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Vraag: Wat is de Atkinson-cyclus?
A: De Atkinson-cyclus is een thermodynamische cyclus die in benzinemotoren wordt gebruikt om het brandstofverbruik te verbeteren door de kleptiming te wijzigen.
Vraag: Hoe werkt een Atkinson-cyclusmotor?
A: Een Atkinson-cyclusmotor werkt door een langere te gebruiken expansieslag in vergelijking tot de compressie slag, wat resulteert in een verbeterde brandstofefficiëntie.
Vraag: Wat is het verschil tussen Atkinson Cycle en Otto Cycle?
A: Het grootste verschil tussen de Atkinson-cyclus en Otto Cyclus is de kleptiming. De Atkinson-cyclus duurt langer expansieslag, Terwijl de Otto Cyclus heeft gelijke slaglengtes.
Vraag: Zijn Atkinson Cycle-motoren betrouwbaar?
A: Atkinson-cyclusmotoren kunnen betrouwbaar zijn, maar hun ontwerpcomplexiteit en specifieke kleptimingvereisten kan nodig hebben meer onderhoud vergeleken met traditionele motoren.
Vraag: Wat zijn de voordelen van benzinemotoren met de Atkinson-cyclus?
A: Benzinemotoren met Atkinson-cyclus bieden verbeterde brandstofefficiëntie en verbrandingsefficiëntie in vergelijking met traditionele motoren.
Vraag: Wat is het brandstofverbruik van Atkinson Cycle-motoren?
A: Motoren met de Atkinson-cyclus hebben doorgaans een hoger brandstofverbruik omdat ze langer zijn expansieslag en verbeterd verbrandingsrendement.
Vraag: Welke invloed heeft variabele kleptiming op Atkinson Cycle-motoren?
A: Variabele kleptiming maakt betere controle van de kleptiming in Atkinson Cycle-motoren, waardoor de efficiëntie wordt geoptimaliseerd en vermogen.
Vraag: Wat is de rol van kleptiming in Atkinson Cycle-motoren?
A: Kleptiming in Atkinson Cycle-motoren bepaalt de duur en overlap van de inlaat, compressie, kracht en uitlaat slagenbeïnvloedt motorprestaties
Vraag: Hoe verhoudt de Atkinson-cyclus zich qua efficiëntie tot de Otto-cyclus?
A: De Atkinson-cyclus is over het algemeen efficiënter dan de Otto Cyclus omdat het langer is expansieslag, wat resulteert in een verbeterde brandstofefficiëntie.
Vraag: Wat is het verschil tussen Atkinson-cyclus- en viertaktmotoren?
A: Dat is de Atkinson-cyclus een variatie of de viertaktmotor, maar het duurt langer expansieslag en verschillende kleptiming om de efficiëntie te verbeteren.
Lees ook:
- Motorsupercharger jankt
- Voordelen van synthetische olie op de levensduur van de motor
- Luchtmassameter 3
- Koelvloeistof thermische opslagoplossingen
- Hoe de motorgrootte te kennen
- Technieken voor geluidsisolatie van motoren
- Hoe een 2-taktmotor werkt
- Luchtfilters voor benzinemotoren en koude luchtinlaten
- Naleving van emissienormen
- Polyalfaolefine pao in synthetische smeermiddelen
Het TechieScience Core MKB-team is een groep ervaren vakexperts uit diverse wetenschappelijke en technische vakgebieden, waaronder natuurkunde, scheikunde, technologie, elektronica en elektrotechniek, auto-industrie en werktuigbouwkunde. Ons team werkt samen om hoogwaardige, goed onderbouwde artikelen te creëren over een breed scala aan wetenschappelijke en technologische onderwerpen voor de TechieScience.com-website.
Al onze senior MKB-bedrijven hebben meer dan 7 jaar ervaring op de betreffende gebieden. Ze zijn professionals uit de werkende industrie of verbonden aan verschillende universiteiten. Refereren Onze auteurs Pagina om meer te weten te komen over onze kern-KMO's.
