Atkinsonmoottori

Atkinsonmoottori on James Atkinsonin keksimä polttomoottori, jossa puristustilavuus on pienempi kuin paisuntatilavuus. Ottomoottorissa ja dieselmoottorissa puristus- ja työtahdit ovat yhtä pitkät, joten vastaavat tilavuudet ovat niissä yhtä suuret. Atkinson oivalsi, että kun työtahdista tehdään pitempi kuin puristustahdista, polttoaineen palamisen energia saadaan paremmin hyödynnettyä ja moottorin hyötysuhde siten suuremmaksi. Atkinsonmoottorissa suuri osa puristustilavuudesta jätetään tahallaan hyödyntämättä, ja tästä syystä atkinsonmoottorin teho/paino-suhde on matalampi kuin muilta osin vastaavan ottomoottorin tai dieselmoottorin.

Atkinson- ja millermoottoreiden tyypillinen sykli.

1	Imuventtiili sulkeutuu.
1–2	Adiabaattinen puristus.
2–3	Lämpöenergian tuonti vakiotilavuudessa.
3–4	Lämpöenergian tuonti ja paisunta vakiopaineessa.
4–5	Adiabaattinen paisunta.
5	Pakoventtiili avautuu.
5–6	Jäännöspaine vapautuu pakokaasujen mukana.
6	Huuhtelu. Mikäli kyseessä on nelitahtinen moottori, mäntä suorittaa vielä pakotahdin ja imutahdin, joka palautuu tähän pisteeseen.
6–1	Mäntä liikkuu ja pienentää tilavuutta vakiopaineessa imuventtiilin ollessa auki.

Modernit sovellukset

Atkinsonin esittämiä monimutkaisia vipumekanismeja ei käytetä nykyään vaan modernit sovellukset käyttävät imuventtiilien myöhäisempää sulkeutumista.^[1] Imuventtiilit sulkeutuvat kun mäntä on noussut 20 tai 30 prosenttia puristustahdistaan, jolloin osa seoksesta työnnetään takaisin imusarjaan eikä sylinterin tilavuutta käytetä kokonaan. Hyöty tulee sytytyksen jälkeen kun työtahdissa mäntä palaa takaisin alas. Lyhennetty puristus täysipituisella työtahdilla saa parannetun hyötysuhteen käytetystä polttoaineesta.^[1] Miller-sykli toimii Atkinson-syklin tavoin, mutta vaatii ahtimen käyttöä seoksen tiheyden nostamiseen ja kompensoi tällä Atkinson-syklin pienempää tehoa.^[2] Hybridiautoissa sähkömoottorin käyttö polttomoottorin rinnalla kompensoi alhaisempaa tehoa.^[1]

Atkinsonmoottorin näennäinen puristussuhde voi olla hyvinkin korkea ellei imuventtiilien ajoitusta huomioida. Hybridiautoissa polttomoottorin mitoitus ei vastaa ajoittaista ajoneuvon maksimitehon tarvetta vaan arvioitua keskitehoa ja tästä syystä atkinsonmoottoria hyödynnetään hybridiautoissa.

Differentiaalimoottori

• 
  James Atkinsonin vuoden 1885 patenttihakemuksen vastamäntämoottorin, jossa oli epäsymmetrisen männänvarsien vivuston avulla aikaansaatu pidennetty työtahti.^[3]
• 
  Animaatio Atkinsonin differentiaalimoottorista, jonka mekanismi tuottaa lyhyen puristustahdin ja pitkän työtahdin.

Atkinsonsykli

• 
  Atkinsonin moottori patenttihakemuksessa (US Patent 367496, 1887)
• 
  Animaatio Atkinsonsyklin mooottorista

Lähteet

1. Don Sherman: What Is the Atkinson Combustion Cycle, and What Are Its Benefits? caranddriver.com. 4.8.2016. Viitattu 19.6.2023. (englanniksi)
2. Engine Types: Atkinson Cycle vs Otto vs Miller enginehoist.net. Viitattu 19.6.2023. (englanniksi)
3. Patentti U.S. 336505 James Atkinson: Gas engine.