REKLAMA

Kategorie
Zaloguj się

Zarejestruj się

Proszę podać poprawny adres e-mail Hasło musi zawierać min. 3 znaki i max. 12 znaków
* - pole obowiązkowe
Przypomnij hasło
Witaj
Usuń konto
Aktualizacja danych
  Informacja
Twoje dane będą wykorzystywane do certyfikatów.

Co to jest cykl Atkinsona w silniku spalinowym?

Co to jest cykl Atkinsona w silniku spalinowym?
Co to jest cykl Atkinsona w silniku spalinowym?
Tomasz Korniejew

REKLAMA

REKLAMA

Co to jest cykl Atkinsona w silniku spalinowym? Co kryje się pod tym enigmatycznym stwierdzeniem i dlaczego ma to wpływ na ograniczenie zużycia paliwa?

Na początku był cykl Otto

REKLAMA

Najbardziej dziś rozpowszechnione czterosuwowe silniki benzynowe pracują w tak zwanym cyklu Otto, opracowanym pod koniec XIX wieku przez niemieckiego wynalazcę Nikolausa Otto, konstruktora jednych z pierwszych udanych tłokowych silników spalinowych. Istotą tego cyklu są właśnie składające się nań cztery suwy, wykonywane podczas dwóch obrotów wału korbowego: suw ssania, suw sprężania, suw pracy i suw wydechu.

REKLAMA

Na początku suwu ssania otwiera się zawór ssący, przez który pod wpływem cofającego się tłoka z kolektora dolotowego zasysana jest mieszanka paliwowo-powietrzna. Przed rozpoczęciem suwu sprężania zawór ssący zamyka się i powracający w stronę głowicy tłok dokonuje sprężenia mieszanki. Gdy tłok dochodzi do szczytowego położenia, pod wpływem iskry elektrycznej następuje zapłon mieszanki. Powstałe w ten sposób gorące gazy spalinowe rozprężając się popychają tłok, przekazując mu swoją energię i gdy tłok maksymalnie oddali się od głowicy, otwiera się zawór wydechowy. Rozpoczyna się suw wydechu, w którym powracający tłok wypycha spaliny z cylindra do kolektora wydechowego.

Niestety, nie cała energia spalin jest wykorzystywana podczas suwu pracy do popychania tłoka (i, za pośrednictwem korbowodu, obracania wału korbowego). W chwili otwarcia zaworu wydechowego na początku suwu wydechu mają one jeszcze wciąż duże ciśnienie. Możemy się o tym przekonać, słysząc hałas powodowany przez samochód z zepsutym tłumikiem – jego powodem jest właśnie uciekająca w powietrze energia. Dlatego właśnie sprawność tradycyjnych silników benzynowych to zaledwie około 35 procent. Gdyby tak dało się wydłużyć drogę tłoka w suwie pracy i tę energię wykorzystać...

Zobacz też: Jak długo należy rozgrzewać silnik?

Co to jest cykl Atkinsona?

Na taki właśnie pomysł wpadł angielski wynalazca James Atkinson. W 1882 roku skonstruował on silnik, w którym dzięki skomplikowanemu układowi popychaczy łączących tłoki z wałem korbowym suw pracy był dłuższy od suwu sprężania. Dzięki temu w momencie rozpoczęcia suwu wydechu ciśnienie gazów spalinowych było już właściwie równe atmosferycznemu, a ich energia w pełni wykorzystana.

Dalszy ciąg materiału pod wideo

Zobacz też: Jakie mogą być przyczyny spadku mocy silnika?

REKLAMA

Dlaczego więc pomysł Atkinsona nie zyskał szerszego zastosowania, a silniki spalinowe przez ponad stulecie korzystały z mniej wydajnego cyklu Otto? Przyczyny są dwie: jedna to złożona budowa silnika Atkinsona, a druga – i ważniejsza – mniejsza moc, którą silnik taki uzyskuje z jednostki pojemności skokowej.

Gdy jednak zaczęto zwracać coraz większą uwagę na zużycie paliwa oraz wpływ motoryzacji na środowisko naturalne, przypomniano sobie o wysokiej sprawności silnika Atkinsona, znakomitej zwłaszcza w średnim zakresie obrotów. Jego koncepcja okazała się doskonałym rozwiązaniem zwłaszcza w samochodach hybrydowych, w których niedobór mocy, potrzebnej zwłaszcza podczas ruszania i przyspieszania, kompensowany jest przez silnik elektryczny.

Dlatego właśnie silnik pracujący w zmodyfikowanym cyklu Atkinsona znalazł zastosowanie w pierwszym seryjnie produkowanym samochodzie z napędem hybrydowym – Toyocie Prius, a potem i wszystkich innych hybrydach marek Toyota i Lexus.

Zobacz też: Polski wynalazek SmogKiller, czy to działa?

Na czym polega zmodyfikowany cykl Atkinsona?

Otóż dzięki sprytnemu rozwiązaniu udało się spowodować, że mimo iż silnik Toyoty zachowuje klasyczną, prostą budowę konwencjonalnych silników czterosuwowych, a w każdym z suwów tłok pokonuje taką samą drogę, efektywny suw pracy jest dłuższy od suwu sprężania.

Właściwie należało by powiedzieć inaczej: efektywny suw sprężania jest krótszy od suwu pracy. Osiągnięto to dzięki opóźnieniu zamknięcia zaworu ssącego, który zamyka się chwilę po rozpoczęciu suwu sprężania. W ten sposób część mieszanki paliwowo-powietrznej jest cofana do kolektora ssącego. Ma to dwojakie konsekwencje: ilość gazów spalinowych powstałych z jej spalenia jest mniejsza i jest w stanie rozprężyć się całkowicie przed rozpoczęciem suwu wydechu, przekazując całą energię tłokowi, a sprężanie mniejszej ilości mieszanki wymaga mniejszej ilości energii, co zmniejsza wewnętrzne straty silnika. Stosując to i inne rozwiązania, w przypadku silnika wchodzącego w skład układu napędowego czwartej generacji Toyoty Prius udało się osiągnąć sprawność cieplną aż 41 procent, do tej pory osiągalną jedynie dla silników wysokoprężnych.

Piękno rozwiązania polega również na tym, że opóźnione zamykanie zaworów ssących nie wymaga poważnych zmian konstrukcyjnych – wystarczy wykorzystać do tego elektronicznie sterowany mechanizm zmiennych faz rozrządu.

A skoro można w ten sposób, czy nie dałoby się i odwrotnie? Oczywiście, że tak! Od pewnego czasu produkowane są silniki o zmiennym cyklu pracy. Gdy zapotrzebowanie na moc jest niewielkie, na przykład podczas spokojnej jazdy szosowej, silnik taki pracuje w cyklu Atkinsona, zużywając niewiele paliwa. Gdy zaś potrzebne są lepsze osiągi – przy ruszaniu ze świateł czy wyprzedzaniu – przechodzi do cyklu Otto, wykorzystując całą dostępną dynamikę. Taki silnik o pojemności skokowej 1,2 litra, z bezpośrednim wtryskiem paliwa i turbodoładowaniem, napędza na przykład Toyotę Auris i nowego miejskiego SUV-a Toyota C-HR. Analogiczna dwulitrowa jednostka wykorzystywana jest w Lexusach IS 200t, GS 200t, NX 200t, RX 200t i RC 200t, zapewniając im świetne osiągi przy niższym, niż się można spodziewać, zużyciu paliwa i minimalnej emisji niepożądanych substancji.

Źródło: Materiały Toyoty

Źródło: INFOR

Oceń jakość naszego artykułu

Dziękujemy za Twoją ocenę!

Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna

Powiedz nam, jak możemy poprawić artykuł.
Zaznacz określenie, które dotyczy przeczytanej treści:
Autopromocja

REKLAMA

QR Code

© Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą wydawcy INFOR PL S.A.

REKLAMA

Moto
Zapisz się na newsletter
Zobacz przykładowy newsletter
Zapisz się
Wpisz poprawny e-mail
Polacy już wnioskują o dopłaty do aut elektrycznych. Ile można dostać?

Nowy program dopłat do zakupu lub leasingu samochodów elektrycznych ruszył 3 lutego. Na ten moment złożono blisko 400 wniosków. O jakie kwoty można się ubiegać?

