Στην εποχή των υβριδικών διατάξεων, ακούμε όλο και πιο συχνά αυτούς τους χαρακτηρισμούς για το θερμικό σκέλος, τι σημαίνουν λοιπόν;
Μπορεί πολλοί να πιστεύουν ότι οι θερμικοί κινητήρες έχουν φτάσει στο απόγειο της εξέλιξης τους, πόσο μάλλον σήμερα, όπου οι απαιτήσεις για χαμηλές εκπομπές ρύπων και μέγιστη αποδοτικότητα είναι όχι απλά επιθυμητές αλλά επιβαλλόμενες από τους νομοθέτες.
Η αλήθεια είναι ότι οι κατασκευαστές έχουν βάλει τα δυνατά τους και όντως, τα περισσότερα θερμικά μοτέρ της αγοράς, είναι «state of the art» δείγματα της μηχανολογίας και της τεχνολογίας. Υπάρχουν όμως ακόμα περιθώρια βελτίωσης και αυτά έχουν να κάνουν με ένα εγγενές μειονέκτημα του κύκλου λειτουργίας των κινητήρων, το οποίο πλέον επανεξετάζεται και γίνονται προσπάθειες ώστε να «διορθωθεί».
Για να γίνει αντιληπτό το πρόβλημα αυτό, θα πρέπει πρώτα κάποιος να γνωρίζει τα βασικά του κύκλου λειτουργίας ενός κινητήρα. Μην ανησυχείτε, δεν θα κάνουμε μακροβούτι στα τεχνικά, ούτε θα χρησιμοποιήσουμε ακατανόητη ορολογία, θα το πάμε όσο πιο απλά και κατανοητά γίνεται.
Πως λειτουργεί λοιπόν ένας βενζινοκινητήρας αυτοκινήτου; Έχουμε μια σειρά από έμβολα (ή πιστόνια) τα οποία παλινδρομούν μέσα σε κυλίνδρους. Στην κορυφή των κυλίνδρων αυτών, υπάρχουν βαλβίδες οι οποίες ανοιγοκλείνουν σε συγχρονισμό με την παλινδρόμηση του πιστονιού.
Ας ασχοληθούμε με ένα από αυτά τα πιστόνια, όταν βρίσκεται στο ανώτερο σημείο της διαδρομής του. Το πιστόνι λοιπόν αρχίζει να κατεβαίνει και στην κορυφή του κυλίνδρου ανοίγει η βαλβίδα (ή οι βαλβίδες) που ονομάζονται εισαγωγής.
Το πιστόνι δημιουργεί υποπίεση μέσα στον κύλινδρο και από την ανοικτή βαλβίδα εισαγωγής εισέρχεται καύσιμο μίγμα, δηλαδή βενζίνη και αέρας. Όταν το πιστόνι φτάσει στο κατώτατο σημείο της διαδρομής του, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και αρχίζει η κίνηση προς το πάνω, συμπιέζοντας το καύσιμο μίγμα στον κύλινδρο.
Όταν το πιστόνι φτάσει και πάλι στο ανώτερο σημείο, τότε το μπουζί, που είναι και αυτό τοποθετημένο στην κορυφή του κυλίνδρου, δημιουργεί έναν σπινθήρα και το καύσιμο μίγμα αναφλέγεται, σπρώχνοντας με δύναμη το πιστόνι προς τα κάτω. Αυτή είναι και η μοναδική «παραγωγική» φάση (ή χρόνος) του κινητήρα, που δημιουργεί ισχύ, και ονομάζεται εκτόνωση.
Κρατάμε λοιπόν την εκτόνωση και προσθέτουμε και άλλον έναν χρόνο του κινητήρα που περιγράφηκε πιο πάνω και ονομάζεται συμπίεση, αυτή, που το πιστόνι συμπιέζει το καύσιμο μίγμα.
Το εγγενές πρόβλημα που έχουν οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, έχει να κάνει με την αποδοτικότητα τους. Προσέξτε, όχι με την ισχύ τους, αλλά με το πόσο αποδοτικοί είναι.
