15.3. 2015 Ladislav Čermák

Atkinsonův cyklus: Vítané zpoždění

 

Jednu z cest k uskromnění pístového spalovacího motoru vymyslel v roce 1882 anglický vynálezce James Atkinson. Moderní aplikace se její principy dočkaly ve značně modifikované podobě.

Ač byl původní motiv jeho konání prostý, totiž vyhnout se patentům na tzv. Ottův cyklus (v něm se expanzní poměr rovná kompresnímu), dodnes užívaný většinou pístových motorů, podařilo se Jamesi Atkinsonovi výrazně zvýšit účinnost spalovacích jednotek dosažením rozdílu mezi oběma poměry. Sice za cenu snížení specifického výkonu, ovšem přínosy vyšší účinnosti převážily.

Zatímco Angličan svou myšlenku rovnou na několik pokusů realizoval s pomocí poměrně složité mechaniky, z níž zejména tzv. diferenciální motor je opravdovou lahůdkou, moderní motoráři jeho myšlenku adaptovali na běžný pístový motor jednodušším, avšak nikoliv méně efektivním způsobem.

Moderní motory s Atkinsonovým cyklem jsou zpravidla konvenční atmosféricky plněné zážehové jednotky, aplikované tam, kde nevadí jejich nižší specifický výkon. Typickým teritoriem pro ně jsou hybridní automobily, kde kilowattový deficit dožene asistence elektromotoru a motor se odvděčí velmi nízkou reálnou spotřebou, zejména při nižší a střední zátěži.

Vtip spočívá v pozdějším uzavření sacího ventilu, který tak ulehčuje pístu rozběh na počátku kompresní fáze. Část směsi se vrací do sacího potrubí a expanzní poměr získává navrch nad kompresním, což vede k vyšší účinnosti. Cílem je stav, kdy na konci expanze je tlak na píst roven atmosférickému – znamená to totiž dokonalé využití energie. Když se dané množství zápalné směsi díky většímu expanznímu poměru změní ve větší porci energie, znamená to, že byla lépe využita.

Protože kýžený efekt zároveň potřebuje účinnou regulaci, mají moderní atkinsonovské motory plynule proměnné časování (přinejmenším sacích) ventilů, schopné měnit překrytí otevření s výfukovými, a zároveň na volnoběh a při vysokých otáčkách umějí přepínat na za této situace vhodnější Ottův cyklus.

Bohaté zkušenosti s nimi má hlavně Toyota, která je aplikuje už do třetí generace svých paralelních hybridů, a to i u značky Lexus. Atkinsonova cyklu je ovšem schopen i osmiválec o objemu 5,0 litru v modelu RC F (viz AT 05/15). Používají jej u svých aut ale i jiní výrobci, například Honda, Kia a Ford.

Toyota v současné době dokončila vývoj nové generace motorů s vylepšeným řízením variabilního časování VVT-iE/iW s elektrickým aktuátorem. Loni jej premiérově aplikovala i do konvenční Toyoty Aygo, přičemž musela technologickými finesami, například upraveným tvarem sacích kanálů vyvolávajícím vertikální víření a zvýšenou statickou kompresí vyřešit hlavní omezení Atkinsonových motorů, tedy omezený tah v nízkých a středních otáčkách. První ale byla Honda, která Angličanův cyklus aplikovala u motoru 1.8 i-VTEC už v roce 2007 v civiku.

Ford by zase rád u budoucích motorů EcoBoost vyřešil další omezení tohoto principu – zhoršenou aerodynamickou účinnost kvůli směsi vypouštěné na počátku komprese do sacího potrubí proti směru nasávané masy. Pomohl si elegantním trikem – dočasným pootevřením výfukového ventilu na pomezí sání a komprese místo sacího. Odměnou za složitější technologické řešení a mírné snížení termodynamické účinnosti má být výhodnější průběh vnitřní aerodynamiky a také chlazení spalovacího prostoru, které by mohlo eliminovat potřebu denox katalyzátoru a snížit potřebnou kapacitu chladicího okruhu.

Na pana Atkinsona tak budeme zřejmě vzpomínat ještě dlouho...

Video

James Atkinson (1846–1914): Jak se vyhnout patentu

Vynálezce z britského Hampsteadu se zabýval zdokonalením spalovacího motoru a zkonstruoval čtyřdobý pístový motor, v němž se všechny pracovní cykly díky asistenci složitého klikového mechanismu odehrají během jediné otáčky klikové hřídele (viz obrázek). Hlavním přínosem je ale diferenciální dvoupístový motor, narušující rovnováhu mezi kompresním a expanzním poměrem, opět s pomocí složité mechaniky. Za svou činnost byl Atkinson v roce 1889 oceněn medailí Johna Scotta. Jím vynalezený princip adaptovali novodobí konstruktéři a momentálně jsou jeho nápady považovány za perspektivní cestu ke zvýšení obecně nevalné účinnosti pístového spalovacího motoru.

