Domanda:
Potrei implementare il moderno ciclo Atkinson su un motore a benzina con fasatura variabile delle valvole?
Zaid
2016-02-07 01:52:56 UTC
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Quindi ho imparato a conoscere il ciclo Atkinson.

Sulla base della mia ricerca limitata, sembra che se ho la capacità di rimappare la fasatura variabile delle valvole e il rifornimento di carburante su un motore a benzina che esegue un semplice ciclo Otto, posso raccogliere i vantaggi del moderno ciclo Atkinson.

Sulla base della mia ricerca, sembra che le seguenti cose dovrebbero essere affrontate:

  • aumentare la durata del sollevamento della valvola di aspirazione
  • ridurre la quantità di carburante iniettato per mantenere gli AFR dove dovrebbero essere

Domande forti >

  • C'è qualcos'altro di cui tenere conto? È necessario modificare l'anticipo di accensione?
  • E l'impatto sui meccanismi di controllo delle emissioni come l'EGR?
  • Sono necessarie modifiche hardware?
E la manovella. Come lo superi?
@DucatiKiller in che modo l'albero motore gioca un ruolo qui? Per quanto posso vedere questo è più correlato al valvetrain che all'estremità inferiore
Ecco un collegamento in modo da poter vedere di cosa sto parlando. http://www.curbsideclassic.com/wp-content/uploads/2012/10/Atkinson_Gas_Engine_Animated.gif
@DucatiKiller che è il ciclo Atkinson originale. Se guardi il video Engineering Explained collegato alla mia domanda vedrai come viene implementato nel contesto dei moderni motori a combustione interna
Interessante. Non ho visto il video. Colpa mia.
@DucatiKiller Solely wrt. per implementarlo è necessario avere il controllo della fasatura delle valvole, per poterlo tenere aperto durante la corsa di compressione. Con la variabile, saresti in grado di cambiare il fader fino all'otto cyle a seconda del requisito di alimentazione. Una complicazione è: come si impedisce che il carburante fuoriesca insieme all'aria? Non sarebbe un problema con l'iniezione diretta con un sistema per controllare i tempi.
Non sono sicuro di seguire ... la mia comprensione del ciclo Atkinson (come impiegato in veicoli come Ford Escape Hybrid) si basa sulla corsa variabile e sulle "bielle" a doppio perno come componente chiave dell'efficienza. Non credo che ci arrivi solo con un tempismo variabile.
[TOY Engine] (http://newatlas.com/toyota-atkinson-engines-improved-thermal-fuel-efficiency/31615/) Non è questo ciò che viene fatto in questo motore.
@Bart no, è solo sulla corsa di compressione. Il video spiega come funziona
Una risposta:
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
2017-01-01 08:45:43 UTC
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Teoricamente potresti arrivare a un moderno ciclo Atkinson attraverso la fasatura variabile delle valvole, ma dipende dalla precisione del sistema coinvolto. Dipende anche da se si desidera che il motore fluttui avanti e indietro tra un normale ciclo Otto e il ciclo Atkinson.

All'interno del video Engineering Explained, Jason Fenske parla di un modo per ottenere il ciclo Atkinson, che espellendo parte della carica di aspirazione durante la corsa di compressione. Consentendo alla valvola di aspirazione di rimanere aperta all'inizio del ciclo di compressione, si consentirebbe che lo spurgo avvenga attraverso il ritorno nel tratto di aspirazione. Il motore utilizzerebbe solo una parte dell'aspirazione di aria / carburante. Questo può essere gestito tramite la fasatura variabile delle valvole (VVT). Il modo in cui il sistema VVT è progettato e implementato determinerà il grado di quanto bene questo viene realizzato.

Secondo Revisione e analisi delle strategie di fasatura variabile delle valvole: otto modi di approccio pubblicato negli Atti dell'Istituto degli ingegneri meccanici, parte D: Journal of Automobile Engineering, 218 (10), pag. 1179-1200, gli eventi valvola di un tipico motore ad accensione comandata (SI) sono:

  • Apertura valvola di aspirazione (IVO) La valvola di ingresso si apre e la carica di aria-carburante viene aspirata nel cilindro mentre il pistone si sposta verso il basso dal punto morto superiore (PMS). Continua finché il pistone non raggiunge il punto morto inferiore (BDC). Generalmente, l'apertura della valvola di aspirazione avviene a circa 10 gradi prima del PMS durante la corsa di scarico. L'apertura della valvola di aspirazione rappresenta l'inizio della corsa di aspirazione e l'inizio della sovrapposizione delle valvole di aspirazione e scarico.

  • Chiusura valvola di scarico (EVC) La valvola di scarico si chiude quando la maggior parte dei gas combusti sono stati espulsi al collettore di scarico. Questa è la fine della corsa di scarico e la fine della sovrapposizione delle valvole. La chiusura della valvola di scarico avviene a circa 10 gradi dopo il PMS durante la corsa di aspirazione.