Με λίγα λόγια, η εκτόνωση, η παραγωγική τους φάση, περιορίζεται από την δεδομένη και συγκεκριμένη διαδρομή του πιστονιού. Η συμπίεση καύσιμου μίγματος που δημιουργούν, θα έπρεπε κανονικά να προκαλεί μεγαλύτερη σε διαδρομή εκτόνωση αλλά αυτό δεν συμβαίνει γιατί το πιστόνι, απλά δεν μπορεί να πάει πιο κάτω. Υπάρχει ενέργεια δηλαδή, που πάει «χαμένη»
Αυτό το παρατήρησε ο βρετανός μηχανικός James Atkinson και με διάφορες διατάξεις και τροποποιήσεις σε συμβατικούς κινητήρες, κατάφερε να το λύσει. Το θέμα είναι ότι όλα αυτά, δεν μπορούσαν να εφαρμοστούν σε κινητήρες αυτοκινήτων, καθώς προσέθεταν όγκο, βάρος και πολυπλοκότητα.
Στις μέρες μας ωστόσο, χρησιμοποιείται αρκετά το όνομα του, για να περιγράψει τον τρόπο λειτουργίας κάποιων κινητήρων που λέγεται ότι χρησιμοποιούν τον κύκλο Atkinson. Πρώτα απ΄όλα, να ξεκαθαρίσουμε ότι οι κινητήρες αυτοί παραμένουν τετράχρονοι και ακολουθούν ακριβώς της ίδιες φάσεις λειτουργίας του κύκλου, δηλαδή, εισαγωγή, συμπίεση, καύση / εκτόνωση και εξαγωγή.
Αυτό που αλλάζει, είναι ο χρονισμός των βαλβίδων. Συγκεκριμένα, στη φάση της συμπίεσης, η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοικτή για μεγαλύτερο χρόνο και κατά την άνοδο του πιστονιού δεν δημιουργείται συμπίεση του καύσιμου μίγματος. Η φάση της συμπίεσης ξεκινά αργότερα σε σχέση με ένα συμβατικό μοτέρ, ωστόσο η εκτόνωση παραμένει η ίδια.
Μ ένα χονδρικό παράδειγμα, αν σε έναν συμβατικό κινητήρα η συμπίεση έχει λόγο 10:1, σε έναν σύγχρονο Atkinson έχει 5:1 αλλά η εκτόνωση, παραμένει η ίδια και στις δύο περιπτώσεις. Ουσιαστικά αυτό που καταφέρνει ένας σύγχρονος Atkinson κινητήρας, είναι ότι εκμεταλλεύεται καλύτερα την ενέργεια του συμπιεσμένου μίγματος.
Επισημαίνουμε και πάλι ότι αυτό δεν έχει να κάνει με την ισχύ, δεν είναι πιο ισχυρός ένας Atkinson κινητήρας σε σχέση με έναν συμβατικό, για την ακρίβεια παράγει λιγότερη ισχύ, ειδικά στις χαμηλές στροφές λειτουργίας. Είναι όμως πιο αποδοτικός και ιδανικός σε υβριδικές διατάξεις, αφού οι όποιες απώλειες ισχύος στο χαμηλό φάσμα λειτουργίας, αναπληρώνονται από το ή τα ηλεκτρικά μοτέρ.
Σε ότι αφορά στους κινητήρες που λέγεται ότι χρησιμοποιούν τον Miller κύκλο λειτουργίας, ουσιαστικά είναι η ίδια, Atkinson αρχή αλλά με υπερτροφοδότηση καύσιμου μίγματος.
Όλες οι ειδήσεις
Suzuki: Επιστροφή του GSXR; Η Suzuki αφήνει τη φαντασία να οργιάζει
Τι κάνει το “Β” στον επιλογέα ταχυτήτων; Πότε το χρησιμοποιούμε;
Συγχώνευση υπό όρους: Πανάκριβη απαίτηση της Honda απέναντι στην Nissan