 [600×330]

Další aplikace Atkinsonova cyklu: Millerův cyklus

Dohnat ztráty dynamické komprese měla kombinace s mechanickým přeplňováním, prakticky nasazená Mazdou na šestiválci 2.3 v modelu Xedos 9. Princip, vymyšlený Američanem Ralphem Millerem v roce 1947, vykázal výrazné zlepšení měřitelných parametrů, avšak narazil na složitost a náročnost takového řešení. To se ostatně potvrdilo i Mazdě, která svůj experiment už nikdy nezopakovala a ještě dlouho čelila kritice zákazníků konfrontovaných s extrémními cenami oprav motoru.

 [600×285]

Spolupracujeme s TipCars.com
Ministerstvo odsouhlasilo obří železniční stavbu za miliardy Ministerstvo odsouhlasilo obří železniční stavbu za miliardy

Železniční trať v úseku Veselí nad Lužnicí – Doubí…

Českého výrobce světel Trevos chtěla zničit insolvenční mafie Českého výrobce světel Trevos chtěla zničit insolvenční mafie

U hlavního vchodu do závodu největšího tuzemského výrobce…

Online: Babiš už hlasoval. Volil ANO a kroužkoval Online: Babiš už hlasoval. Volil ANO a kroužkoval

S úderem čtrnácté hodiny se v Česku otevřely volební…

 
 

Přidat názorDiskuse: Atkinsonův cyklus: Vítané zpoždění







Doporučujeme
Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu! Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu!

Jestliže před deseti lety bylo pohonem všech kol vybaveno…

Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo? Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo?

Ne ve všech státech Evropské unie se nafta označuje jako…

 

AutoRevue
Mazda vrátí na trh wankelův motor už za dva roky. Ne ovšem tak, jak si myslíte... Mazda vrátí na trh wankelův motor už za dva roky. Ne ovšem tak, jak si myslíte...

Motor s rotačním pístem bude nyní plnit jinou roli.

Hyundai uvádí na trh další nový model: SUV Kona ale vůbec není levné Hyundai uvádí na trh další nový model: SUV Kona ale vůbec není levné

Vůz s designově velmi komplikovanou přídí se stává…

 





 
Mercedes-Benz X prozradil české ceny. O kolik je stuttgartský pick-up dražší než Navara?

Mercedes-Benz X prozradil české ceny. O kolik je stuttgartský pick-up dražší než Navara?

Dnes 13:50

Nový pick-up s trojcípou hvězdou na přídi je zatím dostupný výhradně se čtyřválcovými motory. Na šestiválec si počkáme do léta.




Blesk.cz

Brutální vražda hvězdy Hlasu: Manžel zpěvačku zastřelil, pak zabil i sebe

Brutální vražda hvězdy Hlasu: Manžel zpěvačku…

Měla před sebou zářnou budoucnost, talentovanou zpěvačku San Sreylai (†23) ale připravil o život její žárlivý…

Změny na Vltavské: Dělníci opravují schodiště, zmizí nevyužívaná lávka

Změny na Vltavské: Dělníci opravují schodiště, zmizí…

Okolí Vltavské se začíná měnit. Začala více než měsíční rekonstrukce schodiště, navazovat se bude likvidací…

 

iSport.cz

Plíšková zná soupeřky. Na Turnaji mistryň se utká s Muguruzaovou i Venus

Plíšková zná soupeřky. Na Turnaji mistryň se utká s…

Tenistka Karolína Plíšková se na Turnaji mistryň utká v Bílé skupině stejně jako před rokem se Španělkou Garbiňe…

Trenér Říha: Jakmile v kolektivu vzniknou mezírky, je to jako rakovina

Trenér Říha: Jakmile v kolektivu vzniknou mezírky,…

Před dvěma týdny skončil Miloš Říha ve Slovanu. Důvody? Podle slovenských médií docela vážné. Zastaralé metody.…

 

Reflex.cz

Žena si přinesla z blešího trhu raritu. Nikdy nepublikované fotky mladých Stounů

Žena si přinesla z blešího trhu raritu. Nikdy…

Bleší trhy. Jedni je milují, vyhledávají a jsou dokonce ochotni za nimi i cestovat. Například do Paříže, kde…

Komentátor Bohumil Pečinka: Volit má smysl. Jde o režim, volové!

Komentátor Bohumil Pečinka: Volit má smysl. Jde o…

Začnu velmi osobně. Od roku 2013 jsem nebyl už u trojích voleb (komunální, senátní, krajské). V určitou chvíli…