„Atkinson-ciklus” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
aNincs szerkesztési összefoglaló
A Tejesember (vitalap | szerkesztései)
Balra úsztatott képek kivétele a mondat közepéről a fejezet elejére. Ugyanott jelennek meg, de nem okoznak új bekezdést a mondat közepén.
4. sor:
== Az Otto- és az Atkinson-ciklus összehasonlítása ==
 
[[Fájl: Otto91kicsi_B.JPG | balra]]
Az Atkinson-ciklust megvalósító belsőégésű hőerőgépek működése alapvetően az Otto-ciklusú motorokéból származtatható, és az Otto-motoroknak egy kedvezőtlen adottságát küszöbölik ki. Az Otto-ciklus termikus hatásfoka (a tüzelőanyagban rejlő kémiai energia [[Fájl: Otto91kicsi_B.JPG | balra]] felszabadítása során nyert hőenergia mozgási energiaként történő hasznosulása) kedvezőtlen. A motorból kivehető mozgási energiát elsősorban a ''munkavégző ütemben nyert energia és a sűrítés energiaszükségletének különbsége'' határozza meg, amely az elméleti p–V diagramban a C-D-E-F útvonal által határolt területtel arányos (a terület az egy teljes ciklusban nyerhető energiával egyenlő). Veszteségeket okoz a ''töltéscsere'' (szívás és kipufogás) energiaszükséglete, továbbá a mechanikus veszteségek. A szívási veszteség abból adódik, hogy a hengerbe tóduló keverék nyomása alapesetben kisebb a légköri nyomásnál az áramlási veszteségek (ez kis [[pillangószelep]]-állásnál főleg a fojtószelepnél lép fel) miatt, ezért a dugattyúnak a lefelé történő mozgás során (A-B útvonal) a nyomáskülönbség miatt fellépő erőt le kell győznie. Ugyanígy, a kipufogás üteme alatt (C-H) a hengerben uralkodó nyomás valamivel nagyobb a légköri nyomásnál az áramlási veszteségek (pl. a hangtompító és a katalizátor fojtó hatása) miatt, így az égéstermékek eltávolításához is szükséges bizonyos energia.
[[Fájl: Otto131kicsi_A.JPG | balra]]
[[Fájl: Atkinsonkicsi.JPG | balra]]
 
Az Atkinson-ciklust megvalósító belsőégésű hőerőgépek működése alapvetően az Otto-ciklusú motorokéból származtatható, és az Otto-motoroknak egy kedvezőtlen adottságát küszöbölik ki. Az Otto-ciklus termikus hatásfoka (a tüzelőanyagban rejlő kémiai energia [[Fájl: Otto91kicsi_B.JPG | balra]] felszabadítása során nyert hőenergia mozgási energiaként történő hasznosulása) kedvezőtlen. A motorból kivehető mozgási energiát elsősorban a ''munkavégző ütemben nyert energia és a sűrítés energiaszükségletének különbsége'' határozza meg, amely az elméleti p–V diagramban a C-D-E-F útvonal által határolt területtel arányos (a terület az egy teljes ciklusban nyerhető energiával egyenlő). Veszteségeket okoz a ''töltéscsere'' (szívás és kipufogás) energiaszükséglete, továbbá a mechanikus veszteségek. A szívási veszteség abból adódik, hogy a hengerbe tóduló keverék nyomása alapesetben kisebb a légköri nyomásnál az áramlási veszteségek (ez kis [[pillangószelep]]-állásnál főleg a fojtószelepnél lép fel) miatt, ezért a dugattyúnak a lefelé történő mozgás során (A-B útvonal) a nyomáskülönbség miatt fellépő erőt le kell győznie. Ugyanígy, a kipufogás üteme alatt (C-H) a hengerben uralkodó nyomás valamivel nagyobb a légköri nyomásnál az áramlási veszteségek (pl. a hangtompító és a katalizátor fojtó hatása) miatt, így az égéstermékek eltávolításához is szükséges bizonyos energia.
A termikus hatásfokot erősen rontja, hogy a munkavégző ütem végén a még forró égéstermék nyomása, nem hasznosuló energiatartalma viszonylag nagy, és ez kipufogáskor veszendőbe megy. A hagyományos Otto-motorban ez a veszteség [[Fájl: Otto131kicsi_A.JPG | balra]] elkerülhetetlen, mértéke összefügg a kompresszióviszonnyal, ahogy az Otto-féle körfolyamat p-V diagramjai ezt szemléltetik 9 : 1 és 13 : 1 sűrítési arányra vonatkoztatva. A hatásfok növelésének módja a kompresszióviszony növelése, de ennek határt szab az, hogy nagyobb sűrítési aránynál a keverék az adiabatikus folyamatban túlságosan felmelegszik, és káros öngyulladás (kopogás) lép fel.
 
