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?

Subskrybuj nas na Youtube
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

Zapisz się na newsletter
Wszystko, co ważne dla każdego kierowcy. Zmiany przepisów, mandaty, testy aut, moto porady i wiele innych. Bądź na czasie z tym, co dzieje się w świecie motoryzacji, zapisz się na nasz newsletter.
Zaznacz wymagane zgody
loading
Zapisując się na newsletter wyrażasz zgodę na otrzymywanie treści reklam również podmiotów trzecich
Administratorem danych osobowych jest INFOR PL S.A. Dane są przetwarzane w celu wysyłki newslettera. Po więcej informacji kliknij tutaj.
success

Potwierdź zapis

Sprawdź maila, żeby potwierdzić swój zapis na newsletter. Jeśli nie widzisz wiadomości, sprawdź folder SPAM w swojej skrzynce.

failure

Coś poszło nie tak

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
Branża motoryzacyjna w kryzysie, coraz więcej restrukturyzacji

Branża motoryzacyjna w Polsce i Europie przeżywa poważny kryzys – w 2024 roku zlikwidowano 54 tys. miejsc pracy, najwięcej od czasu pandemii. Według raportu MGBI wzrosła też liczba postępowań restrukturyzacyjnych do 141, co pokazuje, że firmy coraz częściej szukają ratunku poza upadłością.

CANARD uruchomiło dwa nowe fotoradary [mapa fotoradarów, taryfikator mandatów, punkty karne]

Centrum Automatycznego Nadzoru nad Ruchem Drogowym uruchomiło w zeszłym tygodniu dwa nowe fotoradary. Gdzie znajdują się nowo uruchomione fotoradary? Jakie są ograniczenia na drogach? Z jakimi konsekwencjami powinni liczyć się kierowcy za przekroczenie prędkości?

Bezpłatna komunikacja zamiast biletów i rowerów miejskich? Czas na odważne decyzje w polskich miastach

Czy naprawdę warto utrzymywać system biletowy, skoro i tak w ponad 68% ( 2025 roku może to być jeszcze więcej) pokrywamy koszty transportu publicznego z budżetów miast? A może pora na poważną debatę o całkowicie bezpłatnej komunikacji miejskiej w Polsce?

KGP: 106 002 interwencji, 389 wypadków drogowych, 27 ofiar śmiertelnych. [Podsumowanie tygodnia]

Komenda Główna Policji opublikowała najświeższe dane dotyczące interwencji policjantów za weekend. Poniżej znajduje się podsumowanie ostatniego tygodnia. Policjanci w ubiegłym tygodniu przeprowadzili 106 002 interwencji. Byli wzywani do 389 wypadków drogowych.

REKLAMA

Ekologiczny samochód może być droższy od normalnego, uważają teraz polscy posiadacze aut. O ile więcej za niego są skłonni zapłacić

Podejście Polaków do tego, czy ich nowe auto będzie miało rozwiązania ekologiczne czy też nie, widoczne jest w gotowości do poniesienia wyższych kosztów w imię bardziej przyjaznych środowisku technologii. Już co trzeci uważa, że samochód ekologiczny może być droższy niż standardowy.

Ekologiczne auto? Ponad połowa Polaków nie dopłaciłaby do niego

Czy ekologiczność samochodu to dla Polaków ważny czynnik i element decyzyjny przy zakupie? Ponad jedna trzecia ankietowanych w badaniu przeprowadzonym przez Santander Consumer Multirent byłaby w stanie dopłacić do takiego pojazdu.

Bezpieczeństwo na opak – dlaczego polskie drogi z pierwszeństwem są sztucznie spowalniane?

Na polskich drogach coraz częściej mamy do czynienia z sytuacją, w której bezpieczeństwo planowane jest wbrew logice inżynierii ruchu drogowego. Droga z pierwszeństwem powinna gwarantować płynność. Czas na rewizję praktyk inżynierii drogowej.

System e-TOLL - co zrobić w przypadku nieuzasadnionego mandatu?

Cyfryzacja w działalności transportowej to duże ułatwienie. Wciąż jednak zdarzają się pomyłki. Zdarzyło Ci się dostać mandat, pomimo uiszczonej opłaty za przejazd autostradą? Sprawdź, co należy zrobić w przypadku niesłusznego mandatu.

REKLAMA

KGP: 110 588 interwencji, 460 wypadków drogowych, 24 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 110 588 interwencji. Byli wzywani do 460 wypadków drogowych.

Transport ostatniego etapu – czy elektryczne pojazdy to klucz do efektywności?

Choć to tylko końcowy odcinek drogi, „ostatnia mila” bywa najdroższym elementem całego łańcucha dostaw – potrafi pochłonąć od 40[1] do nawet 53[2] procent jego kosztów. W erze błyskawicznego e-commerce i rosnących oczekiwań klientów dotyczących tempa oraz elastyczności dostaw, wyzwania logistyczne mnożą się. Dodatkowo nowe przepisy o Strefach Czystego Transportu ograniczają możliwość korzystania z pojazdów spalinowych, zmuszając firmy do modernizacji flot i inwestowania w nisko- lub zeroemisyjne rozwiązania. Wszystko to sprawia, że skuteczne zarządzanie dostawami na ostatnim etapie wymaga dziś nie tylko sprawności operacyjnej, ale także innowacyjnego podejścia i zrównoważonych technologii.

REKLAMA