Motor s Atkinsonovým cyklom

Motor s Atkinsonovým cyklom, alebo aj motor s predĺženou expanziou patrí medzi motory s vnútorným spaľovaním. Navrhol ho James Atkinson v roku 1882. Atkinsonov cyklus je navrhnutý tak, aby poskytol vyššiu účinnosť motora.

Znázornenie cyklu Atkinsonovho motora (motor s predĺženou expanziou) v p-V diagrame. Plocha napravo od červenej čiarou je úmerná práci navyše získanej predĺženou expanziou.

Animovaná schéma pôvodného Atkinsonovho motora s kývavou ojnicou

Konštrukcia

Pôvodný motor

Pôvodný motor s Atkinsonovým cyklom bol skonštruovaný tak, že nasávanie, kompresia, spaľovanie, expanzia a výfuk rešpektujú cyklus štvortaktného motora ale špeciálnym kľukovým mechanizmom s kývavou ojnicou pripojenou na bokom umiestnený kľukový hriadeľ sa dosiahne taký prevod, že všetky takty nastanú počas jedného otočenia kľukového hriadeľa.

Moderný motor

Moderný motor s Atkinsonovým cyklom je štvortaktný motor, v ktorom sací ventil zostáva otvorený dlhšie ako zvyčajne aj počas začiatku kompresného zdvihu (približne 20 až 30 %). To umožňí spätný tok náplne do sacieho potrubia. Preto sa kompresia nezačína v dolnej úvrati, ale až po uzatvorení sacieho ventilu následkom čoho sa znižuje skutočný kompresný pomer a relatívne k nemu potom zostáva expanzný pomer väčší.

Účinnosť cyklu

Uvedená konštrukcia, kedy expanzný pomer je väčší ako kompresný pomer, vedie k väčšej účinnosti ako pri motoroch s klasickým cyklom (kde sú kompresný a expanzný pomer rovnaké). Pri rovnakom privedenom teple sa získa viac práce, pretože tlak a teplota výfukových plynov na konci expanzného zdvihu je nižšia.

Motor s Atkinsonovým cyklom je účinnejší ako porovnateľný motor s Ottovým cyklom. Je však rozmernejší a ťažší.

Teoreticky je to možné zistiť porovnaním vzťahov pre účinnosť Ottovho cyklu a Humphreyovho cyklu, ktorý obmedzuje limitný prípad expanzie, keď je tlak na jej konci rovný tlaku na začiatku kompresie. Výraz o ktorý sa oba vzťahy pre účinnosť líšia je pri dosadení reálnych parametrov vždy menší ako 1, následkom čoho je účinnosť Humpreyovho cyklu vždy vyššia. Samozrejme porovnávať môžeme iba motory s rovnakým kompresným pomerom – ε.

Využitie

V súčasnosti sa motory s Atkinsonovým cyklom využívajú iba zriedka. Využívajú ich napríklad motory automobilov Toyota Prius a Ford Escape hybrid electric. Efektívnejším spôsobom zvýšenia účinnosti spaľovacích motorov je dnes prepĺňanie, najčastejšie realizované turbodúchadlom.

Na rovnakom princípe je založený aj tzv. motor s Millerovým cyklom. Toto označenie sa používa, ak je motor prepĺňaný.