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]

Rallye Dakar 2018
Spolupracujeme s TipCars.com
Švédská levice chce zastropovat zisky části firem Švédská levice chce zastropovat zisky části firem

Švédská středo-levá menšinová vláda navrhne zastropování…

Burzy ženou k novým rekordům drobní investoři Burzy ženou k novým rekordům drobní investoři

Akcie na trzích po celém světě lámou nové a nové rekordy.…

Válka v Sýrii má novou frontu. Turecká armáda bombardovala cíle na severu země Válka v Sýrii má novou frontu. Turecká armáda bombardovala cíle na severu země

Turecká armáda v sobotu v severosyrském Afrínu, který…

Zeleným bude šéfovat biolog a starosta Prahy 4 Petr Štěpánek Zeleným bude šéfovat biolog a starosta Prahy 4 Petr Štěpánek

Předsedou Zelených se v sobotu stal Petr Štěpánek,…

 
 

Přidat názorDiskuse: Atkinsonův cyklus: Vítané zpoždění







Doporučujeme
Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte

Automobil je dnes čistě spotřební záležitostí. V…

Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí! Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí!

České silnice mají hrozný povrch a jsou špatně značené, v…

 

AutoRevue
Toto je nová Škoda Fabia! Láká na premiéru v Ženevě Toto je nová Škoda Fabia! Láká na premiéru v Ženevě

Škoda Auto dnes zveřejnila první skicu modernizované…

Kia Stinger GT poměřila síly s BMW 640i a Porsche Panamera. Jak dopadla? Kia Stinger GT poměřila síly s BMW 640i a Porsche Panamera. Jak dopadla?

Korejské gran turismo Stinger GT absolvoval zajímavé…

 





 
Audi 100 v Číně: Jak si soudruzi upravili audinu podle svého vkusu

Audi 100 v Číně: Jak si soudruzi upravili audinu podle svého vkusu

Včera

Audi 100 třetí generace, v hantýrce bazaristů přezdívaná doutník, se v Evropě nevyrábí již 27 let. V zemi „za velkou čínskou zdí“ však stále platí za vcelku oblíbený automobil.




Blesk.cz

Bučkovou v Amazonii srazila horečka dengue: Léčili ji v misionářské nemocnici

Bučkovou v Amazonii srazila horečka dengue: Léčili…

Modelka Eliška Bučková (28) je doma v Čechách, zatímco její partner Jakub Vágner (36) opět brázdí řeky…

Tragédie autobusu v Turecku: 11 mrtvých po nehodě na dálnici, dva řidiče zatkli

Tragédie autobusu v Turecku: 11 mrtvých po nehodě na…

Jedenáct lidí přišlo o život a dalších 46 bylo zraněno při nehodě autobusu, která se stala v noci na sobotu na…

 

iSport.cz

Hokej na ZOH 2018: Kdy hrají Češi, Kanada a další favorité?

Hokej na ZOH 2018: Kdy hrají Češi, Kanada a další favorité?

Hokej na olympijských hrách v Pchjongčchangu bude jednou z nejsledovanějších disciplín, i když na ZOH 2018 po…

Sny nováčka Pokorného: Ve Slavii chci Ligu mistrů a návrat do reprezentace

Sny nováčka Pokorného: Ve Slavii chci Ligu mistrů a…

Nad Vyšehradem se pomalu stmívalo, ale pro něj všechno začínalo. Lukáš Pokorný po utrápeném podzimu v…

 

Reflex.cz

Žádné opulentní hody pro zahálčivé parazity na účet státu se v Česku nekonají. I proto nemáme uprchlíky

Žádné opulentní hody pro zahálčivé parazity na účet…

Jedním z horkých témat (nejen) posledních voleb bylo: Vážení voliči, zatočíme s parazity, zatočíme…

V Praze hořel hotel. Nejméně dva lidé zemřeli, desítky dalších mají zranění. Hasiči budou zasahovat do noci

V Praze hořel hotel. Nejméně dva lidé zemřeli,…

Při požáru hotelu Eurostars David v Náplavní ulici nedaleko Masarykova nábřeží na Novém Městě zemřeli…