Atkinson-Kreisprozess

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Der Atkinson-Kreisprozess im p-v-Diagramm

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

Er zeichnet sich durch unterschiedlichen Kolbenhub für „ansaugen/verdichten“ und „expandieren/ausstoßen“ und damit unterschiedlichem Hubvolumen für „verdichten“ und „ausstoßen“ aus. Dies wird mit einer Zusatzmechanik zur Kurbelwelle erreicht, welche die vier Takte auf eine Kurbelwellenumdrehung überträgt. Der Vorteil liegt darin, dass das Gas durch den verlängerten Expansionshub des Kolbens weiter entspannt werden kann und damit geringere Ladungswechselverluste auftreten. Durch den im Vergleich zur Expansion geringeren Kolbenhub bei der Kompression wird das effektive Verdichtungsverhältnis verringert, was zu niedrigeren Verdichtungsendtemperaturen führt und in sehr hohen Lastbereichen die Klopfgefahr mindert. Eine Verkleinerung des Saughubes führt bei Saugmotoren auch zu einer Verringerung der Zylinderfüllung.

Der Atkinson-Zyklus erhöht also im Vergleich zu einem konventionellen Ottomotor den Wirkungsgrad auf Kosten der Leistung bei gleichem Hubraum und gleicher Drehzahl.

Der abgeleitete Atkinson-Prozess wurde mit variablen Ventilsteuerungen realisiert und wird in der Regel zur Kompensation des Leistungsverlustes mit Aufladung und Ladeluftkühlung betrieben. Alternativ kann der Motor zur Erreichung der gleichen Spitzenleistung auch vergrößert werden.

Literatur

  • 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.

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