A termikus hatásfokot erősen rontja, hogy a munkavégző ütem végén a még forró égéstermék nyomása, nem hasznosuló energiatartalma viszonylag nagy, és ez kipufogáskor veszendőbe megy. A hagyományos Otto-motorban ez a veszteség [[Fájl: Otto131kicsi_A.JPG | balra]] elkerülhetetlen, mértéke összefügg a kompresszióviszonnyal, ahogy az Otto-féle körfolyamat p-V diagramjai ezt szemléltetik 9 : 1 és 13 : 1 sűrítési arányra vonatkoztatva. A hatásfok növelésének módja a kompresszióviszony növelése, de ennek határt szab az, hogy nagyobb sűrítési aránynál a keverék az adiabatikus folyamatban túlságosan felmelegszik, és káros öngyulladás (kopogás) lép fel.
A kipufogó forró ''füstgázok energiájának részleges hasznosítása'' az Otto-ciklusban segédberendezésekkel oldható meg. A füsgázokkal hajtott turbina és vele egy egységbe épített feltöltő kompresszor szolgáltathatja a levegő-tüzelőanyag keverék beszívásához szükséges energia nagyobb részét, ezzel csökkentve a szívóütem alatt fellépő energiaveszteséget.
 
A kipufogó forró ''füstgázok energiájának részleges hasznosítása'' az Otto-ciklusban segédberendezésekkel oldható meg. A füsgázokkal hajtott turbina és vele egy egységbe épített feltöltő kompresszor szolgáltathatja a levegő-tüzelőanyag keverék beszívásához szükséges energia nagyobb részét, ezzel csökkentve a szívóütem alatt fellépő energiaveszteséget.
Szignifikáns termikus hatásfok növekedést okoz, ha a ''munkavégző ütem hosszabb, mint a sűrítő ütem (Atkinson-ciklus)''. Ez esetben a sűrítés energiaigénye nem nő, míg a munkavégző ütemben [[Fájl: Atkinsonkicsi.JPG | balra]] nyert energia nagyobb lesz. Ha a töltéscsere veszteségeitől (amely az A-B-B’-G útvonal által körbezárt területtel arányos) eltekintünk, a ciklusból kivehető mozgási energia elvileg a F-B’-C-D-E útvonal által körbezárt területtel arányos. A dugattyú löketének modulálása sokféleképpen, viszonylag egyszerűen megoldható mechanikus szerkezetekkel, például modulálás érhető el a főtengelyhez képest fele fordulatszámú második főtengellyel és az ahhoz kapcsolódó ellendugattyúval [1]. Ez a megoldás, akárcsak a kördugattyús motor [2] egyelőre inkább csak érdekességként említhető. Atkinson-cikluson alapuló motorok építhetők az általánosan megszokott, ezért kiforrott és nagyon üzembiztos (henger + alternáló mozgású dugattyú + excenteres főtengely) szerkezettel is. Néhány megoldást részletesebb is vizsgáljunk meg, amelyek között vannak, amelyek már sorozatgyártású járművekben is megjelentek.
 
Szignifikáns termikus hatásfok növekedést okoz, ha a ''munkavégző ütem hosszabb, mint a sűrítő ütem (Atkinson-ciklus)''. Ez esetben a sűrítés energiaigénye nem nő, míg a munkavégző ütemben [[Fájl: Atkinsonkicsi.JPG | balra]] nyert energia nagyobb lesz. Ha a töltéscsere veszteségeitől (amely az A-B-B’-G útvonal által körbezárt területtel arányos) eltekintünk, a ciklusból kivehető mozgási energia elvileg a F-B’-C-D-E útvonal által körbezárt területtel arányos. A dugattyú löketének modulálása sokféleképpen, viszonylag egyszerűen megoldható mechanikus szerkezetekkel, például modulálás érhető el a főtengelyhez képest fele fordulatszámú második főtengellyel és az ahhoz kapcsolódó ellendugattyúval [1]. Ez a megoldás, akárcsak a kördugattyús motor [2] egyelőre inkább csak érdekességként említhető. Atkinson-cikluson alapuló motorok építhetők az általánosan megszokott, ezért kiforrott és nagyon üzembiztos (henger + alternáló mozgású dugattyú + excenteres főtengely) szerkezettel is. Néhány megoldást részletesebb is vizsgáljunk meg, amelyek között vannak, amelyek már sorozatgyártású járművekben is megjelentek.
 
== Atkinson-cikluson alapuló motorok ==