Atkinson-Kreisprozess

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Der Atkinson-Kreisprozess im p-v-Diagramm
Atkinson-Motor: Zeichnung aus US-Patent 367496
Animation des Atkinson-Motors

Der ursprüngliche Atkinson-Kreisprozess (auch Atkinson-Zyklus) ist ein Kreisprozess bei Viertaktmotoren. Er ist nach seinem Erfinder James Atkinson benannt [1].

Der Atkinson-Motor hat unterschiedlichen Kolbenhub und damit unterschiedliches Volumen für „ansaugen/verdichten“ und „expandieren/ausstoßen“. Der Kurbeltrieb ist so ausgelegt, dass der Kolben beim Ausstoßen weiter nach oben fährt als beim Verdichten, was zu einer besseren Spülung beiträgt, das heißt es bleiben weniger Abgase im Zylinder. Im originalen Entwurf wird dies mit einer zusätzlichen Kurbelschwinge sowie einem weiteren Pleuel zwischen Kurbelwelle und Kolben erreicht. Bei einer Kurbelwellenumdrehung geht der Kolben zweimal unterschiedlich auf und ab. Atkinson erfand seine Maschine, um das Patent für den Viertaktmotor zu umgehen, indem er den Viertaktprozess in einer Umdrehung der Kurbelwelle verwirklichte.

Der Hauptvorteil des Atkinson-Prozesses liegt nun darin, dass das Gas durch den verlängerten Expansionshub weiter entspannt und stärker abkühlt und damit die im Gas enthaltene Energie besser ausgenutzt wird; der thermische Wirkungsgrad wird höher. Der Verdichtungsenddruck bzw. die Verdichtungsendtemperatur und der maximale Verbrennungsdruck bzw. die maximale Verbrennungstemperatur sind genauso hoch wie bei einem normalen Ottomotor. Der Atkinson-Motor hat eine höhere Effizienz und eine niedrigere Leistung als ein konventioneller Ottomotor. Das Ansaugvolumen, das für die Leistung entscheidend ist, ist kleiner als das Expansionsvolumen, das für den Wirkungsgrad entscheidend ist.

Der Atkinson-Prozess wird für moderne Viertaktmaschinen durch „zu frühes“ Schließen des Einlasses nachgebildet (diese Idee ließ sich Ralph Miller 1947 patentieren) und mit variabler Ventilsteuerung kombiniert. Um die geringere Leistung zu kompensieren wird in der Regel der Motor aufgeladen und die Ladeluft gekühlt, der Hubraum vergrößert oder der Verbrennungs- mit einem Elektromotor kombiniert (Hybridantrieb, zum Beispiel Toyota Prius, Ford C-Max Energi).

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 4. Auflage. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2007, ISBN 978-3-8348-0227-9.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. J. Atkinson, "Gas Engine", US Patent 367496, 2. August 1887

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]