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[[Datei:T cycle AtkinsonMiller.png|mini|Der Atkinson-Kreisprozess im [[p-v-Diagramm]]]]
[[Datei:Atkinson-Gas-Engine.png|mini|Atkinson-Motor: Zeichnung aus US-Patent 367496<ref name="US367496" />]]
[[Datei:Atkinson Engine with Intake.gif|mini|Animation des Atkinson-Motors]]

Der '''Atkinson-Kreisprozess''' ist ein [[Thermodynamischer Kreisprozess|Kreisprozess]] bei [[Viertaktmotor]]en. Er ist nach seinem Erfinder [[James Atkinson (Erfinder)|James Atkinson]] benannt und sieht für Ansaug- und Verdichtungstakte ein geringeres Volumen vor als für Expansions- und Ausschiebetakte.<ref name="US367496">{{Patent |Land=US |V-Nr=367496 | Code=A | Typ=Patent |Titel=Gas Engine |A-Datum=1880-10-18 |V-Datum=1887-08-02 |Erfinder=J. Atkinson}}</ref>

== Atkinson-Zyklus ==
Der ursprüngliche '''Atkinson-Motor''' hat unterschiedlichen [[Hub (Mechanik)|Kolbenhub]] und damit unterschiedliche Volumina für „Ansaugen/Verdichten“ und „Expandieren/Ausstoßen“. Der Kurbeltrieb ist so ausgelegt, dass der Kolben beim „Expandieren“ weiter nach unten und beim „Ausstoßen“ weiter nach oben fährt. Dies führt zu mehr Abgas-Ausstoß und zu mehr Abgas-Expansion. Im originalen Entwurf wird eine zusätzliche [[Kurbelschwinge]] sowie ein weiteres [[Pleuel]] zwischen [[Kurbelwelle]] und [[Kolben (Technik)|Kolben]] verbaut, so dass der Kolben bei ''einer'' [[Kurbelwinkel|Kurbelwellenumdrehung]] zweimal auf und ab gleitet – mit unterschiedlichem Hub.

Atkinson erfand seine Maschine 1880, um Patente von [[Alphonse Beau de Rochas]] (1862) und [[Nikolaus August Otto]] (1878) zu umgehen,<ref>MTZ 01/2017, "''Turbolader mit variabler Turbinengeometrie für Miller-Ottomotoren''", S. 44–49, {{ISSN|0024-8525}} 10814.</ref> indem er den Viertaktprozess in ''einer'' Umdrehung der Kurbelwelle verwirklichte.

== Modifizierter Atkinson-Zyklus ==
Unter dem '''{{Anker|Atkinson-Zyklus}}Atkinson-Zyklus''' wird bei 4-Takt-Motoren<ref name="MTZ0616">MTZ 06/2016 "''Der neue Sechszylinder-Marinemotor von MAN für Yachten und Arbeitsboote''", S. 50–55, {{ISSN|0024-8525}} 10814.</ref> das späte Schließen des [[Einlassventil]]s deutlich nach dem unteren [[Totpunkt]] (UT) verstanden, wodurch ein Teil des angesaugten Gases wieder zurück gepumpt wird, bevor mit dem Ventil-Schluss die eigentliche Verdichtung beginnt. Dieser Motor arbeitet mit herkömmlicher Kurbelwelle und im 4-Takt-Verfahren.

== Miller-Zyklus mit früh schließendem Einlassventil ==
Fast gleichartig funktioniert der [[Miller-Zyklus]] (1957 patentiert für Ralph Miller), bei dem das [[Einlassventil]] deutlich vor dem Erreichen des unteren [[Totpunkt]]es (UT) schließt und so den [[Ansaugtakt]] verkürzt, so dass der untere Totpunkt mit Unterdruck durchlaufen wird.<ref name="Reif" /><ref name="Basshuysen" />

In der Regel wird mit einer [[Nockenwellenverstellung|variablen Ventilsteuerung]] gearbeitet, d. h. die Füllung wird durch die Öffnungszeit und den Hub des Ventils statt durch die [[Drosselklappe (Motor)|Drosselklappe]] kontrolliert.<ref name="Reif">Konrad Reif (Hrsg.), "''Ottomotor-Management im Überblick''", Springer Fachmedien Wiesbaden 2015, Abschnitt "Zylinderfüllung", ISBN 978-3-658-09523-9.</ref><ref name="Basshuysen">Richard van Basshuysen, Fred Schäfer (Hrsg.), "''Handbuch Verbrennungsmotor''", 8. überarbeitete Auflage, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017, Abschnitt 7.10.1.5 "Variable Ventiltriebe", ISBN 978-3-658-10901-1.</ref>

