Cycle d'Atkinson


Cycle d'Atkinson

Le cycle d'Atkinson est un cycle thermodynamique utilisé dans un moteur à explosion. Il a été inventé par James Atkinson en 1882. Ce cycle, qui utilise une détente plus grande que la compression, améliore le rendement au prix d'une puissance plus faible. Il est utilisé dans les voitures hybrides modernes.

Sommaire

Conception

Figure 1 : cycle d'Atkinson

Le moteur à cycle d'Atkinson original permettait l'admission, la compression, la combustion et l'échappement en un seul tour de vilebrequin. Il était conçu pour contourner les brevets de Nikolaus Otto. Du fait de la conception particulière du vilebrequin, le taux de détente est supérieur au taux de compression, ce qui améliore le rendement du moteur par rapport à un cycle de Beau de Rochas conventionnel. Bien que la conception du moteur Atkinson ne soit désormais plus qu'une curiosité, le cycle thermodynamique avec détente prolongée retrouve de nos jours une certaine popularité du fait de son meilleur rendement.

Cycle thermodynamique idéal

Le cycle d'Atkinson idéal est composé de :

  1. compression adiabatique,
  2. apport de chaleur à volume constant,
  3. détente adiabatique,
  4. restitution de la chaleur à pression constante.

Moteur à quatre temps à cycle Atkinson

Le cycle Atkinson peut aussi faire référence à un moteur à quatre temps dans lequel la soupape d'admission est maintenue ouverte au-delà du point mort bas pour permettre l'éjection d'une partie du mélange précédemment admis. Le taux de compression est réduit (du fait qu'une partie de l'air est éjectée au lieu d'être comprimée) mais le taux de détente est inchangé. Ce qui veut dire que le taux de détente est plus élevé que le taux de compression. L'objectif du cycle Atkinson est d'abaisser autant que possible la pression de fin de détente, afin de récupérer un maximum d'énergie mécanique.

L'inconvénient principal d'un moteur à quatre temps à cycle Atkinson est sa puissance réduite par rapport à un cycle de Beau de Rochas classique de même cylindrée car il admet moins d'air et donc moins de combustible.

Ce type de fonctionnement auquel on ajoute un compresseur à l'admission constitue le cycle de Miller.

Moteur rotatif à cycle d'Atkinson

Moteur rotatif à cycle d'Atkinson

Le cycle d'Atkinson peut être utilisé dans un moteur rotatif. Dans cette configuration on peut à la fois accroitre la puissance et le rendement par rapport à un cycle de Beau de Rochas. Ce type de moteur comporte un cycle moteur par tour, tout en offrant la différence de taux de compression et de détente propre au cycle d'Atkinson. Les gaz d'échappement sont évacués du moteur par de l'air comprimé de balayage. Cette modification du cycle d'Atkinson permet l'utilisation de carburants tels que le diesel ou l'hydrogène. Voir les liens externes pour plus d'information.

Véhicules utilisant le cycle d'Atkinson

Toyota Prius 2004 NHW20

Dans un véhicule hybride, la puissance de pointe plus faible du moteur à cycle d'Atkinson[1] est compensée par un appoint temporaire de puissance par le moteur électrique. C'est le principe de base de la transmission des voitures hybrides à cycle d'Atkinson. Le/les moteurs électriques peuvent être utilisés indépendamment ou en parallèle avec le moteur à cycle d'Atkinson afin d'obtenir la puissance désirée.

Véhicules utilisant le cycle d'Atkinson :

Notez que le taux de compression défini ci-dessus ne correspond qu'à la course physique du piston du point mort bas au point mort haut, alors que la compression réelle dépend du moment où la soupape d'admission se ferme.

Références

  1. John B Heywood 'Internal Combustion Engine Fundamentals' p184-186

Liens externes


Cycles avec
combustion interne
Cycle d'Atkinson Cycle de Brayton Cycle de Diesel HCCI Cycle de Lenoir • Cycle de Miller Cycle à deux temps Cycle de Beau de Rochas
Cycles mixtes
Cycle combiné Cycle hybride à haut rendement • Cycle dual
Autres
Cycle de Claude • Cycle de Claude à double pression • Cycle de Fickett-Jacobs • Cycle de Gifford-McMahon • Cycle de Hirn • Cycle de Humphrey • Cycle de Siemens Cycle de Hampson–Linde • Cycle de Linde à double pression • Cycle de Heylandt • Cycle de Kleemenko

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