Atkinson, Miller, proceso del ciclo B: lo que realmente significa

Los turbocompresores VTG en los motores VW son en realidad motores diesel modificados.

Los ciclos de Atkinson y Miller siempre se asocian con una mayor eficiencia, pero a menudo no hay diferencia entre ellos. Tal vez no tenga sentido, porque ambos cambios se reducen a una filosofía fundamental: crear diferentes relaciones de compresión y expansión en un motor de gasolina de cuatro tiempos. Dado que estos parámetros son geométricamente idénticos en un motor convencional, la unidad de gasolina sufre el peligro de golpeteo del combustible, lo que requiere una reducción en la relación de compresión. Sin embargo, si pudiera lograrse una relación de expansión más alta por cualquier medio, esto daría como resultado un nivel más alto de "exprimir" la energía de los gases en expansión y aumentaría la eficiencia del motor. Es interesante notar que, puramente históricamente, ni James Atkinson ni Ralph Miller crearon sus conceptos en busca de eficiencia. En 1887, Atkinson también desarrolló un mecanismo de manivela complejo patentado que consta de varios elementos (hoy se pueden encontrar similitudes en el motor Infiniti VC Turbo), que tenía la intención de evitar las patentes de Otto. El resultado de una cinemática compleja es la implementación de un ciclo de cuatro tiempos durante una revolución del motor y otra carrera del pistón durante la compresión y expansión. Muchas décadas después, este proceso se llevará a cabo manteniendo la válvula de admisión abierta durante un período de tiempo más largo y casi sin excepción se utilizará en motores en combinación con sistemas de propulsión híbridos convencionales (sin posibilidad de carga eléctrica externa), como los de Toyota. y honda. A velocidades medias a altas, esto no es un problema porque el flujo de intrusión tiene inercia y, a medida que el pistón se mueve hacia atrás, compensa el aire de retorno. Sin embargo, a bajas velocidades, esto conduce a un funcionamiento inestable del motor y, por lo tanto, dichas unidades se combinan con sistemas híbridos o no utilizan el ciclo Atkinson en estos modos. Por esta razón, las válvulas de admisión y aspiración natural se consideran convencionalmente el ciclo Atkinson. Sin embargo, esto no es del todo correcto, porque la idea de realizar varios grados de compresión y expansión mediante el control de las fases de apertura de la válvula pertenece a Ralph Miller y fue patentada en 1956. Sin embargo, su idea no está dirigida a lograr una mayor eficiencia, y bajar la relación de compresión y el correspondiente uso de combustibles de bajo octanaje en los motores de los aviones. Miller diseña sistemas para cerrar la válvula de admisión antes (Cierre temprano de la válvula de admisión, EIVC) o más tarde (Cierre tardío de la válvula de admisión, LIVC), así como para compensar la falta de aire o para mantener el aire regresando al múltiple de admisión, compresor se usa

Es interesante observar que el primer motor de fase asimétrica de este tipo que funciona con uno posterior, definido como el "proceso del ciclo Miller", fue creado por ingenieros de Mercedes y se ha utilizado en el motor compresor de 12 cilindros del deportivo W 163. desde 1939. antes de que Ralph Miller patentara su prueba.

El primer modelo de producción en usar el ciclo Miller fue el 6 Mazda Millenia KJ-ZEM V1994. La válvula de entrada se cierra más tarde, devolviendo parte del aire a los colectores de admisión con un grado de compresión prácticamente reducido, y se utiliza un compresor mecánico Lysholm para contener el aire. Por lo tanto, la relación de expansión es 15 por ciento mayor que la relación de compresión. Las pérdidas causadas por la compresión del aire del pistón al compresor se compensan con una eficiencia final mejorada del motor.

Las estrategias con cierres muy tardíos y muy tempranos tienen diferentes ventajas en diferentes modos. Con cargas bajas, un cierre posterior tiene la ventaja de proporcionar un acelerador abierto más amplio y mantener una mejor turbulencia. A medida que aumenta la carga, la ventaja cambia hacia un cierre anterior. Sin embargo, este último se vuelve menos efectivo a altas velocidades debido a un tiempo de llenado insuficiente y una gran caída de presión antes y después de la válvula.

Audi y Volkswagen, Mazda y Toyota

Actualmente, Audi y Volkswagen utilizan procesos similares en sus dispositivos 2.0 TFSI (EA 888 Gen 3b) y 1.5 TSI (EA 211 Evo), a los que recientemente se unió el nuevo 1.0 TSI. Sin embargo, utilizan una tecnología de válvula de entrada de cierre previo en la que el aire en expansión se enfría después de que la válvula se cierra antes. Audi y VW llaman al proceso ciclo B en honor al ingeniero de la compañía Ralph Budak, quien refinó las ideas de Ralph Miller y las aplicó a motores turboalimentados. Con una relación de compresión de 13: 1, la relación real es de aproximadamente 11,7: 1, que en sí misma es extremadamente alta para un motor de encendido por chispa. El papel principal en todo esto lo juega un complejo mecanismo de apertura de válvula con fases y carrera variables, que promueve el vórtice y se ajusta según las condiciones. En los motores de ciclo B, la presión de inyección aumenta a 250 bar. Los microcontroladores controlan un proceso suave de cambio de fase y transición del proceso B al ciclo Otto normal bajo carga alta. Además, los motores de 1,5 y 1 litro utilizan turbocompresores de geometría variable de respuesta rápida. El aire precomprimido enfriado proporciona mejores condiciones de temperatura que la fuerte compresión directa en un cilindro. A diferencia de los turbocompresores BorgWarner VTG de alta tecnología de Porsche utilizados para modelos más potentes, las unidades de geometría variable de VW creadas por la misma compañía son turbinas prácticamente modificadas para motores diesel. Esto es posible debido a que, por todo lo descrito hasta ahora, la temperatura máxima del gas no supera los 880 grados, es decir, ligeramente superior a la de un motor diésel, lo que es un indicador de alta eficiencia.

Las empresas japonesas confunden aún más la estandarización de la terminología. A diferencia de otros motores de gasolina Mazda Skyactiv, el Skyactiv G 2.5 T está turboalimentado y opera en una amplia gama de cargas y rpm en el ciclo Miller, pero Mazda también induce un ciclo en el que operan sus unidades Skyactiv G de aspiración natural. Toyota usa un 1.2 D4 -T (8NR-FTS) y 2.0 D4-T (8AR-FTS) en sus motores turbo, pero Mazda, por otro lado, los define como iguales para todos sus motores atmosféricos para los modelos híbridos y Dynamic Force de nueva generación. . con relleno atmosférico como "trabajo en el ciclo de Atkinson". En todos los casos, la filosofía técnica es la misma.