== Honda EXlink ==
2001 begann [[Honda]] mit der Entwicklung eines [[Gasmotor]]s, dessen Kolben alternierend zwei unterschiedlich lange Hübe fährt. Bei einer [[Verdichtungsverhältnis|Verdichtung]] von 12,2:1 weist der Motor im [[Verbrennungsmotor|Arbeitstakt]] ein Expansionsverhältnis von 17,6:1 auf. Erreicht wird dies mit einem speziellen Kurbeltrieb, bei dem die [[Pleuel]]stange nicht direkt auf den Hubzapfen der [[Kurbelwelle]] wirkt, sondern via ein dreieckförmiges Zwischenstück. Dessen drittes Auge ist über ein Hilfspleuel gelenkig mit dem [[Exzenter]] einer zweiten Welle verbunden, welche mit der Kurbelwelle über eine Verzahnung im Eingriff steht aber nur halb so schnell dreht, und im Endeffekt die genaue Lage des [[Viertaktmotor|unteren Totpunkts]] moduliert.

Zwar bringt der aufwendige Kurbeltrieb zusätzliche Reibungsverluste mit sich, doch werden diese durch eine geometrische Auslegung wettgemacht, bei der das Pleuel im entscheidenden Arbeitstakt nur sehr wenig seitliche Auslenkung erfährt, was die Reibung zwischen Kolbenhemd und [[Zylinder (Technik)|Zylinderwand]] minimiert.

Honda nennt dieses System „EXlink“ (für „Extended Expansion Linkage Engine“) und vermarktet es seit 2011 für kleine [[Blockheizkraftwerk]]e.<ref>https://global.honda/innovation/technology/power/Exlink-picturebook.html</ref>

== Vor- & Nachteile des Atkinson-Motors ==
Nachteilig bei Atkinsons ursprünglichem Entwurf ist der komplizierte Kurbeltrieb mit ungünstiger Kraftübertragung, was die gebräuchlichen Implementierungen durch den modifizierten Atkinson-Zyklus mittels [[Ventilsteuerung]] umgehen.

Der Hauptvorteil des Atkinson-Prozesses liegt darin, dass das Gas durch den verlängerten [[Expansionsmaschine|Expansionshub]] weiter entspannt und stärker abkühlt und damit die im Gas enthaltene Energie besser ausgenutzt wird; der thermische [[Wirkungsgrad]] wird höher. Der [[Verdichtungsverhältnis|Verdichtungsenddruck]] bzw. die [[Verdichtungswärme|Verdichtungsendtemperatur]] und der maximale [[Verbrennungsdruck]] bzw. die maximale [[Verbrennungstemperatur]] sind genauso hoch wie beim konventionellen [[Ottomotor]], wobei der Atkinson-Motor höhere [[Wirkungsgrad|Effizienz]] bei geringerer Leistung bietet: Das [[Ansaugtakt|Ansaugvolumen]], das für die Leistung entscheidend ist, ist kleiner als das [[Expansionstakt|Expansionsvolumen]], das für den Wirkungsgrad entscheidend ist.

Gegenüber dem Miller-Zyklus kann man beim Atkinson-Zyklus die [[Gasdynamik]] des Ansaugvorgangs nutzen.<ref name="Reif" /> Darüber hinaus hat der Atkinson-Zyklus im unteren Drehzahlbereich einen geringeren [[Liefergrad]] als bei hohen Drehzahlen, was beim Miller-Zyklus umgekehrt ist.<ref name="MTZ0616" />

Um die geringere Leistung zu kompensieren, wird in der Regel der [[Hubraum]] vergrößert und/oder der [[Motoraufladung|Motor (stärker) aufgeladen]] und die [[Ladeluftkühler|Ladeluft gekühlt]].

== Weblinks ==
{{Commonscat|Atkinson Gas Engine}}
* [https://animatedengines.com/atkinson.html Animierte Darstellung des Atkinsonmotors] (englischsprachig, *leider technisch falsch*)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Thermodynamischer Kreisprozess]]
[[Kategorie:Verbrennungsmotorentechnik]]

Atkinson-Kreisprozess - Versionsgeschichte

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