Předměty:
- Atkinson-Millerův cyklus
- Počátky cyklu Atkinson-Miller
Atkinson-Millerův cyklus:
Motory s vysokým kompresním poměrem mohou dodat hodně výkonu. Při nízkém zatížení motoru (částečné zatížení) je však motor neúčinný: i při nízkém zatížení vzniká nad pístem vysoký tlak, který způsobuje neúčinnost a je tedy v takovém případě nežádoucí. Pro dosažení vysoké účinnosti při částečném zatížení s vyšším kompresním poměrem používají někteří výrobci Atkinson-Millerův princip. Jména Atkinson a Miller jsou někdy zmatená a nevhodná. Další kapitola vysvětluje rozdíly a podobnosti těchto vynálezů.
S Atkinson-Millerovým principem je sací ventil při kompresním zdvihu při částečném zatížení (přibližně 20 až 30 stupňů klikové hřídele) udržován otevřený déle: nasávaný vzduch proudí částečně zpět do sacího potrubí. Množství vzduchu nad pístem po uzavření sacího ventilu je mnohem nižší než u motorů, kde se sací ventil uzavírá na konci sacího zdvihu. S nižším objemem vzduchu nad pístem je potřeba stlačit méně vzduchu (menší protisíla během kompresního zdvihu). Množství paliva, které má být vstřikováno, je nyní také menší: méně vzduchu znamená také méně paliva.
Důsledkem pozdějšího uzavření vstupního ventilu je nižší hladina naplnění. Je to na úkor výkonu motoru, ale prospívá celkovému spalování. Atkinson-Millerův cyklus je ideální pro hybridní vozidla, protože spalovací motor již není jediným zdrojem energie, ale je podporován elektromotorem, případně slouží pouze k nabíjení akumulátoru (sériový hybrid). Kromě toho může změna časování ventilů v jiných provozních podmínkách, než je částečné zatížení, posunout časování sacích ventilů.
Řada výrobců aplikuje Atkinson-Millerův princip na spalovací motory svých hybridních vozů. Jde především o korejské a japonské výrobce: Hyundai, Honda a Kia.
Obrázky níže ukazují indikátorový diagram a PV diagram normálního benzínového motoru vedle motoru s Atkinsonovým principem. Protože u Atkinsonova principu stlačování vzduchu začíná až později v kompresním zdvihu, odráží se to v těchto diagramech. Snížení kompresních ztrát zvyšuje tepelnou účinnost.
Původ Atkinsonova-Millerova cyklu:
V předchozí části jsme diskutovali o aplikaci Atkinson-Millerova cyklu. V literatuře se názvy Atkinsonových a Millerových technik často spojují, i když šlo o dva samostatné vynálezy se stejným účelem. Historie principů Atkinsona a Millera je popsána níže.
Atkinson: James Atkinson (Velká Británie, 1882) pracoval na svém vynálezu, kde mohl zvýšit účinnost pístového motoru zvýšením zdvihu výkonu. Pomocí složitého systému s tyčemi a kývavými mechanismy mohl být zdvih pístu silového zdvihu vyšší než zdvih sacího.
Animace ukazuje čtyři tahy ve známém procesu čtyř tahů:
- sací zdvih (sání, ansaugen)
- kompresní zdvih
- silový zdvih (expanze, práce)
- výfukový zdvih (výfuk, ausstossen)
Atkinsonův motor nebyl v té době dále vyvíjen, protože konstrukce byla v té době příliš složitá a docházelo k příliš velkým ztrátám výkonu.
Mlynář: Ralph Miller (Spojené státy americké, 1947) vyvinul techniku, při které se sací ventil uzavírá později, aby se snížil konečný kompresní tlak (viz předchozí kapitola). Změnou časování ventilů je dosaženo stejného cíle jako u Atkinsonova principu: omezení ztráty mechanické energie při kompresním zdvihu s menším množstvím vzduchu. Rozdíl mezi Atkinsonovým a Millerovým principem je v tom, že Atkinson dělá fyzicky odlišné kompresní a výkonové zdvihy a Miller s výstupem časování sacích ventilů dosahuje stejného termodynamického výsledku.
Související stránka:
