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
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

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.

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.

Zobacz też: Jakie mogą być przyczyny spadku mocy silnika?

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

Chcesz dowiedzieć się więcej, sprawdź »
Kodeks kierowcy. Zmiany 2022. Mandaty. Punkty karne. Znaki drogowe
Kodeks kierowcy. Zmiany 2022. Mandaty. Punkty karne. Znaki drogowe
Tylko teraz
Źródło: INFOR
Czy ten artykuł był przydatny?
tak
nie
Dziękujemy za powiadomienie
Jeśli nie znalazłeś odpowiedzi na swoje pytania w tym artykule, powiedz jak możemy to poprawić.
UWAGA: Ten formularz nie służy wysyłaniu zgłoszeń . Wykorzystamy go aby poprawić artykuł.
Jeśli masz dodatkowe pytania prosimy o kontakt

Komentarze(0)

Pokaż:

Uwaga, Twój komentarz może pojawić się z opóźnieniem do 10 minut. Zanim dodasz komentarz -zapoznaj się z zasadami komentowania artykułów.
    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
    Mandat za parkowanie na drodze wewnętrznej
    Mandat za parkowanie na drodze wewnętrznej? Dziś zastanowimy się nad tym czy jest możliwy, a jak tak to ile wynosi. Co mówią przepisy?
    Ile jest fotoradarów w Polsce? A ile w Europie?
    Ile jest fotoradarów w Polsce? Dokładnie 587. Jak jednak ta liczba wypada na tle innych krajów Europy? W Wielkiej Brytanii jest ich 10-krotnie więcej.
    Przyczyny zużycia opon? Oto główni zabójcy ogumienia
    Przyczyny zużycia opon? Lista jest dość długa. Warto ją jednak poznać. W ten sposób kierujący może przedłużyć czas życia ogumienia w swoim aucie.
    Strefy czystego transportu w Polsce. Kto będzie pionierem?
    Strefy czystego transportu w Polsce. Co oznaczają? Czemu kierowcy ich nie chcą? I które miasto utworzy pierwszą? Sprawdźmy.
    Mandaty w wakacje 2022. Mamy rekordzistę. To OPP z Lublina
    Mandaty w wakacje 2022 nie będą niskie? Tylko w lipcu przekonało się o tym prawie 114 tys. kierowców. Tyle złapały rejestratory systemu CANARD ITD.
    Opłata za odholowanie pojazdu 2023. Nowe stawki!
    Opłata za odholowanie pojazdu 2023 jest już znana. Po 1 stycznia kierowcy mogą się spodziewać... podwyżek. Sprawdźmy jak duże będą.
    Rozbieżne stawki podatku od podziemnych miejsc garażowych. MF nie planuje zmian
    Nadal wpływają skargi do RPO na odmienne stawki podatku od podziemnych stanowisk garażowych w budynkach wielorodzinnych. Podatek zależy od tego, czy jest to odrębna własność, czy tzw. pomieszczenie przynależne do lokalu mieszkalnego. Marcin Wiącek zwraca uwagę na ten problem minister finansów Magdalenie Rzeczkowskiej.
    Płatność za paliwo przy dystrybutorze... jest możliwa!
    Płatność za paliwo przy dystrybutorze? To możliwe. Podjeżdżasz na stację, tankujesz paliwo, naciskasz przycisk w telefonie i odjeżdżasz.
    Kara za brak OC 2023. Podwyżka i to dwukrotna!
    Kara za brak OC w roku 2023 wzrośnie i to... dwukrotnie. Tak, dwukrotnie. Czemu tak się stanie i jak wysokiego skoku opłaty można się spodziewać?
    Strajk egzaminatorów WORD. Bez egzaminów od 8 sierpnia
    Strajk egzaminatorów WORD? Tak, powracają oni do protestu od poniedziałku 8 sierpnia. To oznacza, że egzaminy na prawo jazdy nie będą się odbywać.
    Benzyna E10. Czym jest i czy jest szkodliwa dla silnika?
    Benzyna E10. Ma się ona stać jednym z rozwiązań problemów paliwowych. Czym jednak tak właściwie jest i czy silniki w autach ją wytrzymają?
    Polski Ład 2.0 od lipca – czy przewoźnicy na nim zyskają?
    Rozliczanie pracowników od nowego roku 2022 przysporzyło problemów niejednemu pracodawcy i księgowemu. Chociaż z założenia Polski Ład miał uprościć dotychczasowy system podatkowy i obniżyć ich wysokość, zmiana przepisów od stycznia jeszcze bardziej go skomplikowała.
    Wakacyjne podróże samochodem a ubezpieczenie
