Atkinson, Miller, procés del cicle B: què significa realment

Els turbocompressors VTG dels motors VW són en realitat unitats dièsel modificades.

Els cicles d'Atkinson i Miller sempre s'associen a una major eficiència, però sovint no hi ha cap diferència entre ells. Potser no té sentit, perquè tots dos canvis es redueixen a una filosofia fonamental: crear diferents relacions de compressió i expansió en un motor de gasolina de quatre temps. Com que aquests paràmetres són geomètricament idèntics en un motor convencional, la unitat de gasolina pateix el perill de cops de combustible, que requereix una reducció de la relació de compressió. Tanmateix, si es pogués assolir una relació d'expansió més alta per qualsevol mitjà, això donaria lloc a un nivell més alt d'"esprémer" l'energia dels gasos en expansió i augmentaria l'eficiència del motor. És interessant observar que, purament històricament, ni James Atkinson ni Ralph Miller van crear els seus conceptes a la recerca de l'eficiència. El 1887, Atkinson també va desenvolupar un mecanisme de manivela complex patentat que constava de diversos elements (avui es poden trobar similituds al motor Infiniti VC Turbo), que pretenia evitar les patents d'Otto. El resultat d'una cinemàtica complexa és la implementació d'un cicle de quatre temps durant una revolució del motor i una altra carrera del pistó durant la compressió i l'expansió. Moltes dècades després, aquest procés es durà a terme mantenint la vàlvula d'admissió oberta durant un període de temps més llarg i gairebé sense excepció utilitzat en motors en combinació amb motors híbrids convencionals (sense possibilitat de càrrega elèctrica externa), com els de Toyota. i Honda. A velocitats mitjanes i altes això no és un problema perquè el flux d'intrusió té inèrcia i a mesura que el pistó es mou cap enrere compensa l'aire de retorn. Tanmateix, a velocitats baixes, això condueix a un funcionament inestable del motor i, per tant, aquestes unitats es combinen amb sistemes híbrids o no utilitzen el cicle Atkinson en aquests modes. Per aquest motiu, les vàlvules d'aspiració natural i d'admissió es consideren convencionalment el cicle Atkinson. Tanmateix, això no és del tot correcte, perquè la idea de realitzar diversos graus de compressió i expansió controlant les fases d'obertura de la vàlvula pertany a Ralph Miller i es va patentar el 1956. Tanmateix, la seva idea no està orientada a aconseguir una major eficiència, i a reduir la relació de compressió i el corresponent ús de combustibles de baix octanatge en els motors d'avions. Miller dissenya sistemes per tancar la vàlvula d'admissió abans (Early Intake Valve Closure, EIVC) o posteriorment (Late Intake Valve Closure, LIVC), així com per compensar la manca d'aire o per mantenir l'aire retornant al col·lector d'admissió, compressor. s'utilitza.

És interessant assenyalar que el primer motor de fase asimètrica que funciona en un altre posterior, definit com el "procés del cicle de Miller", va ser creat per enginyers de Mercedes i s'ha utilitzat en el motor de compressors de 12 cilindres del cotxe esportiu W 163 des de 1939. abans que Ralph Miller patentés la seva prova.

El primer model de producció que va utilitzar el cicle Miller va ser el Mazda Millenia KJ-ZEM V6 de 1994. La vàlvula d’admissió es tanca més tard, retornant part de l’aire als col·lectors d’admissió amb una relació de compressió pràcticament reduïda i s’utilitza un compressor mecànic Lysholm per retenir l’aire. Per tant, la relació d’expansió és un 15 per cent més gran que la relació de compressió. Les pèrdues causades per la compressió d'aire des del pistó fins al compressor es compensen amb la millora de l'eficiència final del motor.

Les estratègies de tancament molt tardanes i molt primerenques tenen diferents avantatges en diferents modes. A càrregues baixes, el tancament posterior té l'avantatge que proporciona un accelerador obert més ampli i manté una millor turbulència. A mesura que augmenta la càrrega, l'avantatge canvia cap al tancament anterior. No obstant això, aquest últim es fa menys eficaç a altes velocitats a causa del temps d’ompliment insuficient i de l’alta caiguda de pressió abans i després de la vàlvula.

Audi i Volkswagen, Mazda i Toyota

Actualment, Audi i Volkswagen utilitzen processos similars en els seus dispositius 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) i 1.5 TSI (EA 211 Evo), als quals recentment es va unir la nova 1.0 TSI. Tanmateix, utilitzen una tecnologia de vàlvules d’entrada de pre-tancament en què l’aire en expansió es refreda després que la vàlvula es tanqui abans. Audi i VW anomenen el procés Cicle B després de l'enginyer de la companyia Ralph Budak, que va refinar les idees de Ralph Miller i les va aplicar a motors turboalimentats. Amb una relació de compressió de 13: 1, la proporció real és d'aproximadament 11,7: 1, cosa que per si mateixa és extremadament alta per a un motor d'encesa positiva. El paper principal en tot això el té el complex mecanisme d'obertura de vàlvules amb fases i carrera variables, que afavoreix el vòrtex i s'ajusta en funció de les condicions. En els motors de cicle B, la pressió d'injecció augmenta a 250 bar. Els microcontroladors controlen un procés suau de canvi de fase i transició del procés B al cicle Otto normal sota càrrega elevada. A més, els motors d’1,5 i 1 litre utilitzen turbocompressors de geometria variable de resposta ràpida. L’aire precompressat refredat proporciona millors condicions de temperatura que la compressió forta directa en un cilindre. A diferència dels turbocompressors BorgWarner VTG d'alta tecnologia de Porsche que s'utilitzen per a models més potents, les unitats de geometria variable de VW creades per la mateixa empresa són turbines pràcticament lleugerament modificades per a motors dièsel. Això és possible pel fet que, a causa de tot el descrit fins ara, la temperatura màxima del gas no supera els 880 graus, és a dir, lleugerament superior a la d’un motor dièsel, que és un indicador d’alta eficiència.

Les empreses japoneses confonen encara més l’estandardització de la terminologia. A diferència d'altres motors de gasolina Mazda Skyactiv, el Skyactiv G 2.5 T és turboalimentat i funciona en una àmplia gamma de càrregues i rpm en el cicle Miller, però Mazda també indueix un cicle en què funcionen les seves unitats Skyactiv G aspirades naturalment. Toyota utilitza un 1.2 D4 -T (8NR-FTS) i 2.0 D4-T (8AR-FTS) en els seus motors turbo, però Mazda, en canvi, els defineix com els mateixos per a tots els seus motors d'aspiració natural per a models híbrids i de nova generació de Dynamic Force . amb farciment atmosfèric com a "treball al cicle Atkinson". En tots els casos, la filosofia tècnica és la mateixa.