Mi fán terem az Atkinson-ciklusú motor?

Otto, Diesel, Miller, Atkinson, megannyi név, ami ismerősen csenghet az autóbolondok, vagy akár csak a „mezei” felhasználók számára, ám a többséget maga a részletes technika hidegen hagyja. Bár lehet, ildomosabb úgy fogalmaznom, hogy érdekli, csak nem olyan mélyen, nem annyira, hogy végignézze, ahogy mérnöki habitusú szakértők csillogó szemmel magyarázzák egy órán keresztül az anyagmegmunkálás, a sűrítési arányok és miegymás elképesztő világát. Pedig nem árt legalább egy kicsit tisztában lenni azzal, hogy mi is rejlik néhány kifejezés alatt, amit esetleg a marketingesek előszeretettel puffogtatnak. Ilyennek érzem az Atkinson-ciklusú motorokat is. A hibridek elterjedésével egyre többször találkozni a kifejezéssel a brosúrákban, ahol olyan nemes egyszerűséggel szövik bele egy-egy modell bemutatásába a nevét, mintha minden ügyfél Atkinson tervrajzaival a kezében született volna. És akkor vágjunk is bele: James Atkinson neve után hívjuk így a motort, aki 1898-ban szabadalmaztatta gépét, amelynek leszármazottjai – természetesen rengeteg módosítással – a mai Atkinson-ciklusú motorok. Atkinson persze nem a spanyol viaszt találta fel vele, hanem Nikolaus August Otto 1876-ban megalkotott, négyütemű, belsőégésű motorját gyúrta tovább. Igen, az Otto-motor helyett nevezhetnénk ezt is Otto-ciklusú motornak. Atkinson célja pedig az volt, hogy növelje a termikus hatásfokot, hiszen akkor csökken a fogyasztás, ezáltal a károsanyag-kibocsátás is. De már ez a termikus hatásfok is annyira „akadémiai” kifejezés. Arról van szó, hogy minél kevesebb energia vesszen kárba. Ugye a belsőégésű motor az üzemanyag elégetésével, egy kémiai folyamattal szabadít fel energiát, ami végül az autót mozgatja, de egy csomó energia hőként elillan az univerzum motoron kívüli részeibe. Ez a hőveszteség igencsak nagy a belsőégésű motoroknál, az Atkinson-ciklus ezt az energiaveszteséget próbálja csökkenteni Lényegében öt fázisra négy löket jut a működési ciklusban: 1. Beszívás; 2. Visszaszívás (késleltetett szívószelep zárás, mely belenyúlik a sűrítési ütembe); 3. Sűrítés; 4. Terjeszkedés (itt lobban be az üzemanyag); 5. Kipufogás. Minden képnél többet mondanak a mozgóképek, úgyhogy nézzétek meg videón is, összehasonlítva az Otto-motorral

Az Atkinson-ciklus annyiban különbözik a hagyományos négyütemű ciklustól, hogy egy kiegészítő ütem került a beszívás után a sűrítésbe, melyet visszaszívásnak (back-flow) hívunk. Ez a szakasz osztja a második ütemet a sűrítést visszaszívásra és sűrítésre.

Mindezt azért, hogy az adott pillanathoz szükséges sűrítési viszony alakuljon ki, így csökkentve a fogyasztást és növelve a teljesítményt. James Atkinson eredetileg nem a szívószelep nyitva tartásával oldotta meg a változó sűrítést, hanem a motoron belüli bonyolult mechanikai szerkezettel, amely tovább növelte a súrlódást és a meghibásodási hajlamot. Jóval később, 1947-ben egy amerikai mérnök, Ralph Miller jött rá, hogy nem a lökethosszt kell változtatni ahhoz, ha kisebb löketet szeretnénk egy nagyobb motorból időszakosan használni és ezáltal a sűrítést csökkenteni, hanem a kitöltési időt kell csökkenteni. Ennek módja, hogy a szívási ciklus végén ne záródjon le a szívószelep, hanem több ideig nyitva maradva, az alsó holtpontról megforduló dugattyú az addig feleslegesen „túlszívott” levegőt kitolhassa a szívócsőbe a pillangószelep utáni nyomást fokozva, ami mellékesen jó hatással van a motor gázcseréjére is. Ez a szívószelep zárási késleltetés dinamikusan változtatható, így szabályozható a henger sűrítési aránya. Ezért akár Atkinson-Miller ciklusú motornak is nevezhetnénk ezeket. Manapság mégis csak simán Atkinson-ciklusúként hivatkoznak rá, legalábbis a szívó benzinmotorokra, mert a turbófeltöltésesekre előszeretettel használják a Miller-ciklusú kifejezést. Azonban ez a megoldás kevesebb lóerőt eredményez egy azonos hengerűrtartalmú Otto-ciklusú motorhoz képest, hiszen kevesebb üzemanyagot tud égetni ciklusonként. Ráadásul a túldúsított üzemanyag-levegő keveréket elégetni is nehezebb, alacsony fordulatszámon kevésbé hatékony az Atkinson-Miller ciklusú motor, mint az Otto. Ezt a motort tehát a közepes fordulatszám tartományokra optimalizálták, önállón nem érdemes használni, ezért talált tökéletes társra a villanymotorokban. Így el is jutottunk a hibrid hajtásláncokhoz, hiszen ezekben ideális használni őket, ennek pedig a Toyota a nagymestere, szóval többek között a japán márka hibridjeiben is találkozhattok az Atkinson-ciklusú motorral, de egyre több nem hibridben is megjelennek ezek, például az új Skoda Fabia turbó nélküli benzinesei is Atkinson-ciklusúak.
Remélem érthető volt a kifejtés azok számára is, akik csak minimálisan érdeklődnek a motorok belsejében lezajló folyamatok iránt, a "műszaki szakik" pedig remélem elnézik nekem a felületes magyarázatot, ez a tömör anyag nem nekik szólt.