emner:
- Atkinson-Miller cyklus
- Oprindelsen af Atkinson-Miller-cyklussen
Atkinson-Miller cyklus:
Motorer med et højt kompressionsforhold kan levere meget kraft. Men ved lav motorbelastning (dellast) er motoren ineffektiv: Selv ved lav belastning opbygges et højt tryk over stemplet, hvilket forårsager ineffektivitet og derfor er uønsket i så fald. For at opnå høj effektivitet ved delbelastning med et højere kompressionsforhold anvender nogle producenter Atkinson-Miller-princippet. Navnene Atkinson og Miller er nogle gange forvirrede og malplacerede. Det næste kapitel forklarer forskellene og lighederne i disse opfindelser.
Med Atkinson-Miller-princippet holdes indsugningsventilen åben længere under kompressionsslaget ved delbelastning (ca. 20 til 30 krumtapakselgrader): indsugningsluften strømmer delvist tilbage til indsugningsmanifolden. Mængden af luft over stemplet efter lukning af indsugningsventilen er meget lavere end i motorer, hvor indsugningsventilen lukker ved slutningen af indsugningsslaget. Med en lavere luftmængde over stemplet skal der komprimeres mindre luft (mindre modkraft under kompressionsslaget). Mængden af brændstof, der skal indsprøjtes, er nu også mindre: mindre luft betyder også mindre brændstof.
Konsekvensen af at lukke indløbsventilen senere er et lavere fyldningsniveau. Dette er på bekostning af motorkraften, men gavner den samlede forbrænding. Atkinson-Miller-cyklussen er ideel til hybridbiler, fordi forbrændingsmotoren ikke længere er den eneste strømkilde, men understøttes af elmotoren eller kun tjener til at oplade batteripakken (seriehybrid). Derudover kan ændring af ventiltimingen under andre driftsforhold end delbelastning fremskynde indsugningsventilens timing.
En række producenter anvender Atkinson-Miller-princippet på deres hybridbilers forbrændingsmotorer. Det er hovedsageligt koreanske og japanske producenter: Hyundai, Honda og Kia.
Billederne nedenfor viser indikatordiagrammet og PV-diagrammet for en normal benzinmotor ved siden af Atkinson-principmotoren. For med Atkinson-princippet starter kompressionen af luften først senere i kompressionsslaget, dette afspejles i disse diagrammer. Reduktionen af kompressionstab øger den termiske effektivitet.
Oprindelsen af Atkinson-Miller-cyklussen:
I det foregående afsnit diskuterede vi anvendelsen af Atkinson-Miller-cyklussen. I litteraturen er navnene på Atkinsons og Millers teknikker ofte kombineret, selvom de var to separate opfindelser med samme formål. Historien om Atkinson og Millers principper er beskrevet nedenfor.
Atkinson: James Atkinson (Storbritannien, 1882) arbejdede på sin opfindelse, hvor han kunne øge effektiviteten af en stempelmotor ved at øge kraftslaget. Ved hjælp af et komplekst system med stænger og vippemekanismer kunne kraftslagets stempelslag være højere end indsugningsslaget.
Animationen viser de fire slag i den velkendte firetaktsproces:
- indtag slagtilfælde (indtag, ansaugen)
- kompressionsslag
- kraftslag (ekspansion, arbejdskraft)
- udstødningsslag (udstødning, ausstossen)
Atkinson-motoren blev ikke videreudviklet på det tidspunkt, fordi designet var for komplekst på det tidspunkt, og der var for meget effekttab.
Miller: Ralph Miller (USA, 1947) udviklede teknikken, hvor indsugningsventilen lukker senere for at reducere det endelige kompressionstryk (se forrige kapitel). Ved at ændre ventiltimingen opnås samme mål som med Atkinson-princippet: begrænsning af mekanisk energitab i kompressionsslaget med mindre luft. Forskellen mellem Atkinson og Miller principperne er, at Atkinson laver fysisk forskellige kompressions- og kraftslag, og Miller med udgangen af indsugningsventilens timing opnår det samme termodynamiske resultat.
Relateret side:
