Немного разобрался с работой гибридов и честно говоря очень впечатлён этой технологией. С моей точки зрения это реально прорыв не только в плане экономия топлива, но и гениальное инженерное решение, когда японцы сумели соединить некий аналог двигателя Аткинсона с электронной планетарной трансмиссией.
Итак, сначала напишу про двигатель, а потом хочу написать про трансмиссию.
Двигатель Аткинсона был разработан Джеймсом Аткинсоном в 1882 году. Суть двигателя заключается в достижении более высокой эффективности сгорания, то есть меньшего расхода топлива. Для этого в нём был увеличен рабочий ход (3-й такт цикла Отто) за счёт усложнения кривошипно-шатунного механизма и таким образом его степени сжатия и расширения различаются. На анимации ниже из Википедии станет понятней принцип его работы с разными степенями сжатия и расширения.
Но в XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики КШМ. И только сейчас математическая модель двигателя Аткинсона с компьютерным регулированием времён тактов начала применяться в автомобилях Toyota Prius, Lexus с приставкой «h», Nissan Altima, Ford Fusion и другие.
Хоть официально японцы называют применённый принцип работы двигателя в своих гибридах циклом Аткинсона, но по факту он является циклом Миллера. Тем более, что нет такого понятия, как "цикл Аткинсона", а есть только понятие "двигатель Аткинсона". А вот цикл Миллера существует как отдельное понятие наравне с циклом Отто.
Давайте поподробнее разберёмся, что же это за цикл Миллера.
Он был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто.
Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счёт такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).
Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта.
Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счёте оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остаётся таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).
Рассмотрим более подробно второй подход Миллера — поскольку он несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие.
В обычном моторе с конструкцией ГРМ Миллера впускной клапан не закрывается по окончания такта впуска, а остаётся открытым в течение первой части такта сжатия. Хоть при такте впуска
весь объем цилиндра был заполнен топливо-воздушной смесью,
но потом часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия. Потому фактическое сжатие смеси начинается позже, когда впускной клапан наконец закроется и смесь окажется полностью запертой в цилиндре.
Таким образом степень сжатия смеси в двигателе с циклом Миллера такая же точно, как в современном двигателе Отто (10-11:1), но при этом увеличена механическая геометрия (13-14:1).
Потому теперь используется такое понятие, как "степень расширения", которая всегда обратно равна
геометрической степени сжатия и при этом не всегда бывает равна
фактической степени сжатия.