Dlaczego silniki wciąż pracują w cyklu Otta?

, 24 października 2016, 10:19

Niemal wszystkie silniki czterosuwowe pracują w oparciu o zasadę stworzoną przez Nikolausa Otto. Pod koniec dziewiętnastego wieku stworzył on silnik, na którym do tej pory wzorowana jest większość jednostek napędowych z zapłonem iskrowym.

Zasada działania silnika pracującego w cyklu Otta jest prosta. W pierwszym suwie zawór wlotowy otwiera się, a tłok zasysa mieszankę paliwową. W drugim – mieszanka jest sprężana i doprowadzana do wybuchu. Efektem wybuchu jest trzeci suw, podczas którego gazy spalinowe rozprężają się. Gdy tłok znajdzie się w dolnym położeniu, otwierany jest zawór wylotowy, a gazy spalinowe są usuwane z komory spalania podczas czwartego suwu. Następnie cykl powtarza się.

4-Stroke-Engine-with-airflows

Charakterystyczną cechą dla cyklu Otta jest to, że każdy suw trwa od momentu osiągnięcia przez tłok górnego lub dolnego położenia. Zapewnia to maksymalne wykorzystanie pojemności silnika, ale przekłada się na stosunkowo duże straty energii. Problem ten został rozwiązany przez innego konstruktora, ale problemy z praktycznym wykorzystaniem teorii, która komplikowała budowę silnika, sprawiły, że zaczął być używany wiele lat później.

Wydajność w silniku Otta zależy bezpośrednio od stopnia sprężania. Logicznym wydawałoby się więc jak największe zwiększenie stopnia sprężania. Niestety, doprowadziłoby to do samozapłonu mieszanki lub spalania stukowego, obciążającego elementy silnika.

Motory pracujące w cyklu Otta marnują więcej energii niż silniki Diesla oraz jednostki pracujące w cyklu Millera czy Atkinsona. Jednak możliwość uzyskania dużej mocy z danej pojemności skokowej silnika oraz większe skomplikowanie jednostek wykorzystujących zalety zarówno cyklu Otta, jak i na przykład Atkinsona, sprawiły, że dopiero od niedawna pojawiają się jednostki benzynowe oparte na wykorzystaniu innych rozwiązań lub łączących różne cykle. Wśród nich można wymienić Toyotę z jej hybrydowymi jednostkami czy najnowszy silnik Volkswagena 1.5 TSI.

Dlaczego tak długo zwlekano z wdrożeniem do produkcji silników wykorzystujących cykl Atkinsona? Pierwotne założenie komplikowało budowę silnika, co nie było opłacalne, a do tego groziło zwiększeniem awaryjności. Dopiero wykorzystanie zaworu wlotowego do uzyskania różnego stopnia sprężania i rozprężania sprawiło, że producenci silników zaczęli korzystać z dobrodziejstw cyklu Atkinsona, a rozwinięta inżynieria pozwoliła na zachowanie zalet cyklu Otta – który producent chciałby zrezygnować z głównego dobrodziejstwa wynalazku niemieckiego samouka, czyli dużej mocy przy danej pojemności silnika oraz stosunkowo nieskomplikowanej konstrukcji?

Pojawienie się pojazdów hybrydowych mogło być jednym z argumentów za porzuceniem cyklu Otta. W końcu hybrydowe silniki Toyoty wykorzystywały bezstopniowe skrzynie biegów, które pozwalały na wykorzystanie optymalnych dla oszczędniejszego cyklu Atkinsona obrotów silnika, zaś dodatkowa energia płynąca z silnika elektrycznego, rekompensowała stratę potencjalnie większej mocy. Wciąż jednak założenia cyklu Atkinsona wykorzystywane są w oparciu o konstrukcję silnika Otta przy wykorzystaniu sterowania czasem zamknięcia zaworu wlotowego.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy, które są wyłącznie prywatną opinią ich autorów. Jeśli uważasz, że któryś z kometarzy jest obraźliwy, zgłoś to pod adres redakcja@motofocus.pl.

peper, 26 października 2016, 6:16 2 0

Masło maślane...... Co z tego artykułu wynika?

Odpowiedz

Harry Rawlins, 27 października 2016, 8:29 2 -2

W silniku nie ma wybuchów. To jest spalanie. Poza tym co to jest silnik hybrydowy? Chyba autor miał na myśli hybrydowy układ napędowy. Poza tym przełomowych informacji w tym artykule nie ma. W tym roku była rocznica śmierci pana Otto. Warto o jego osiągnięciach poczytać:
http://gazeo.pl/wiadomosci/125-lecie-smierci-Nicolausa-Otto-tworcy-silnika-4-suwowego,wiadomosc,9309.html

Odpowiedz

Marlena, 13 kwietnia 2019, 11:40 2 -2

wybuch to gwaltowne spalanie z duza szybkoscia.Widzisz roznice pomiedzy paleniem sie rozlanej benzyny a jej wybuchem w zamknietej przestzreni pryz podwyzszonym cisnieniu?

Odpowiedz

Dlugi, 27 października 2016, 12:56 2 0

Ciekawe czy autor slyszal o silnikach mazdy z lat 90 wykorzystujacych cykl millera albo obecnych skyactiv wykorzystujacych atkinsona? I rowniez czy slyszal ze re silniki do toyoty dostarcza mazda?

Odpowiedz

Jezdze mazdami, 13 kwietnia 2019, 11:43 0 0

Cykl Millera byl TYLKO w Xedosie 9 .Najwyrazniej nie byla to zabawa oplacalna,skoro go porzucili.Nowe Mazdy obojetnei jak je zwa,NIE spalaja mniej niz wszystkie inne ,podobne,tradycyjne.Tabliczka SKYACTIVE z tylu auta wyglada bojowo ale praktycznie NIC poz atym nie daje.

Odpowiedz