  • Chiusura valvola di aspirazione (IVC) Chiusura della valvola di aspirazione rappresenta la fine della corsa di aspirazione e l'inizio della corsa di compressione. La valvola di ingresso si chiude a circa 50 gradi dopo il BDC durante la corsa di compressione.

  • Apertura valvola di scarico (EVO) L'apertura della valvola di scarico rappresenta la fine della corsa di espansione e l'inizio della corsa di scarico. L'apertura della valvola di scarico avviene a circa 60 gradi prima del BDC.

Esistono otto diverse strategie che possono essere applicate al VVT:

  1. Chiusura ritardata della valvola di aspirazione (LIVC)
  2. Chiusura anticipata della valvola di aspirazione (EIVC)
  3. Apertura ritardata della valvola di aspirazione (LIVO)
  4. Apertura anticipata della valvola di aspirazione (EIVO)
  5. Chiusura ritardata della valvola di scarico (LEVC)
  6. Chiusura anticipata della valvola di scarico (EEVC)
  7. Apertura ritardata della valvola di scarico (LEVO)
  8. Apertura anticipata della valvola di scarico (EEVO)

Solo alcuni di questi sono specifici per effettuare un ciclo Atkinson. Ci sono pro e contro per ogni variazione di tipo. Il principale di cui parla Jason è LIVC. Alcuni dei pro / contro di LIVC sono:

Pro:

  • Migliora l'efficienza volumetrica (VE) a regimi del motore più elevati grazie alla miscela di quantità di moto ad alto flusso che continua a caricare il cilindro anche se il pistone si sposta verso l'alto.
  • Diminuzione delle perdite di pompaggio in condizioni di carico parziale e minori emissioni di NOx con solo una leggera perdita di coppia.

Contro:

  • Riduce il VE a regimi inferiori del motore a causa del collettore di aspirazione e delle pressioni dei cilindri uguali a BDC.
  • Propensione alla detonazione a regimi inferiori a causa della miscela più ricca e della minore densità aria-carburante. Questo diminuisce la velocità della fiamma e quindi migliora la detonazione.
  • Di solito richiede una maggiore complessità meccanica per l'implementazione.

Alcuni dei modi in cui LIVC può essere implementato sono:

  • Alberi a camme o lobi dell'albero a camme aggiuntivi che vengono azionati a regimi del motore diversi.
  • Fasatura dell'albero a camme che modifica la fasatura della valvola a regimi del motore diversi.

Secondo alla carta, i motori LIVC richiedono più anticipo rispetto ai motori convenzionali:

... soprattutto a carichi parziali, perché alla miscela è concesso un tempo sufficiente per l'autoaccensione. Facendo avanzare la scintilla è possibile evitare l'autoaccensione. La pressione massima all'interno del cilindro dei motori LIVC è risultata inferiore a quella dei motori convenzionali. Questo perché la quantità di miscela efficace rimasta per la combustione dopo la corsa di aspirazione è inferiore nei motori LIVC.

Per quanto riguarda la valvola EGR, può essere facilmente eliminata con una sufficiente sovrapposizione delle valvole. Questo è uno dei metodi utilizzati con i motori ad alte prestazioni più recenti. È facilmente inseribile nell'albero a camme. Quando lo scarico viene tenuto aperto più a lungo quando l'aspirazione si apre e il pistone inizia a scendere per la corsa di aspirazione, ne deriva l'inversione e lo scarico viene risucchiato nel cilindro. Il risultato finale è lo stesso di quello che accade quando l'EGR si apre e consente di risucchiare i gas di scarico nell'aspirazione. Meglio ancora, con l'approccio LIVC per ottenere un ciclo Atkinson, gli NOx vengono ridotti naturalmente a causa della caduta di temperatura all'interno del cilindro.

Un modo migliore per implementare questo tipo di sistema può essere quello di utilizzare la tecnologia Koenigsegg FreeValve. Questa tecnologia utilizza un approccio senza camme azionando le valvole utilizzando una soluzione pneumatica / idraulica. Tutto è controllato dal computer, il che significa che le valvole possono essere aperte e chiuse a piacimento. Gli eventi di apertura / chiusura possono anche essere modificati al volo mentre il motore è in funzione per una maggiore efficienza. Con questo il motore non è bloccato con uno o forse due diversi profili di camma. Può avere tutti i profili e le modifiche alla temporizzazione degli eventi necessari per fornire un motore più efficiente. Si potrebbe facilmente ottenere un motore che possa beneficiare di un ciclo Otto regolare durante i regimi del motore più lenti e del ciclo Atkinson durante i regimi del motore più elevati. Meglio ancora, consentire al computer di apprendere ciò che sarebbe necessario per ottenere il meglio di tutto potrebbe essere solo il biglietto per una fantastica combinazione di motori a tutto tondo.



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Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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