تکنولوژی چرخه اتکینسون (Atkinson) چیست؟

تکنولوژی چرخه اتکینسون (Atkinson) چیست؟
 ۴ بهمن ۱۳۹۶
 دسته بندی:  بلاگ  

چرخه اتکینسون ( Atkinson cycle )، یکی از فناوری‌های مهمی است که در سال 1882 توسط مخترع بریتانیایی جیمز اتکینسون (James Atkinson ) ثبت شد. تکنولوژی چرخه اتکینسون اولین بار در موتوری به همین نام استفاده شد اما پس از مدت‌ها تکنولوژی چرخه اتکینسون گسترش یافت و کم کم تبدیل به بخش جدا نشدنی از صنعت خودروسازی مدرن شد. در موتور اتکینسون طول حرکتی پیستون‌ها ( stroke length ) متغیر بود و این تغییرات حرکتی اعمال شده در پیستون‌ها، توسط یک شاتون یا میل رابط منشعب میان پیستون و فلای‌ویل صورت می‌گرفت. تکنولوژی موتور اتکینسون موفق نبود و بعد از یک دهه به کلی کنار گذاشته شد اما همانطور که گفتیم چرخه ترمودینامیکی او که به چرخه اتکینسون ( Atkinson cycle ) هنوز در خودرو‌های مدرن امروزی استفاده می‌شود. امروزه چرخه اتکینسون به صورت تخصصی در خودرو‌های هیبریدی ( بنزینی-الکتریکی ) استفاده می‌شود. مزیت اصلی چرخه اتکینسون نسبت به چرخه اتو معمولی، بهره‌وری بالاتر نسبت به یک پیشرانه اتو است؛ در واقع این بهره‌وری به این معنا است که پیشرانه اتومبیل‌ها قادر خواهند بود با استفاده از انرژی کمتر، توان بیشتری تولید کنند. البته نباید این موضوع را انکار کردن که در چرخه اتکینسون، توان خروجی پیشرانه در سرعت‌های پایین نسبت به همان پیشرانه در چرخه اتو، کم‌تر است به همین دلیل چرخه اتکینسون را می‌توانیم یک فناوری نسبی دانست که فقط در سرعت‌های متوسط و بالا می‌تواند باعث بهینه‌سازی مصرف انرژی در خودرو شود. از همین رو مهندسان و متخصصان تکنولوژی چرخه اتکینسون را مناسب خودرو‌های هیبریدی می‌دانند زیرا در این اتومبیل‌ها زمانی که توان خروجی کاهش ‌می‌یابد، موتور الکتریکی به کمک پیشرانه بنزینی خودرو می‌آید و کمبود نیرو را در خودرو جبران می‌کند.

مکانیزم استفاده شده در تکنولوژی چرخه اتکینسون

در فناوری چرخه‌ی اتکینسون بسته شدن سوپاپ ورودی به شکل قابل توجهی به تاخیر انداخته می‌شود و همین موضوع باعث افزایش تراکم در زیر پیستون می‌شود. در تکنولوژی چرخه‌ اتکینسون زمانی که پیستون ۲۰ تا ۳۰ درصد از مسیرش را به سمت بالا رفته است، سوپاپ ورودی سیلندر دیرتر بسته خواهد شد؛ در این حالت سوخت تازه توسط پیستون دوباره به منیفولد ورودی تزریق می‌شود؛ این پروسه باعث می‌شود سیلندر هیچ‌گاه به صورت کامل پر نشود که این موضوع باعث کاهش سوخت مصرفی و البته کاهش توان خروجی را در سرعت‌های پایین می‌شود. اما نتیجه نهایی زمانی است که در سیلندر احتراق رخ می‌دهد؛ این در زمانی است که پیستون به دلیل انبساط بوجود آمده به سمت پایین می‌آید. در خودرو‌های مدرن هیبریدی، زمانی که پیستون پایین می‌آید، موتور‌های الکتریکی با تامین کمبود نیرو، باعث ایجاد یک موج جدید در توان خروجی خودرو می‌شوند. در واقع در چرخه‌ اتکینسون، پروسه مکش کوتاه‌تر انجام می‌شود و همراه با یک حرکت انبساطی در تمام طول ممکن، باعث می‌شود تا بیشترین توان خروجی ممکن در ازای هر بار تزریق سوخت به داخل سیلندر داشته باشیم. از نظر مهندسان صنعتی فعال در حوزه خودروسازی، دلیل برتری چرخه‌ اتکینسون نسبت به چرخه اتو، میزان انبساط پیستون‌ها به طور قابل توجهی بیشتر از میزان تراکم آن‌ها است و همین موضوع باعث ایجاد یک جریان متدام در سوخت‌رسانی به سیلندر‌ها می‌شود.