Harc a hatásfokért: az Atkinson- és a Miller-motorok

A fogyasztás csökkentése körüli felhajtás az erőforrások jelentős fejlődését hozta magával.

Az ilyen bonyolult és drága megoldások ma már szóba sem jöhetnek, a mérnökök az Atkinson által felállított alapelvet próbálják meg a lehető legegyszerűbb és legmegbízhatóbban működő technikai keretek között megoldani. Erre kiváló példát nyújtanak a Toyota által gyártott motorok, amelyeket a hibrid modellekben is megtalálunk, sőt dinamikusan változó formában hagyományos típusokban is fellelhetők.

A mérnökök azt az elvet vitték tovább, miszerint a hatásfok növelhető, amennyiben a kompresszióviszony kisebb, mint az expanzióviszony. Ezzel egyetemben az égés csúcshőmérséklete és csúcsnyomása is kisebb, ami csekélyebb nitrogén-oxid-emissziót eredményez. A sűrítési ütem elején a szívócsőbe visszatolt levegőmennyiség mellesleg növeli a pillangószelep és a szívószelepek közötti gáznyomást, ami magára a töltetcserére is jó hatást gyakorol. Az elvet pedig egyszerűen valósítják meg: a szelepek nyitásának időzítésével. A szívószelep zárása a hagyományos elven működő belső égésű motorhoz képest késleltetett, jóval az alsó holtpont elérése után megy végbe. Bizonyos irodalmak ezt külön folyamatként visszaszívásnak említik, méghozzá joggal, hiszen a sűrítési ütem elején is nyitva tartott szívószelep miatt a sűrítési viszony lényegében szabadon, az adott körülményeknek és állapotoknak megfelelően állítható be, csökkentve ezzel a fogyasztást.

Erre még 1947-ben egy amerikai mérnök, Ralph Miller jött rá. A szakember jó meglátása volt, hogy az Atkinson által felvázolt elv megvalósításához nem a lökethosszt kell változtatni. Ennek módja az az említett módszer, hogy a szívási ciklus végén nem záródik le a szívószelep, hanem tovább nyitva marad. Miller két- és négyütemű, feltöltött gáz- és dízelmotoroknál alkalmazta ezt a fajta szelepvezérlést, amellyel az égési csúcsnyomás és a mechanikus terhelés mérséklődik, a középnyomás nő. Ennek a motornak a modern átiratát Atkinson–Miller-ciklusú motornak is nevezik, de a legtöbb helyen csak Atkinson-motorként szerepel.

Természetesen a növelt hatásfok mellett hátrányok is jelentkeznek, ilyen például az azonos hengerűrtartalmú Otto-motorhoz képest kisebb csúcsteljesítmény. Emellett az alacsony fordulatszám-tartományokban kevésbé hatékony az Atkinson-ciklusú motor, ami miatt leginkább a közepes tartományra optimalizálják a mérnökök ezeket a szerkezeteket. Manapság a gyártók, amelyek ezt a technikát alkalmazzák, Atkinson-, Atkinson-ciklusú vagy Miller-ciklusú motornak nevezik gyártmányukat. A különbség mindösszesen annyi, hogy az alkotók tevékenységét figyelembe véve a szívómotorok esetében az Atkinson-, feltöltött erőforrások esetében a Miller-ciklusú jelző használatos.