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Come funziona il motore a ciclo Atkinson

Gettonatissimo nei powertrain ibridi per i bassi consumi di carburante, il motore a ciclo Atkinson può contare su di un rapporto di compressione inferiore a quello d’espansione.

Pubblicato sabato 24 ottobre 2015 · da

Il motore a ciclo Atkinson è un tipo di propulsore a combustione interna, inventato da James Atkinson nel 1882 e successivamente perfezionato da Ralph Miller, caratterizzato da un ciclo di funzionamento alternativo a un comune ciclo Otto, così da compensare una diminuzione di potenza con una superiore efficienza.

BicilindricoCicloMiller

In un motore a quattro tempi l’energia sviluppata dalla combustione viene trasformata in potenza durante la fase di espansione dei gas nel cilindro. Maggiore è il rapporto di espansione, maggiore è la cavalleria che può essere sviluppata. Nei motori a ciclo Otto, il rapporto di compressione è solitamente uguale a quello di espansione, quindi per incrementare il secondo è necessario agire nella stessa misura anche sul primo. Tuttavia, il rapporto di compressione non può essere innalzato oltre un certo limite, poiché pressioni e temperature raggiungerebbero valori pericolosi, facendo insorgere fenomeni di detonazione nel caso dei motori alimentati a benzina. Nel ciclo Atkinson, il problema viene risolto anticipando la chiusura delle valvole di aspirazione durante la loro fase, oppure ritardandola durante la fase di compressione.

CicloAtkinson-002

Con il sistema Atkinson accade così che il rapporto di compressione sia inferiore rispetto a quello di espansione. È infatti un ciclo ad alto rendimento termodinamico, ma a bassa potenza specifica; circa 2/3 di un pari cilindrata a ciclo Otto. Rovescio della medaglia, riducendo il volume dell’aria aspirata, si riduce anche la quantità di combustibile bruciato a ogni ciclo. Ecco perché il ciclo Atkinson è spesso abbinato alla sovralimentazione – la specialità di Ralph Miller – o all’alimentazione ibrida, come nel caso di Toyota che da generazioni adotta il ciclo Atkinson per il propulsore a benzina della Prius. In quest’ultimo caso, infatti, è il motore elettrico a supplire alla minore potenza dell’unità endotermica, a fronte di consumi particolarmente contenuti.

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