Ciclo Atkinson

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Ciclo Atkinson

Il motore a ciclo Atkinson è un tipo di motore alternativo a combustione interna inventato da James Atkinson nel 1882. Esso è praticamente un comune motore a ciclo Otto, ma con un manovellismo dell’albero motore modificato in modo da bilanciare una diminuzione di potenza con un’efficienza maggiore. L’obiettivo era di competere col ciclo Otto senza violarne alcun brevetto.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Il ciclo Atkinson come il ciclo Otto richiede due rotazioni dell'albero motore: aspirazione, compressione/combustione, espansione (fase utile) e scarico. Ma grazie al manovellismo, il rapporto di espansione è maggiore di quello di compressione, il che porta ad una maggiore efficienza rispetto a motori funzionanti col ciclo Otto. È possibile ottenere le quattro fasi in unico giro utilizzando un motore rotativo, attualmente non in produzione ma teoricamente realizzabile.

Si potrebbe anche pensare al ciclo Atkinson come ad un motore a quattro tempi nel quale la valvola di aspirazione viene lasciata aperta più a lungo del normale, onde permettere un reflusso dei gas attraverso il condotto d’aspirazione. Questo riduce il rapporto di compressione efficace e, in combinazione con una fase più lunga e/o un inferiore volume della camera di combustione, permette al rapporto di espansione di superare quello di compressione. Ciò avviene a pressione costante. Questo sistema è adatto per motori a basso consumo, in quanto il rapporto di compressione è limitato dal numero di ottano del carburante, mentre un alto rapporto di espansione sviluppa una fase attiva più lunga e riduce il calore disperso allo scarico. Ciò ne fa un motore più efficiente. Motori quattro tempi di questo tipo con alimentazione forzata (sovralimentati) sono altrimenti noti come motori a Ciclo Miller. Nel motore Atkinson un manovellismo complesso permette di ottenere le fasi di aspirazione/compressione ed espansione/scarico con durata differente e con leve tali da generare quattro tempi uguali. Per modificare questo rapporto, bisognerebbe spostare la cerniera di destra verso il basso. Questo permetterebbe:

  • un maggiore momento angolare quando il link ruota verso l'alto, allungando la corsa per la fase di espansione e scarico
  • un minor momento angolare quando il link ruota verso il basso, accorciando la corsa nelle fasi di aspirazione e compressione.

In effetti, una cerniera scorrevole permetterebbe al motore di modificare dinamicamente il rapporto tra le fasi.

Motore rotativo Atkinson[modifica | modifica sorgente]

Animazione

Il ciclo Atkinson può essere applicato anche ai motori rotativi con conseguente aumento sia di potenza che di efficienza rispetto al ciclo Otto. Questo tipo di motore conserva una fase attiva per giro dell'albero motore, insieme con la diversa compressione e l'espansione dei volumi del ciclo Atkinson originale. I gas di scarico vengono espulsi dal motore tramite aria compressa, questa modifica del ciclo Atkinson consente l'uso di carburanti alternativi come idrogeno e gasolio.

Uso[modifica | modifica sorgente]

I veicoli elettrici ibridi come la Honda Jazz 2013, la Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid (trazione anteriore) e Ford Escape (trazione anteriore e 4WD) usano un motore a ciclo Atkinson. In tutti i casi è un comune motore a quattro tempi con la valvola d’aspirazione a chiusura ritardata, il che incrementa l’efficienza a scapito della potenza. Questa perdita di potenza è compensata dai motori elettrici, usati sia in combinato sia indipendentemente dal motore a scoppio.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]