アトキンソン、ミラー、Bサイクルプロセス：実際の意味

VWエンジンのVTGターボチャージャーは、実際には改造されたディーゼルユニットです。

アトキンソンサイクルとミラーサイクルは常に効率の向上に関連していますが、多くの場合、それらの間に違いはありません. どちらの変更も、1887 ストローク ガソリン エンジンで異なる圧縮比と膨張比を作成するという基本的な哲学に帰着するため、おそらく意味がありません。 これらのパラメーターは従来のエンジンと幾何学的に同一であるため、ガソリン ユニットは燃料ノッキングの危険性に悩まされ、圧縮比を下げる必要があります。 しかし、何らかの手段でより高い膨張比を達成できれば、膨張するガスのエネルギーをより高いレベルで「絞り出す」結果となり、エンジンの効率が向上します。 興味深いことに、純粋に歴史的に、ジェームズ アトキンソンもラルフ ミラーも、効率を求めて概念を作成していません。 1956 年、アトキンソンは、オットーの特許を回避することを目的として、いくつかの要素で構成される特許取得済みの複雑なクランク機構 (今日のインフィニティ VC ターボ エンジンにも類似点が見られる) を開発しました。 複雑な運動学の結果、エンジンの XNUMX 回転中に XNUMX ストローク サイクルが実行され、圧縮と膨張中に別のピストン ストロークが実行されます。 数十年後、このプロセスは、吸気バルブを長期間開いたままにすることで実行され、ほとんど例外なく、トヨタのような従来のハイブリッド パワートレイン (外部充電の可能性なし) と組み合わせてエンジンで使用されます。そしてホンダ。 中速から高速では、侵入流には慣性があり、ピストンが後方に移動すると戻り空気が補償されるため、これは問題になりません。 ただし、低速ではエンジンの動作が不安定になるため、このようなユニットはハイブリッドシステムと組み合わされるか、これらのモードでアトキンソンサイクルを使用しません。 このため、従来、自然吸気バルブと吸気バルブはアトキンソン サイクルと見なされていました。 ただし、これは完全に正しいとは言えません。なぜなら、開弁段階を制御することでさまざまな程度の圧縮と膨張を実現するというアイデアは、ラルフ ミラーに属し、XNUMX 年に特許を取得したからです。 しかし、彼のアイデアは、より高い効率を達成し、圧縮比を下げ、それに対応して航空機エンジンで低オクタン価燃料を使用することを目的としていません。 Miller は、吸気バルブを早期に閉じる (Early Intake Valve Closure、EIVC) または後で (Late Intake Valve Closure、LIVC) だけでなく、空気の不足を補う、または吸気マニホールド、コンプレッサーに空気が戻るようにするシステムを設計します。使用されている。

「ミラーサイクルプロセス」として定義された、後のエンジンで実行される最初のこのような非対称フェーズエンジンは、メルセデスエンジニアによって作成され、W12スポーツカーの163気筒コンプレッサーエンジンで使用されていることに注意してください。 1939年以来。 ラルフミラーが彼のテストの特許を取得する前に。

ミラーサイクルを使用した最初の生産モデルは、6年のマツダミレニアKJ-ZEM V1994でした。 吸気バルブは後で閉じ、一部の空気を圧縮比を実質的に下げた状態で吸気マニホールドに戻し、Lysholmメカニカルコンプレッサーを使用して空気を保持します。 したがって、膨張比は圧縮比よりも15％大きくなります。 ピストンからコンプレッサーへの空気圧縮によって引き起こされる損失は、エンジンの改善された最終効率によって相殺されます。

非常に遅いおよび非常に早いクローズ戦略は、異なるモードで異なる利点があります。 負荷が低い場合、後で閉じると、スロットルが広く開き、乱気流が維持されるという利点があります。 負荷が増加すると、アドバンテージはより早いクローズにシフトします。 ただし、後者は、バルブ前後の充填時間が不十分で圧力降下が大きいため、高速では効果が低くなります。

アウディとフォルクスワーゲン、マツダとトヨタ

現在、アウディとフォルクスワーゲンは、2.0 TFSI（EA 888 Gen 3b）および1.5 TSI（EA 211 Evo）デバイスで同様のプロセスを使用しており、最近、新しい1.0TSIが加わりました。 ただし、バルブが早く閉じた後に膨張する空気を冷却する、事前閉鎖インレットバルブ技術を使用しています。 アウディとVWは、ラルフミラーのアイデアを洗練し、ターボチャージャー付きエンジンに適用した同社のエンジニアであるラルフブダックにちなんで、このプロセスをBサイクルと呼んでいます。 圧縮比が13：1の場合、実際の比は約11,7：1であり、正点火エンジンの場合、それ自体が非常に高くなります。 これらすべての主な役割は、可変位相とストロークを備えた複雑なバルブ開放メカニズムによって果たされます。これは、スワールを促進し、条件に応じて調整します。 Bサイクルエンジンでは、噴射圧力が250バールに増加します。 マイクロコントローラーは、高負荷下での相変化とBプロセスから通常のオットーサイクルへの移行のスムーズなプロセスを制御します。 さらに、1,5リッターおよび1リッターエンジンは、クイックレスポンス可変ジオメトリーターボチャージャーを使用しています。 冷却された事前圧縮空気は、シリンダー内で直接強力に圧縮するよりも優れた温度条件を提供します。 より強力なモデルに使用されるポルシェのハイテクボルグワーナーVTGターボチャージャーとは異なり、同じ会社によって作成されたVWの可変ジオメトリユニットは、ディーゼルエンジン用に実質的にわずかに変更されたタービンです。 これは、これまでに説明したすべての理由により、最高ガス温度が880度を超えない、つまり、高効率の指標であるディーゼルエンジンよりもわずかに高いという事実によって可能になります。

日本の企業は、用語の標準化をさらに混乱させています。 他のマツダSkyactivガソリンエンジンとは異なり、Skyactiv G 2.5 Tはターボチャージャー付きで、ミラーサイクルで幅広い負荷とrpmで動作しますが、マツダは自然吸気のSkyactivGユニットが動作するサイクルも引き起こします。トヨタは1.2D4を使用しています。 -ターボエンジンのT（8NR-FTS）と2.0 D4-T（8AR-FTS）ですが、一方、マツダは、ハイブリッドおよび新世代のダイナミックフォースモデル用の自然吸気エンジンのすべてで同じものとして定義しています。 。 「アトキンソンサイクルでの作業」としての大気充填を伴う。 すべての場合において、技術哲学は同じです。