цикл Аткинсона

В 1886 году британский инженер Джеймс Аткинсон, через 10 лет после изобретения двигателя внутреннего сгорания Николасом Отто, предложил его улучшить. Двигатель, работающий по циклу Отто на малых и средних оборотах, при открытой дроссельной заслонке, из-за разряжения во впускном коллекторе, поршни работают в режиме насоса, на что затрачивается мощность двигателя. При этом затрудняется наполнение камеры сгорания свежей смесью. При выпуске отработанных газов, которые все еще находятся под высоким давлением, также теряется энергия. Вся она пропадает впустую в глушителе. Джеймсу Аткинсону такие потери показались недопустимыми. В цикле Аткинсона впускной клапан закрывается не вблизи нижней мертвой точки, а значительно позже. Цикл Аткинсона дает некоторые преимущества:

 - снижаются насосные потери, так как часть смеси при движении поршня вверх выталкивается во впускной коллектор, уменьшая в нем разряжение.

 - изменяется степень сжатия.

Теоретически, она остается прежней, так как ход поршня и объем камеры сгорания не изменяются, но за счет позднего закрытия впускного клапана, уменьшается. А это уже снижение вероятности появления детонационного сгорания топлива, и следовательно, отсутствие необходимости повышать обороты двигателя переключением на пониженную передачу при увеличении нагрузки.

 По циклу Аткинсона двигатель работает по так называемому циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработавших газов используется более длительный период. Это дает возможность более полно использовать энергию отработавших газов, что, собственно, и обеспечивает высокую экономичность двигателя и уменьшение выброса вредных веществ в атмосферу до 90%.

Приус имеет необычно маленький (для автомобиля весом 1400кг) двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Это стало возможным из-за наличия электромоторов и высоковольтной батареи (ВВБ), которые помогают ДВСу, когда его мощности не хватает. На обычном автомобиле двигатель рассчитан на высокое ускорение, поэтому почти всегда работает с низким (КПД). Для примера: кпд обычного бензинового двигателя 18%, дизель - 22-24%, гибридная система выдает около около 30%.

 Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый крутящий момент и может заглохнуть.

 На Toyota Prius особенно выгодно применение двигателя c циклом Аткинсона, так как на малых оборотах он не нагружается. Фактически на гибридном автомобиле применен не двигатель Аткинсона, а его упрощенный аналог. Приус разгоняется электромотором, который выдаёт максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов.

 Ограничение максимальной скорости вращения в 4500 оборотов в минуту позволяет использовать легкие детали, уменьшая потери на трение и инерцию. Клапаны имеют узкие стебли и мякгие пружины для уменьшения энергии, затрачиваемой на управление клапанами. Коленчатый вал смещен от оси цилиндров на 12 мм так, чтобы в течение рабочего хода сила от поршня была передана к коленчатому валу через прямой, а не наклонный шатун. Приус имеет двс объемом 1497 куб.см. 1NZ-FXE. На тойоте Echo установлен похожий двигатель 1NZ-FE. Их конструкция похожа: рядная четверка, 16 клапанов, двойной распредвал с цепным приводом и т.д. Однако, особенность двигателя приус в том, что он работает по циклу АТКИНСОНА, а двигателя Echo по циклу ОТТО.