Atkinson-työkierto - Muutoshistoria

Tapi0: /* Edut ja haitat */

2025-10-28T00:52:43Z

‎Edut ja haitat

Tapi0 (28. lokakuuta 2025 kello 00.50)

2025-10-28T00:50:54Z

Näytä muutokset

Kustu-2 (26. lokakuuta 2025 kello 21.42)

2025-10-26T21:42:21Z

Kustu-2 (26. lokakuuta 2025 kello 21.30)

2025-10-26T21:30:22Z

Kustu-2: Ak: Uusi sivu: '''Atkinson-työkierto''' tai sen muunnelma '''Miller-työkierto''' ovat polttomoottorin termodynaamisia kiertoja, joissa pyritään parantamaan moottorin hyötysuhdetta siten, ett...

2025-10-26T15:55:22Z

Ak: Uusi sivu: '''Atkinson-työkierto''' tai sen muunnelma '''Miller-työkierto''' ovat polttomoottorin termodynaamisia kiertoja, joissa pyritään parantamaan moottorin hyötysuhdetta siten, ett...

Uusi sivu

'''Atkinson-työkierto''' tai sen muunnelma '''Miller-työkierto''' ovat polttomoottorin termodynaamisia kiertoja, joissa pyritään parantamaan moottorin hyötysuhdetta siten, että laajennusvaihe (työisku) on pidempi kuin puristusvaihe. Tämä saavutetaan esimerkiksi viivästyttämällä imuventtiilien sulkeutumista tai käyttämällä mekaanisia ratkaisuja, jolloin osa imuvedystä ei puristu täyteen puristusvaiheeseen.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Chongming Wang, Ritchie Daniel, Hongming Xu | Osoite = https://pureportal.coventry.ac.uk/en/publications/research-of-the-atkinson-cycle-in-the-spark-ignition-engine
| Nimeke = Research of the Atkinson Cycle in the Spark Ignition Engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Coventry University | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 16.4.2012 | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Miller-työkierrossa imuventtiilin ajoitusta säädetään siten, että tehokas puristusvaihe lyhenee, mutta laajennusvaihe pysyy vielä pidempänä. Tätä kompensoidaan [[Ahdin|ahtimella]], jotta tehonmenetys ei olisi liian suuri.<ref name="s2"/>

== Historia ==

Atkinson-työkierto on nimetty englantilaisen insinöörin James Atkinson mukaan, joka patentoi erilaisia moottorirakenteita 1880‐luvulla. Esimerkiksi hänen ns. “Cycle 1887” –moottorinsa käytti mekanismia, joka mahdollisti neljä iskua yhdellä kampiakselin pyörähdyksellä, ja laajennusvaiheen pidempiäiskun kuin puristusvaiheen.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Staff | Osoite = https://www.gasenginemagazine.com/gas-engines/atkinson-cycle-engine-zmtz15djzkel/| Nimeke = Two Equals Four: The Atkinson Cycle Engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Gas Engine Magazine | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 4.11.2014| archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
Tämän ratkaisun tarkoituksena oli kiertää aikansa patentteja, mutta samalla tarjota suurempi laajennussuhde, mikä riittää parantamaan hyötysuhdetta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.sciencepub.net/american/0505/bak/am0602/03_1024_Ebrahimi_JAS_am0602_01.pdf| Nimeke = The Atkinson Cycle… (Journal of American Science) | Tiedostomuoto = PDF | Selite = | Julkaisija = Marsland Press | Julkaisu = 2010;6(2) | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Ralph Miller patentoi oman moottorinsa työkierron paljon myöhemmin, vasta vuonna 1957. Patentissa sitä kuvattiin suomennettuna "uudeksi ja parannetuksi tavaksi operoida ahdettua, väliahdettua moottoria".<ref name="s3">{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.curbsideclassic.com/blog/the-atkinson-and-miller-cycle-engines-not-exactly-how-they-started-out-to-be/
| Nimeke = The Atkinson (And Miller Cycle) Engines – Not Exactly What They Started Out to Be | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = CurbsideClassic | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

