De verbrandingsmotor van de Prius

De 4 cylinder motor in de Toyota Prius is een benzinemotor die werkt volgens de Atkinsoncyclus. De Prius motor heeft daardoor een zeer hoog thermisch rendement.

Motor gegevens:

Cyl. Inhoud: 1,5 L (1500 cc).
Max. toeren: 5000 rpm.
Vermogen: 57 Kw (78 pk) bij 5000 rpm.
Max. koppel: 115 Nm bij 4200 rpm.

 

Atkinson cycle versus Miller cycle engine

De 4 cylinder benzinemotor in de Toyota Prius werkt, zo zegt Toyota, volgens het Atkinson cycle principe.


Wat is een Atkinson cycle engine?

 

James Atkinson heeft een motor ontwikkeld die het mogelijk maakt om via ingenieuze overbrenging het volume van de inlaat/uitlaatslag t.o.v. de compressie arbeidsslag te varieeren.

Het doel van deze aanpassing is, volgens Atkinson, om het vermogensverlies dat ontstaat tijdens de compressieslag in een conventionele motor te verminderen. De vermindering van het vermogensverlies tijdens de compressieslag is groter dan het verlies aan vermogen uit de arbeidsslag. Het rendement zal daardoor omhoog gaan.

Dit principe is, echter op een andere wijze, ook toegepast door Ralp Miller.

Ralph Miller heeft de Miller cycle engine ontworpen.

 

Wat is een Miller cycle engine?

 

Bij de Miller cycle engine wordt het verschil in de volumeslagen bewerkstelligd door de inlaatklep langer open te houden, waardoor tijdens de compressieslag een deel van het volume via de inlaatkleppen de cilinder weer verlaat. Het compressie slagvolume is in dit type motor ongeveer 70% tot 80% van het inlaat slagvolume.
Het verlies van het compressievolume wordt in de Miller cycle engine gecompenseerd door turbocompressie toe te passen tijdens de inlaatslag.

De restenergie in de uitlaatgassen wordt op deze manier door de motor gebruikt om het totale rendement van de motor te verhogen. De auto fabrikant Mazda heeft deze motor gebruikt in de jaren '90 in de Mazda Millennia en Eunos 800.

 

Bijna alle motoren, die op dit moment in de auto's te vinden zijn, werken volgen het conventionele Otto principe, daarbij is het slagvolume van de inlaat/uitlaatslag gelijk aan dat van de compressie/arbeidsslag.

Er zijn op dit moment wel enige afwijkingen op de regel, er wordt door diverse fabrikanten al gebruik gemaakt van motoren met een vaiabele kleptiming.

 

Hoe werkt de Prius motor?

 

De Toyota motor werkt met een variabele kleptiming die het mogelijk maakt om de tijdsduur van de inlaatslag en de compressieslag onafhankelijk van elkaar in te stellen. Het is op deze manier mogelijk om het volume van de inlaat/uitlaatslag t.o.v. de compressie/arbeidsslag te varieeren.

De inlaatkleppen van de Priusmotor blijft tijdens een % deel van de compressieslag open waardoor een deel van het verse benzine/lucht mengsel teruggedrukt wordt in het inlaatspruitstuk. Dit verminderd de pompverliezen tijdens de compressieslag.
Door gebruik te maken van variabele kleptiming intelligentie (VVT-i) is het mogelijk om deze motor onder alle omstandigheden en belastingen optimaal efficiënt te laten werken.


Een motor volgens dit pricipe heeft een hoge thermische efficiëntie.


De motor in de Toyota Prius is eigenlijk een combinatie van een motor volgens het Atkinson en Miller principe.

 

Bij de Prius motor ontbreekt echter de ingenieuze mechanische constructie uit de Atkinson motor en de turbocharger uit de Miller motor.
De Toyota Prius is de eerste en op dit moment enige productieauto met dit type motor.

Het gewicht van de motor is tevens zo laag mogelijk gehouden door gebruik te maken van lichte materialen. Het zo klein mogelijk dimensioneren van de verschillende bewegende onderdelen en het verkleinen van de klepveren en het optimaliseren van de veerkracht heeft een positief effect op de wrijvingkracht verliezen. Dit alles helpt om de efficiëntie van deze motor nog verder te verbeteren.

 


Een doorsnede van de Prius verbrandingsmotor

 

 

Het originele Atkinson cycle principe

 

 

Kleptiming van een willekeurige Miller cycle engine

 

 

Het kleptimings diagram van de Prius motor

 

 

De prestatiecurve van de totale aandrijving v/d Prius

 

 

Enkele interessante en informatieve links

 

Enkele Links:

 

 

 

Op deze pagina vindt u een beschrijving van de verbrandingsmotor in de Toyota Prius 2.

Prius verbrandingsmotor