Отто, Аткинсон, Миллер и ГБО или «Газ» на гибриды на примере Тойоты.

  В автомобилестроении применяются десятки термодинамических циклов. О них сегодня и расскажем. А также о том, как тот или иной термодинамический цикл влияет на подбор газобаллонного оборудования.

Главная задача инженеров – добиться максимального КПД, без существенной потери мощности и заоблачного расхода топлива. По этой причине КПД современного бензинового двигателя внутреннего сгорания = 20-25%! На это влияют: первичные и вторичные тепловые потери – до 25%; топливная потеря – до 25%; механические потери – до 20, максимальное теоретическое КПД бензинового двигателя внутреннего сгорания = 60-65%.

Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
p-V диаграмма цикла Отто:


Сбалансированный термодинамический цикл в котором время движения поршня вверх и вниз одинаковое. Большинство современных автомобилей работают по этому принципу. Можно установить любую (кроме откровенно «китайских») комплектацию ГБО.

Цикл Аткинсона - модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. В этом двигателе соотношение времен тактов цикла изменено. Такт сжатия механически более короткий, чем такт рабочего хода (поршень движется вверх быстрее чем вниз). В этом двигателе снижен расход топлива и уровень шума за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в цикле Аткинсона для привода газораспределительного механизма не требуется редуктор, так как коленчатый вал вращался с вдвое меньшей частотой, чем в двигателе Отто. Минусы цикла Аткинсона: усложнена конструкция кривошипно-шатунного механизма (увеличивает стоимость ремонта); малый момент на низких оборотах.

На Гибридах используется цикл Аткинсона. Двигатель работает в малом диапазоне частот, вращения и нагрузок. Гибридный автомобиль разгоняется электромотором, который выдаёт полную мощность в широком диапазоне оборотов. Низкий расход, высокий КПД, что еще нужно для счастья? Подсказка: ГБО)



Теперь о гибриде Toyota Prius. Тойота использует цикл Миллера. Этот цикл совмещает в себе технические характеристики и преимущества циклов Аткинсона и Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона), цикл Миллера сокращает такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто). Повышенная тепловая эффективность цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же мощности требуется двигатель Миллера огромных размеров. Преимущество в мощности большого двигателя Миллера будет частично потрачено на уменьшение КПД (чем больше двигатель тем больше КПД он теряет при увеличении размера). 


Другие модели Toyota работают по принципу Аткинсона.


А теперь давайте вспомним о КПД и поговорим о ГБО. Использование циклов Аткинсона или Миллера увеличивает КПД двигателя до 90-97% (за счёт отсутствия тепловых и механических затрат КПД), при 20-25% у бензинового и 40% у дизельного. И поскольку в ближайшие 100 лет мы вряд ли уведем 100% КПД, покупка гибрида (с последующей установкой ГБО) выглядит более чем оправданной. 

А можно ставить ГБО на Гибрид, ведь это такой сложный автомобиль?

Можно, но помните это не "Жигули" и не стоит рассчитывать на дешевое ГБО, оно просто не будет работать. 

На не гибридных автомобилях подача газа осуществляется только на теплый редуктор, который прогревается во время работы двигателя на бензине.

На гибридных автомобилях запуск газовых форсунок (с прогретым двигателем) происходит сразу, без использования бензина, или с его минимальным потреблением.

"Моторы" гибридного автомобиля часто сменяют друг друга, процессор газобаллонного оборудования должен быть максимально быстрым и иметь функцию "стоп-старт", форсунки только: BRC, Keihin или Barracuda. Гибридная силовая установка запускает разогретый двигатель (ДВС) на пропан-бутане. 

Ок, я получил экономию на заправке, есть ещё какие-то преимущества?

Есть, огромный запас хода благодаря установке дополнительного бака (газового). Не всегда есть возможность держать аккумулятор, бензобак и баллон на максимальном уровне, но когда звёзды сойдутся вы можете поддаться импульсивному желанию и рвануть в по-настоящему долгое путешествие. Только вы, автомобиль и дорога (что-то я отвлекся).


Как это отразится на ресурсе двигателя?

Запомните: Износ двигателя автомобиля "на газу" происходит в пределах "бензиновой" нормы. Любое техническое изделие имеет скверную привычку изнашиваться, установка ГБО не убьёт ваш двигатель, но и вечным он тоже не станет. Профилактика и техническое обслуживание происходит как обычно.

Разработка: Web Art | Дизайн: UX design