    Ubezpieczenie OC jest obowiązkowe dla posiadacza każdego pojazdu mechanicznego. Istnieją jednak jeszcze dobrowolne ubezpieczenia komunikacyjne, m.in. AC, Assistance i NNW. Wakacje to wzmożony okres korzystania z auta w Polsce i za granicą, więc warto się nad nimi zastanowić. Co należy wiedzieć, aby uniknąć niepotrzebnych kosztów nieprzewidzianego zdarzenia podczas podróży?
    Pierwsza obniżka cen na rynku samochodów używanych od dwóch lat
    AURES Holdings obniżył ceny 1700 aut używanych w sieci AAA AUTO, a łączna kwota aktualnych rabatów wynosi 2 mln złotych.
    Wakacyjna podróż samochodem elektrycznym, 5 rad na urlop bez stresu
    Coraz więcej kierowców wybiera samochody elektryczne. W czasie dalszych podróży zmagają się oni z ograniczeniami związanymi z zasięgiem oraz czasem ładowania pojazdów. Ekspert z SEAT S.A. daje 5 cennych wskazówek, jak w pełni wykorzystać podróże w 100% elektryczne. Planowanie trasy, racjonalne korzystanie z klimatyzacji i utrzymywanie poziomu naładowania baterii między 30% a 80% - to tylko niektóre z jego zaleceń.
    Polisa dla auta elektrycznego
    AC jest szczególnie ważne dla samochodów elektrycznych. Na co zwrócić uwagę?
    Jakie auta najchętniej wybierają przedsiębiorcy?
    Badania Automarket.pl wskazują, że 78 proc. przedsiębiorców poszukuje nowego auta, ale aktualna sytuacja powoduje, że skupiają się na rynku wtórnym – wg danych platformy ponad połowa przedsiębiorców decyduje się na pojazdy w wieku 4-5 lat, a tylko 12 proc. na roczne auta. Wg PZPM w czerwcu 2022 roku liczba rejestracji nowych aut osobowych na REGON była o 15,2 proc. niższa niż rok wcześniej. Przedsiębiorcy stanowią jednak 71 proc. rynku.
    Cena paliwa a pensja. Ile kilometrów można przejechać za średnią krajową w krajach UE
    Obywatel Luksemburga przejedzie za dzienny zarobek trzy razy więcej kilometrów niż Polak. Rosnące ceny benzyny ograniczają możliwości Europejczyków w kwestii podróżowania.
    Rośnie liczba wypadków na autostradach
    Autostrady są najbardziej niebezpieczne w okresie letnim. Liczba wypadków na nich rośnie z każdym rokiem.
    Polska coraz niżej w światowym rankingu jakości dróg
    Polska zajęła 26 miejsce w Europie i 43 na świecie w rankingu jakości infrastruktury drogowej. Spośród europejskich krajów wyprzedziliśmy tylko Bułgarię, Turcję, Rumunię i Chorwację. Lepiej jakość dróg została oceniona w Słowacji, Węgrzech, Litwie czy Czechach.
    Audiobooki zmniejszają ryzyko zaśnięcia za kółkiem w trasie
    Polacy nie mają czasu na czytanie książek, ale rokrocznie tracą po kilkadziesiąt godzin na stanie w korkach. Yanosik Autoplac wraz z Audioteką chcąc zwiększyć poziom czytania wśród polskich kierowców, rozpoczynają dużą kampanię udostępniania bezpłatnych audiobooków zmotoryzowanym Polakom, którzy mogą ich słuchać w trasie na wakacje, w korkach, w drodze do pracy, a nawet w trakcie jazdy do sklepu czy na zakupach.
    Jazda po drogach wewnętrznych bez OC i odszkodowania?
    Podczas wakacji boczne drogi kuszą nie tylko miłośników spacerów na łonie natury. Część takich dróg ma charakter prywatny - są to drogi wewnętrzne. Bywają one nieoznaczone i zaniedbane, co niestety sprzyja wypadkom. Warto zatem dowiedzieć się, czy w razie szkód związanych ze złym stanem drogi można kierować roszczenia względem jej właściciela. Eksperci porównywarki ubezpieczeniowej Ubea.pl wyjaśniają również, czy na polnej (wewnętrznej) drodze będzie działało obowiązkowe OC. W tym kontekście warto omówić ciekawy wyrok, który niedawno zapadł przed Sądem Okręgowym w Katowicach.
    W którym mieście jeździ się najlepiej? Będziecie zdziwieni...
    W którym mieście jeździ się najlepiej? To pytanie, które zostało postawione przed kolejną edycją polskiego rankingu. Odpowiedź? Ta może zdziwić!
    Ile kosztuje OC 2022? Jest tanio, ale będzie... drożej! Musi być!
    Ile kosztuje OC 2022? Czasami polisę dla auta można kupić za 160 zł. Tyle że do takich cen przyczepił się KNF. Wniosek? Będzie drożej. I to niedługo.
    Auto zastępcze na czas naprawy? Tak! Tylko aut może brakować...
    Auto zastępcze na czas naprawy staje się rynkowym standardem. I choć kierowcy chętnie korzystają z tej opcji, firmy realizujące wynajmy mają problem.