چرخه موتور اتکینسون در خودرو چیست؟
چرخه موتور اتکینسون (Atkinson Cycle) نوعی از چرخه احتراق داخلی است که امروزه به طور گسترده در خودروهای هیبریدی (مانند تویوتا پریوس، کمری هیبرید و…) استفاده می‌شود. هدف اصلی این چرخه، به حداکثر رساندن راندمان حرارتی و کاهش مصرف سوخت است.
برای درک بهتر، ابتدا باید بدانیم تفاوت اصلی آن با موتورهای معمولی چیست.
تفاوت موتور اتکینسون با موتورهای معمولی (اتو – Otto Cycle)
موتورهای بنزینی معمولی بر پایه «چرخه اتو» کار می‌کنند که در آن‌ها زمان‌های چهارگانه (مکش، تراکم، احتراق، تخلیه) تقريباً تقارن و زمان‌بندی ثابتی دارند. اما موتور اتکینسون یک ترفند مهندسی هوشمندانه دارد:
«نسبت انبساط» در این موتور بزرگ‌تر از «نسبت تراکم» است.
در چرخه اتو، مقدار هوایی که در زمان مکش وارد موتور می‌شود با مقداری که در زمان تراکم فشرده می‌شود برابر است. اما در موتور اتکینسون، سوپاپ هوا در زمان مکش (حتی پس از شروع پیستون به سمت بالا رفتن در کورس تراکم) برای لحظاتی باز می‌ماند. این کار باعث می‌شود مقداری از هوا و سوخت دوباره به داخل منیفولد هوا برگردد.
نتیجه این کار چیست؟
-
تراکم واقعی کمتر: مقدار هوای کمی فشرده می‌شود، بنابراین موتور مستعد «پدیده ناک یا احتراق زودهنگام» نمی‌شود.
-
انبساط بیشتر: پیستون مسافت طولانی‌تری را برای تخلیه انرژی حاصل از انفجار طی می‌کند. این یعنی انرژی بیشتری از گازهای داغ استخراج می‌شود و دود خروجی خنک‌تر و با فشار کمتر خارج می‌شود.
مزایای چرخه اتکینسون در خودروها
-
راندمان و بازدهی بسیار بالا: این چرخه انرژی بیشتری از هر قطره بنزین بیرون می‌کشد (راندمان حرارتی موتورهای اتکینسون گاهی به بالای ۴۰٪ می‌رسد که برای موتور بنزینی فوق‌العاده است).
-
کاهش چشمگیر مصرف سوخت: به همین دلیل است که خودروهای هیبریدی مصرف سوخت بسیار پایینی دارند.
-
سازگاری عالی با سیستم‌های هیبریدی:
چرا موتورهای اتکینسون در گذشته محبوب نبودند اما امروزه پرکاربردند؟
-
نقطه ضعف سنتی: نقطه ضعف اصلی چرخه اتکینسون این بود که قدرت و گشتاور پایینی در دورهای پایین تولید می‌کرد و خودرو در شروع حرکت تنبل به نظر می‌رسید.
-
راه حل امروزی (هیبرید): خودروسازان امروزی این مشکل را با ترکیب کردن موتور اتکینسون با موتور الکتریکی حل کرده‌اند. موتور الکتریکی گشتاور آنی و قدرتمند را در شروع حرکت تأمین می‌کند و موتور بنزینیِ اتکینسون در سرعت‌های بالاتر وارد مدار می‌شود تا بیشترین بهره‌وری را داشته باشد. همچنین به کمک زمان‌بندی هوشمند سوپاپ‌ها (VVT-i)، موتور می‌تواند بین چرخه اتو و اتکینسون جابه‌جا شود.
آیا می‌خواهید بدانید کدام‌یک از خودروهای رایج در بازار ایران یا جهان از این فناوری استفاده می‌کنند؟