Ciclul Atkinson este un ciclu Otto modificat al unui motor cu ardere internă în 4 timpi.
Propus de inginerul englez James Atkinson pentru a ocoli brevetele lui Nikolaus Otto .
În 1886 , Atkinson a propus să schimbe raportul timpilor ciclului lui Nikolaus Otto. La motorul Atkinson, cursa de lucru (a treia cursă a ciclului Otto) a fost crescută din cauza complicației mecanismului manivelei . În secolul al XIX-lea , motorul nu a primit distribuție din cauza mecanicii complexe.
Utilizarea ciclului Atkinson în motor a făcut posibilă reducerea consumului de combustibil și reducerea zgomotului în timpul funcționării datorită presiunii mai mici de evacuare. În plus, motorul Atkinson nu avea nevoie de o cutie de viteze pentru a antrena mecanismul de distribuție a gazului , deoarece arborele cotit se rotește la jumătate din frecvență decât la motorul Otto. Cu toate acestea, un astfel de motor este slab controlat de accelerație și la turații mici produce un cuplu relativ mic. În plus, designul mecanismului manivelei este mult mai complicat în el. Au existat și alte soiuri de motor Atkinson: motoare cu pistoane în contra-mișcare , motoare cu un piston și doi arbori cotiți.
James Atkinson a revizuit critic conceptul clasic al motorului cu ciclu Otto și și-a dat seama că ar putea fi îmbunătățit serios. Deci, de exemplu, într-un motor Otto la turații mici și medii cu supapa de accelerație parțial deschisă, printr-un vid în galeria de admisie, pistoanele funcționează în modul pompă, ceea ce consumă puterea motorului. Acest lucru complică umplerea camerei de ardere cu o încărcare nouă a amestecului combustibil-aer. În plus, o parte din energie se pierde în sistemul de evacuare, deoarece gazele de evacuare care părăsesc cilindrii motorului sunt încă sub presiune ridicată.
Conform conceptului lui Atkinson, supapa de admisie nu se închide când pistonul este în punctul mort inferior, ci mult mai târziu. Ciclul Atkinson oferă o serie de beneficii.
Motorul Atkinson funcționează în ceea ce este cunoscut sub numele de ciclu de expansiune extins, în care energia din gazele de eșapament este utilizată pentru o perioadă îndelungată. Acest lucru creează condițiile pentru o utilizare mai completă a energiei gazelor de eșapament și asigură o eficiență mai mare a motorului .
Principala diferență față de ciclul de funcționare al unui motor convențional în 4 timpi (ciclul Otto) este modificarea duratei acestor cicluri. Într-un motor tradițional, toate cele 4 timpi (admisie, compresie, cursă de putere și evacuare) au aceeași durată. Atkinson, pe de altă parte, a făcut primele două curse mai scurte, iar următoarele două mai lungi și și-a dat seama de acest lucru modificând lungimea curselor pistonului. Se crede că modificarea sa a motorului a fost cu 10% mai productivă decât cea tradițională. La acea vreme, invenția sa nu a găsit o aplicație largă, deoarece prezenta un număr mare de deficiențe, principala dintre ele fiind dificultatea implementării acestei invenții, și anume asigurarea mișcării pistoanelor folosind mecanismul de manivelă original.
Mai târziu, la începutul anilor 1950, inginerul american Ralph Miller (ing. Ralph miller ) a reușit să rezolve aceeași problemă într-un mod diferit. Cursa de compresie a fost scurtată prin modificarea funcționării supapei. În mod normal, supapa de admisie se deschide pe cursa de admisie și este deja închisă înainte de cursa de compresie. Dar în ciclul Miller, supapa de admisie rămâne deschisă pentru o parte a cursei de compresie. Astfel, o parte din amestec este îndepărtată din camera de ardere, compresia însăși începe mai târziu și, în consecință, gradul său este mai scăzut. În comparație cu cursa de compresie, cursa de putere și cursa de evacuare sunt lungi. De ele depinde randamentul motorului. Cursa de putere creează forța de mișcare, iar evacuarea lungă conservă mai bine energia gazelor de eșapament.
A doua măsură este împărțită condiționat în două părți. O astfel de schemă este uneori numită un motor în cinci timpi. În prima parte, supapa de admisie este deschisă și amestecul este forțat afară, apoi se închide și abia atunci are loc compresia.
Pe vehiculele hibride , motorul Atkinson poate fi utilizat, deoarece în acestea motorul funcționează într-o gamă mică de viteze și sarcini. Cu toate acestea, pe mașinile moderne, cum ar fi Toyota Prius , acestea nu folosesc motorul Atkinson, ci omologul său simplificat, construit pe principiul ciclului Miller . De remarcat că raportul de compresie nominal de 13:1 al acestor motoare nu corespunde cu cel real, deoarece. compresia nu începe imediat la începutul cursei ascendente a pistonului, dar cu o întârziere, amestecul combustibil-aer (FA) este împins înapoi pentru o perioadă de timp. Prin urmare, raportul de compresie real este similar cu motoarele clasice cu ardere internă cu ciclu Otto . În același timp, cursa de lucru descendentă a pistonului devine mai lungă decât de obicei, utilizând astfel energia gazelor în expansiune cu o eficiență mai mare, ceea ce crește eficiența și reduce consumul de combustibil. Mașina hibridă este accelerată de un motor electric care oferă putere maximă pe o gamă largă de turații.