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

Autopromocja

REKLAMA

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:

REKLAMA

QR Code

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

Moto
Zapisz się na newsletter
Zobacz przykładowy newsletter
Zapisz się
Wpisz poprawny e-mail
Szykują się przeceny na stacjach paliw. Ile zapłacimy za paliwo?

Analitycy z e-petrol.pl przewidują, że przeceny na stacjach paliw w Polsce przyśpieszą w najbliższych dniach. W nadchodzącym tygodniu kierowcy mogą spodziewać się niższych cen zarówno dla benzyny 95, jak i oleju napędowego.

Kiedy można, a kiedy nie można holować auta? I jak zrobić to w zgodzie z przepisami?

Przepisy regulują praktycznie każdy aspekt życia kierowcy. W tym także holowanie. Opisują jak oznaczyć pojazd holowany i holujący oraz do jakich zasad stosować się w czasie jazdy. Wszystkie zebraliśmy w tym materiale.

Zatrzymał się na chwilę i ruszył. On ma pierwszeństwo na drodze czy ty?

Kierowca zatrzymał się, żeby wysadzić pierwszego. Chciał ponownie ruszyć z miejsca, ale inny pojazd zaczął go omijać. Kto tu ma pierwszeństwo w takiej sytuacji? Przepisy pozwalają na jasną interpretację w tym przypadku.

Lewy pas to pas do jazdy szybkiej? Nie, ale i tak nie możesz z niego korzystać

Przepisy są jasne. Królowie lewego pasa popełniają wykroczenie. Ma on bowiem przypisaną konkretną rolę. Warto o tym pamiętać, bo jazda lewym pasem może się okazać drogą przyjemnością drogową.

REKLAMA

Policjant pokazuje jedno, ty robisz drugie. Mandat do 5000 zł i 15 punktów karnych

Kierowca ma obowiązek stosowania się do poleceń wydawanych przez policjanta. I warto o tym pamiętać. Ignorowanie komend może się bowiem skończyć naprawdę surowym mandatem.

Pieszy ma pierwszeństwo na pasach. To pierwszeństwo nie jest jednak bezgraniczne

Nietrudno odnieść wrażenie, że piesi uważają się w Polsce za święte krowy. To jednak poważny błąd myślenia. Bo jest pewien przypadek, w którym pierwszeństwa na pasach nie mają. Warto o nim pamiętać.

Czy na zakazie wyprzedzania można wyprzedzić rowerzystę?

Przy drodze ustawiony jest znak B-25 "zakaz wyprzedzania". Przed pojazdem jedzie jednak rowerzysta. Czy za tą tablicą można wyprzedzić cyklistę? Czy kierujący powinien poczekać do miejsca, w którym zakaz przestaje obowiązywać?

Kierowcy zawodowi. Transportują, ale też napędzają polską gospodarkę

W Europie jest ich kilka milionów. Na co dzień wykonywana przez nich praca bywa niezauważana. To jednak poważny błąd. Bo przemierzają nawet kilkaset tysięcy km rocznie i przewożą nawet 14 mld ton towarów.

REKLAMA

Elektryk w garażu podziemnym? Oto nowe wytyczne ppoż dla takich obiektów

Pożary samochodów elektrycznych są długie. I niestety może do nich dojść także w garażach podziemnych. Co wtedy? Pojawiły się właśnie nowe wytyczne ppoż. Kluczowe jest to, że nowe rekomendacje zostały przygotowane przez naukowców we współpracy ze Strażą Pożarną.

Jeśli przejdziemy na samochody elektryczne, będziemy musieli zwiększyć zatrudnienie w straży pożarnej – straż trzeba wezwać do każdej kolizji

Tak jest przynajmniej teraz, przy obecnej technologii stosowanej w bateriach elektrycznych zasilających napęd. Żaden kierowca ani obecnie nawet serwis techniczny nie oceni właściwie zagrożenia pożaru lub innych niepożądanych skutków nawet drobnej kolizji.

REKLAMA