Cykl Atkinsona - na czym polega?
Obecnie na rynku samochodowym najbardziej popularne są silniki pracujące w tzw. cyklu Otta. Pochodzi on od nazwiska niemieckiego konstruktora Nikolausa Otta, który skonstruował czterosuwowy silnik benzynowy. Podstawą tego cyklu są cztery suwy, które mają miejsce podczas dwóch obrotów wału korbowego: suw ssania, suw sprężania, suw pracy oraz suw wydechu. Tak skonstruowany silnik posiada jedną zasadniczą wadę - jego sprawność wynosi zaledwie 35%. Tym samym silniki tego typu marnują bardzo dużo energii. Spaliny opuszczające cylindry są jeszcze bardzo gorące i mają wysokie ciśnienie. W ten sposób energia, którą można by wykorzystać, jest zupełnie bezproduktywna.
Motoryzacja
Na pomysł, jak zwiększyć wykorzystanie sprawności silnika, wpadł James Atkinson. Proces pracy w ramach cyklu Atkinsona wygląda następująco: część powietrza, która dociera do cylindra, przesyłana jest z powrotem do przewodu dolotowego przez zawory ssące. Różnica między klasycznym cyklem polega na dłuższym otwarciu tych zaworów. W rezultacie spada moc silnika, ale za to wzrasta sprawność pojazdu przy mniejszym zużyciu paliwa i mniejszej emisji spalin. Sprawność wzrasta dzięki temu, że gaz rozpręża się całkowicie przed pracą suwu wydechu i cała energia przekazywana jest na tłoki, a sprężenie mniejszej ilości gazu zmniejsza wewnętrzne straty silnika dzięki wymaganej mniejszej ilości energii. Charakterystyczną cechą silnika pracującego w cyklu Atkinsona jest to, że wszystkie cztery suwy (ssania, sprężania, pracy oraz wydechu) mają miejsce w czasie jednego cyklu ruchu tłoka. Drugim elementem jest różnica w pojemności cylindra przed suwem sprężania od pojemności cylindra po suwie pracy.
Cykl Atkinsona - jak go uzyskać bez przebudowy silnika?
Skomplikowany mechanizm cyklu Atkinsona nie mógł przyjąć się zbyt dobrze. Natomiast okazało się, że podobny rezultat można uzyskać, jeśli zmodyfikuje się fazy rozrządu. Wystarczy do tego opóźnienie zamknięcia zaworu dolotowego, tak by miało miejsce dopiero w momencie suwu sprężania. Póki zawór nie zamknie się, mieszanka paliwowa nie podlega sprężaniu, ponieważ jest ona wycofywana do kolektora dolotowego. W ten sposób uzyskuje się rzeczywisty poziom sprężania równy 10 przy geometrycznym stopniu sprężania równym 13. Proporcje te można regulować dzięki mechanizmowi zmiennych faz rozrządu. Niewątpliwym minusem silników opartych o cykl Atkinsona jest niższa moc uzyskiwana z litra jego pojemności. Jest to rezultatem użycia mniejszej ilości mieszanki, a więc krótszego suwu sprężania. Aby temu zaradzić, wprowadza się w tego rodzaju silnikach sprężarkę dołądowującą. Taki rodzaj silnika określa się jako pracujący w cyklu Atkinsona - Millera. Straty energii oszczędzane są poprzez uzyskanie większej sprawności sprężarki zewnętrznej, co ogranicza straty mechaniczne silnika.
Cykl Atkinsona w pojazdach hybrydowych
Cykl Atkinsona w silnikach zaczyna przeżywać swój renesans dopiero od momentu pojawienia się na rynku pojazdów hybrydowych. Związane jest to również ze zwiększeniem świadomości o konieczności zmniejszenia emisji spalin. Silnik Atkinsona idealnie sprawdza się w pojazdach hybrydowych. Wynika to z możliwości uzupełnienia ubytków mocy przez dodatkowy silnik elektryczny. Prawdziwą rewolucją w motoryzacji może być stworzenie silnika działającego w zmiennym cyklu Otta/Atkinsona. W samochodzie takim można by korzystać z jednego z tych cykli, w zależności od potrzeb. Przejście na określony cykl zachodziłoby płynnie. W momencie spokojnej, równej jazdy wykorzystywany byłby cykla Atkinsona. Jeżeli wymagana byłaby bardzo szybka i dynamiczna jazda, układ wchodziłby w cykl Otta.
Jesteśmy serwisem kobiecym i tworzymy dla Was treści związane ze stylem życia. Pamiętamy jednak o sytuacji w Ukrainie. Chcesz pomóc? Sprawdź, co możesz zrobić. Pomoc. Informacje. Porady.
Zobacz także:
- Policja sprawdza oświetlenie w samochodach. Mandat za niesprawny reflektor może być dotkliwy
- Nie dbasz o czystość samochodu? Możesz słono za to zapłacić
- Kobiety po ciąży boją się wracać za kierownicę. Jak pokonać strach?
Autor: Adrian Adamczyk
Źródło zdjęcia głównego: Kunakorn Rassadornyindee/Getty Images