== Teoreettinen periaate ==

Perinteisessä nelitahtisessa moottorissa puristus- ja laajennusvaiheet ovat geometrisesti samanpituisia (puristus‐ ja räjähdyskammion tilavuuden muutos). Atkinson-kiertossa laajennusvaihe on pidempi kuin puristusvaihe, jolloin palamiskaasun energiaa saadaan hyödynnettyä enemmän ennen, kuin venttiilit avautuvat ja pakokaasu poistuu.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Mohammad Hossein Ahmadi, Mohammad Hossein Ahmadi | Osoite = https://academic.oup.com/ijlct/article/11/3/317/2198724| Nimeke = Thermodynamic analysis and optimization of the Atkinson engine by using NSGA-II | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = International Journal of Low-Carbon Technologies | Julkaisu = Vol 11, Issue 3 (Sep 2016) | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
Tämän seurauksena termodynaaminen hyötysuhde voi nousta, mutta tehontuotto (tehopisteessä) voi jäädä pienemmäksi kuin vastaavassa geometrisessa puristuksella ja laajennuksella toimivassa kierrossa.<ref name="s1">{{Verkkoviite | Tekijä = Qingyu Niu, Baigang Sun, Dongsheng Zhang, Qinghe Luo | Osoite = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236120300053| Nimeke = Research on performance optimization and fuel-saving mechanism of an Atkinson cycle gasoline engine at low speed and part load | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Sciencedirect| Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 1.1.2020| archiveurl = | archivedate = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Modernissa Atkinson-työkiertoa käyttävissä moottoreissa ei yleensä käytetä erilaista kampi-akselia. Sen sijaan käytetään usein [[Venttiilin ajoitus|muuttuvaa venttiilien ajoitusta]] - esimerkiksi imuventtiilin sulkeminen myöhästyy, jolloin osa imuilmasta palaa takaisin imusarjaan puristusvaiheen alussa.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.autodeal.com.ph/articles/car-features/what-atkinson-cycle-engine-and-why-it-fuel-efficient
| Nimeke = What is an Atkinson cycle engine and why is it fuel efficient? | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Autodeal | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
Atkinson-työkierto on ollut erityisen suosittu hybridiautoissa, joissa polttomoottorin tehoja voidaan kompensoida [[sähkömoottori]]lla.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://pureportal.coventry.ac.uk/en/publications/research-of-the-atkinson-cycle-in-the-spark-ignition-engine
| Nimeke = Research of the Atkinson Cycle in the Spark Ignition Engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Coventry University | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 1.1.2012| archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref> Tutkimuksien mukaan pienikokoiset Atkinson-moottorit voivat saavuttaa jopa noin 50% hyötysuhteen.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Pertl P., Trattner A., Stelzl R., Lang M. et al. | Osoite = https://www.sae.org/papers/expansion-higher-efficiency-experimental-investigations-atkinson-cycle-small-combustion-engines-2015-32-0809| Nimeke = Expansion to Higher Efficiency – Experimental Investigations of the Atkinson Cycle in Small Combustion Engines | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = SAE International | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 1.1.2015| Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Miller-kierto voi käyttää joko aikasta imuventtiilin sulkeutumista (early intake valve closing, EIVC) tai myöhäistä sulkeutumista (late intake valve closing, LIVC) moottorin kuormitustason mukaan.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Jiangtao Xu ym. | Osoite = https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10454974/| Nimeke = Numerical investigation of Miller cycle with EIVC and LIVC on a high compression ratio gasoline engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Sci Prog | Julkaisu = 2021 | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
Lisäksi Miller-työkierrossa käytetään turboahdinta tai mekaanista ahdinta, joka korvaa puristusvaiheen "hukkaa" eli tehopuutetta.<ref name="s2">{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://dieselnet.com/tech/engine_miller-cycle.php
| Nimeke = Miller Cycle Engines | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = DieselNet | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref> Miller-kierron myöhäistä sulkeutumista käyttävissä moottoreissa ainoa periaatteelinen ero Atkinson-työkiertoa käyttäviin moottoreihin on siis ahtaminen.

== Edut ja haitat ==
{|border=1 cellpadding=2 cellspacing=0 width=800px style="border: 1px #aaaaaa solid; border-collapse: collapse; text-align:center; font-size:90%; background: #f9f9f9"
!align="left"|
! Atkinson-työkierto
! Miller-työkierto
|- align=center bgcolor=#ffffff
! align=left|Perusperiaate
| Puristusvaihe lyhennetään erilaisella kampiakselilla tai venttiilien ajoituksella siten, että laajennusvaihe on pidempi. Tämä parantaa lämpöhyötysuhdetta hyödyntämällä palamisen energiaa tehokkaammin.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/engine-efficiency | Nimeke = Improving Engine Efficiency through Advanced Combustion Strategies | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = U.S. Department of Energy | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 2020 | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 27.12.2024}}</ref>
| Puristusvaihe lyhennetään säätämällä imuventtiilin ajoitusta (EIVC tai LIVC). Usein käytetään ahtamista kompensoimaan tehonmenetys.<ref name="s2"/>
|- align=center bgcolor=#ffffff
! align=left|Edut
| Korkein hyötysuhde ja alhaisempi polttoaineenkulutus<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://academic.oup.com/ijlct/article/11/3/317/2198724| Nimeke = Thermodynamic analysis and optimization of the Atkinson engine by using NSGA-II | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = International Journal of Low-Carbon Technologies | Julkaisu = Vol 11, Issue 3 (Sep 2016) | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Sopii hyvin käyttötilanteisiin, joissa tehovaatimus ei ole yhtä korkea, kuten hybridiautoihin.<ref name="s1"/>

