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
Sazka koupila od Fortuny firmu vydávající stírací losy Sazka koupila od Fortuny firmu vydávající stírací losy

Loterijní společnost Sazka koupila od skupiny Fortuna…

Kyjev chce omezit používání ruštiny v televizi, zavádí jazykové kvóty Kyjev chce omezit používání ruštiny v televizi, zavádí jazykové kvóty

Ukrajinský parlament dnes přijal zákon, podle kterého…

 
 

Přidat názorDiskuse: Atkinsonův cyklus: Vítané zpoždění







Doporučujeme
Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně! Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně!

Správné držení volantu je pro bezpečné řízení automobilu…

Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu? Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu?

Ještě před deseti lety byl vodík coby palivo v kurzu.…

 

AutoRevue
Škoda chystá sportovní elektromobil odkazující na slavný model 110 R Škoda chystá sportovní elektromobil odkazující na slavný model 110 R

Hodně nenápadně potvrdila mladoboleslavská automobilka…

Legendární Lancia opouští svět aut. 7 milníků, které stojí za připomenutí Legendární Lancia opouští svět aut. 7 milníků, které stojí za připomenutí

Není žádným tajemstvím, že dříve slavná italská…

 






 
Závodní „Ford Focus“ s technikou Nissanu GT-R míří na Pikes Peak. Může vyhrát?

„Ford Focus“ s technikou Nissanu GT-R míří na Pikes Peak. Může vyhrát?

Včera

Speciál pro slavný americký závod do vrchu Pikes Peak sice vypadá jako Ford Focus, avšak techniku má odjinud. Víte, odkud?




Blesk.cz

Erbová má po Řepkovi chtít 22 milionů, jinak mu zakáže vídat syna

Erbová má po Řepkovi chtít 22 milionů, jinak mu…

Vlaďka Erbová (35), jejíž firma dluží 22 milionů, se prý situaci snaží řešit přes svého bývalého manžela Tomáše…

Dan Bárta bude podruhé otcem: Jeho manželka a mluvčí ČT je těhotná!

Dan Bárta bude podruhé otcem: Jeho manželka a mluvčí…

Zpěvák Dan Bárta (47) a jeho manželka Alžběta Plívová (33) se co nevidět stanou rodiči. Mluvčí České televize si…

 

iSport.cz

TOP 10 přestupů v Premier League: Mladý zázrak i tři trefy Chelsea

TOP 10 přestupů v Premier League: Mladý zázrak i tři…

Je po všem. Premier League zná svého mistra, pohárové zástupce pro příští sezonu i sestupující. Přichází tedy…

Lídr Gira musel na záchod, soupeři mu ujeli. Konec fair play, napsal König

Lídr Gira musel na záchod, soupeři mu ujeli. Konec…

Během více než dvou týdnů nedokázali ani ti nejlepší soupeři na Giru d'Italia dostat nečekaného lídra Toma…

 

Reflex.cz

Lesk a bída Neapole: Krásné město plné památek nebo jen špinavá stoka pod Vesuvem?

Lesk a bída Neapole: Krásné město plné památek nebo…

Kdo viděl Neapol, nemůže být nikdy smutný! Tak zvolal v euforii nad krásami Neapole německý básník Goethe. Na…

Svoboda projevu i po projevu musí platit i pro Miloše Zemana

Svoboda projevu i po projevu musí platit i pro Miloše Zemana

Rozhodně nejsem příznivcem Miloše Zemana a dnešního Hradu vůbec, nicméně mne negativně zaujal včerejší TV výrok…