Rejestracja samochodu w Polsce przez obcokrajowca

Obcokrajowcy planujący pobyt w Polsce dłuższy niż 6 miesięcy muszą zarejestrować swój pojazd, niezależnie od tego, czy przyjechali z własnym, czy planują kupić nowy. Rejestracja jest konieczna do legalnego poruszania się po drogach oraz świadczenia usług transportowych. Formalności można załatwić w urzędzie zgodnym z miejscem zameldowania, ale co w przypadku braku meldunku? Gdzie szukać pomocy?

System "RedLight": Czy naprawdę poprawia bezpieczeństwo?

System "RedLight", czyli kamery rejestrujące przejazd na czerwonym świetle, budzi wiele kontrowersji wśród kierowców. Czy słusznie? Czy kamery rejestrujące przejazd na czerwonym świetle rzeczywiście zmniejszają liczbę wypadków i poprawiają bezpieczeństwo, czy może są jedynie kolejnym narzędziem do generowania przychodów dla budżetu? Przyjrzyjmy się faktom.

KGP: 96 923 interwencji, 247 wypadków drogowych, 23 ofiary śmiertelne. [Podsumowanie tygodnia]

Komenda Główna Policji opublikowała najświeższe dane dotyczące interwencji policjantów za weekend. Poniżej znajduje się podsumowanie ostatniego tygodnia. Policjanci w ubiegłym tygodniu przeprowadzili 96 923 interwencji. Byli wzywani do 247 wypadków drogowych.

REKLAMA

NaszEauto nie dla wszystkich. Kto nie skorzysta z programu?

Dlaczego program NaszEauto (dawniej „Mój Elektryk 2.0”) mający wspierać elektromobilność w Polsce budzi kontrowersje? Kto, po wprowadzonych w drugiej edycji zmianach, nie ma możliwości skorzystać z dofinasowania?

Jazda pod prąd na S7. 66-latka nie wiedziała, w którym miejscu popełniła błąd

Nietypowe zgłoszenie odebrali policjanci na skrzynkę "Stop agresji drogowej". Na nagraniu, które podesłał kierowca, widać auto jadące drogą ekspresową pod prąd. 66-latka nie zdawała sobie sprawy z tego, że jechała niezgodnie z przepisami.

Odcinkowy pomiar prędkości, system RedLight i fotoradar [Nowe lokalizacje]

Centrum Automatycznego Nadzoru nad Ruchem Drogowym poinformowało o uruchomieniu nowego odcinkowego pomiaru prędkości, systemu RedLight w nowej lokalizacji oraz fotoradaru. Gdzie kierowcy nieprzestrzegający przepisów ruchu drogowego mogą liczyć się z mandatami i punktami karnymi?

Branża TSL w 2025 r. - najważniejsze trendy. Transformacja cyfrowa, regionalizacja łańcuchów dostaw, restrukturyzacja

W 2025 r. spodziewane jest ożywienie polskiej gospodarki. Według prognoz PKB wzrośnie do 3,7 proc. wobec 3,1 proc. w 2024 roku. – Aby wykorzystać prognozowane przyspieszenie firmy muszą wziąć pod uwagę trendy, które będą kształtować sektor transportu, spedycji i logistyki w 2025 roku, jednocześnie zmieniając oblicze całej branży – mówi Joanna Porath, właścicielka agencji celnej AC Porath.

REKLAMA

Szajka złodziei samochodów rozbita. Łącznie odzyskano 19 pojazdów

Policjanci z Małopolski zatrzymali dwie osoby, które zajmowały się kradzieżą samochodów w województwach małopolskim, podkarpackim i śląskim. W wyniku ich działań odzyskano 19 pojazdów warte około 2 milionów złotych, a także skradzione części samochodowe.

Paraliż na ulicach miast? Samorządowe pułapki planistyczne

Korki w polskich miastach: infrastruktura niedostosowana do potrzeb, uleganie aktywistom miejskim, likwidacja miejsc parkingowych i zwężanie ulic. Czy buspasy są dobrym rozwiązaniem? Samorządowe pułapki planistyczne.

REKLAMA