Vähemmän lämpöhäviöitä ja päästöjä.<ref name="s1"/>

Hyödyntää palamisen energiaa tehokkaammin laajennusvaiheessa.<ref name="s1"/>
| Parempi hyötysuhde kuin Otto-kierto

Korkeampi teho ja vääntö samasta iskutilavuudesta, mutta kuitenkin ottomoottoria vähemmän.<ref name="s2"/>

Pienimmät NOₓ-päästöt ja alhaisempi puristuslämpötila.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.mdpi.com/1996-1073/16/5/2488 | Nimeke = Application of Miller Cycle and Net-Zero Fuel(s) to Diesel Engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = MDPI | Julkaisu = 2023 | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 27.12.2024}}</ref>

Mahdollistaa korkean puristussuhteen ilman nakutusta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Jiangtao Xu ym. | Osoite = https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10454974/ | Nimeke = Numerical investigation of Miller cycle with EIVC and LIVC on a high compression ratio gasoline engine | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Sci Prog | Julkaisu = 2021 | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 27.12.2024}}</ref>
|- align=center bgcolor=#ffffff
! align=left|Haitat
| Heikoin teho ja vääntö samasta iskutilavuudesta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.autodeal.com.ph/articles/car-features/what-atkinson-cycle-engine-and-why-it-fuel-efficient| Nimeke = What is an Atkinson cycle engine and why is it fuel efficient? | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Autodeal | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

Vaatii moottorin suunnittelun optimointia, kuten imuventtiilien ajoittamista tai erikoisia kampiakseliratkaisuja.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Zhao Jinxing, Xu Min, Li Mian, Wang Bin, Liu Shuangzhai | Osoite = https://ideas.repec.org/a/eee/appene/v92y2012icp492-502.html
| Nimeke = Design and optimization of an Atkinson cycle engine with the Artificial Neural Network Method | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Elsevier – Applied Energy | Julkaisu = v92 (2012) pp492-502 | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>

| Monimutkaisempi venttiiliajoitus (EIVC/LIVC).<ref name="s2"/>

Tarvitsee ahtimen tehopuutteen kompensoimiseksi.<ref name="s3"/>

Lisää moottorin kustannuksia ja säätövaatimuksia.<ref name="s2"/>
|}

== Sovellukset ==

Atkinson- ja Miller-työkiertoa käytetään useimmiten pienemmissä polttomoottoreissa, joissa tähdätään mahdollisimman hyvään hyötysuhteeseen polttoainekulutuksen pienentämiseksi. Toisaalta toteutusta on käytetty myös suuremmissa moottoreissa harvakseltaan.

== Lähteet ==
<references/>

[[Luokka:Moottorit]]

@@ Rivi 28: / Rivi 28: @@
 == Edut ja haitat ==
-{|border=1 cellpadding=2 cellspacing=0 width=1000px style="border: 1px #aaaaaa solid; border-collapse: collapse; text-align:center; font-size:90%; background: #f9f9f9"
+{|border=1 cellpadding=2 cellspacing=0 width=1200px style="border: 1px #aaaaaa solid; border-collapse: collapse; text-align:center; font-size:90%; background: #f9f9f9"
 !align="left"| !!Atkinson-työkierto!!Miller-työkierto
 |- bgcolor=#ffffff

@@ Rivi 37: / Rivi 37: @@
 |- align=center bgcolor=#ffffff
 ! align=left|Perusperiaate
-| Puristusvaihe lyhennetään erilaisella kampiakselilla tai venttiilien ajoituksella siten, että laajennusvaihe on pidempi. Tämä parantaa lämpöhyötysuhdetta hyödyntämällä palamisen energiaa tehokkaammin.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/engine-efficiency | Nimeke = Improving Engine Efficiency through Advanced Combustion Strategies | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = U.S. Department of Energy | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 2020 | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 27.12.2024}}</ref>
+| Puristusvaihe lyhennetään erilaisella kampiakselilla tai venttiilien ajoituksella siten, että laajennusvaihe on pidempi. Tämä parantaa lämpöhyötysuhdetta hyödyntämällä palamisen energiaa tehokkaammin.<ref name="s1"/>
 | Puristusvaihe lyhennetään säätämällä imuventtiilin ajoitusta (EIVC tai LIVC). Usein käytetään ahtamista kompensoimaan tehonmenetys.<ref name="s2"/>
 |- align=center bgcolor=#ffffff
 ! align=left|Edut
-| Korkein hyötysuhde ja alhaisempi polttoaineenkulutus<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://academic.oup.com/ijlct/article/11/3/317/2198724| Nimeke = Thermodynamic analysis and optimization of the Atkinson engine by using NSGA-II | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = International Journal of Low-Carbon Technologies | Julkaisu = Vol 11, Issue 3 (Sep 2016) | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
+| Korkein hyötysuhde ja alhaisempi polttoaineenkulutus.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://academic.oup.com/ijlct/article/11/3/317/2198724| Nimeke = Thermodynamic analysis and optimization of the Atkinson engine by using NSGA-II | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = International Journal of Low-Carbon Technologies | Julkaisu = Vol 11, Issue 3 (Sep 2016) | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
 Sopii hyvin käyttötilanteisiin, joissa tehovaatimus ei ole yhtä korkea, kuten hybridiautoihin.<ref name="s1"/>
@@ Rivi 48: / Rivi 48: @@
 Hyödyntää palamisen energiaa tehokkaammin laajennusvaiheessa.<ref name="s1"/>
-| Parempi hyötysuhde kuin Otto-kierto
+| Parempi hyötysuhde kuin Otto-kierrossa.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = R. Mikalsen, Y.D. Wang, A.P. Roskilly | Osoite = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261908002456| Nimeke = A comparison of Miller and Otto cycle natural gas engines for small scale CHP applications| Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Sciencedirect | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = 1.6.2009| archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
 Korkeampi teho ja vääntö samasta iskutilavuudesta, mutta kuitenkin ottomoottoria vähemmän.<ref name="s2"/>
@@ Rivi 59: / Rivi 59: @@
 | Heikoin teho ja vääntö samasta iskutilavuudesta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://www.autodeal.com.ph/articles/car-features/what-atkinson-cycle-engine-and-why-it-fuel-efficient| Nimeke = What is an Atkinson cycle engine and why is it fuel efficient? | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Autodeal | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
-Vaatii moottorin suunnittelun optimointia, kuten imuventtiilien ajoittamista tai erikoisia kampiakseliratkaisuja.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Zhao Jinxing, Xu Min, Li Mian, Wang Bin, Liu Shuangzhai | Osoite = https://ideas.repec.org/a/eee/appene/v92y2012icp492-502.html
+Vaatii moottorin suunnittelun optimointia, kuten imuventtiilien ajoittamista tai erikoisia kampiakseliratkaisuja.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Zhao Jinxing, Xu Min, Li Mian, Wang Bin, Liu Shuangzhai | Osoite = https://ideas.repec.org/a/eee/appene/v92y2012icp492-502.html| Nimeke = Design and optimization of an Atkinson cycle engine with the Artificial Neural Network Method | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = Elsevier – Applied Energy | Julkaisu = v92 (2012) pp492-502 | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref>
 | Monimutkaisempi venttiiliajoitus (EIVC/LIVC).<ref name="s2"/>

@@ Rivi 25: / Rivi 25: @@
 Lisäksi Miller-työkierrossa käytetään turboahdinta tai mekaanista ahdinta, joka korvaa puristusvaiheen "hukkaa" eli tehopuutetta.<ref name="s2">{{Verkkoviite | Tekijä = | Osoite = https://dieselnet.com/tech/engine_miller-cycle.php
   | Nimeke = Miller Cycle Engines | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisija = DieselNet | Julkaisu = | Julkaisupaikka = | Ajankohta = | archiveurl = | archivedate = | Lainaus = | Viitattu = 26.10.2025}}</ref> Miller-kierron myöhäistä sulkeutumista käyttävissä moottoreissa ainoa periaatteelinen ero Atkinson-työkiertoa käyttäviin moottoreihin on siis ahtaminen.
 == Edut ja haitat ==
@@ Rivi 64: / Rivi 68: @@
 Lisää moottorin kustannuksia ja säätövaatimuksia.<ref name="s2"/>
 |}
 == Lähteet ==