1. Het Atkinson principe.
Typisch voor de Atkinson is dat de vier zuigerslagen (inlaat, compressie, arbeid en uitlaat) gemaakt worden met één omwenteling van het vliegwiel in plaats 2 omwentelingen bij de normale (Otto) 4-takt. De distributie tussen de krukas en het kleppen systeem is daarom 1 op 1 in plaats van 2 op 1. Een belangrijk kenmerk is ook dat de uitlaatslag groter is dan de andere drie slagen waarmee het mogelijk is om de zuiger aan het eind van de uitlaatslag op een haar na tegen de cilinderkop te laten lopen zodat vrijwel alle verbrande gassen uit de cilinder gedreven worden. Bij de normale 4-takt is deze afstand tot de cilinderkop per definitie gelijk aan die aan het eind van de compressieslag en die is behoorlijk, afhankelijk van welke koude compressie wordt gewenst. Aangezien ik bij voorkeur met tamelijk lage compressie werk voor een gemakkelijke opstart en rustig loopgedrag is die ruimte in de verbrandingskamer bij een normale 4-takt altijd nog zo'n 20 % van het cilinder volume en dat percentage van het verbrande gas blijft bij zo'n normale 4-takt dan ook in de cilinder achter op het moment dat er weer vers gasmengsel uit de carburateur wordt aangezogen. Bij industriele 4-takt motoren zijn er wel allerlei technieken toegepast om het negatieve effect van die dode ruimte te compenseren, maar dit is voor dit soort eenvoudige modellen moeilijk te realiseren.
In principe zal de cilindervulling bij de Atkinson dus een stuk zuiverder zijn hetgeen mee zal helpen aan een meer efficiente verbranding. Nu is de efficiency feitelijk niet belangrijk voor kleine model motoren, maar een betere verbranding van het zuiverder gasmengsel zal wel bijdragen aan een betrouwbaarder loopgedrag.
Een belangrijk nadeel van de Atkinson in deze uitvoering is het tamelijk complexe stangenstelsel met behoorlijk abrupte omkeerbewegingen die een wat onstuimig loopgedrag veroorzaken. Behalve dat dit systeem moeilijk compact kan worden gemaakt is ook het uitbalanceren ervan razend moeilijk. Voor zover ik weet is dit de belangrijkste reden geweest waarom dit Atkinson principe het in de industriele praktijk verloren heeft van het Otto principe terwijl ze vrijwel tegelijkertijd zijn ontworpen in de tweede helft van de 19e eeuw. Voor een modelbouw motor is dit nadeel echter geen bezwaar; eigenlijk is wel spannend om te zien hoe het Atkinson aandrijf systeem deze typische zuigerbewegingen veroorzaakt.

2. De Atkinson MK1 versie
Reeds in 2002 maakte ik mijn eerste MK1 versie van een Atkinson motor op basis van tekeningen van Kees Goverde; zie onderstaande foto. Ik heb nog wel een en ander aangepast, voornamelijk met het doel om het nogal onstuimig motorgedrag wat te reduceren; zie de betreffende pagina voor deze eerste versie.


3. De MK2 versie van deze Atkinson
In 2010 heb een MK2 herontwerp gemaakt en wel om twee redenen:
1. Hoewel ik nogal wat wijzigingen had aangebracht om het oorspronkelijk zeer onstuiming motorgedrag van de MK1 versie wat te "temmen" was ik toch nog steeds niet 100% tevreden over het resulaat: het was nog steeds een onrustig baasje. Dit ligt gedeeltelijk aan de abrupte omkeerbewegingen van het typische drijfstangsysteem maar toch ook wel aan het systeem met de twee klep tuimelaars en de erg lange stoters. Bij dit MK2 ontwerp heb ik daarom een bovenliggende nokken-as gemaakt die zonder tuimelaars de kleppen bedient en die wordt aangedreven door een tandriem die de vliegwiel-as en deze nokken as met elkaar verbindt over twee tandwielen met gelijk aantal tanden. Dit systeem paste ik eerder en met succes toe op mijn Otto motor.
2. Ik heb de klassieke carburateur die erg moeilijk in te stellen bleek vervangen door de "Benzinedamp Carburateur" die ik met succes bij al mijn verbrandingsmotoren toepas.

Voorts zijn er nog wat minder ingrijpende wijzigingen zoals een geintegreerd aansluitblokje op de cilinderkop voor zowel het inlaten als het uitlaten, een eenvoudiger uitlaatdemper (cosmetisch) en een hogere houten voet waar een bobine voor de vonkonsteking kan worden ingebouwd.

Onderstaande figuur illustreert dit MK2 ontwerp:



Ik heb van deze MK2 versie een CAD tekening pakket gemaakt dat beschikbaar is voor iedere geinteresseerde; klik hier voor een aanvraag daarvan.


Gek genoeg heb ik wel het ontwerp van deze MK2 versie gemaakt maar (nog) niet de motor zelf. De reden is dat ik kort na dit ontwerp nog een derde (MK3) versie heb gemaakt met een roterende klep in de cilinderkop en die versie heb ik wel gemaakt; klik hier voor de betreffende pagina. Vandaar dat ik hier ook geen eigen life video kan laten zien van deze MK2 versie maar wel de video's van diverse modelbouw collega's zoals die van Lorenzo Porro, TJ Willis, Anton Grieder en Gerard Versluys; zie het rechter frame van deze pagina.
Zie ook het uitgebreide verslag dat Petr maakte van zijn MK2 uitvoering:
http://s191.photobucket.com/albums/z173/RaceSoft/Atkinson%20engine/

Onderstaande foto toont de bijzonder mooie uitvoering van Lorenzo Porro:


Enkele technische specificaties
Globale afmetingen: lxbxh= 350x200x250mm;
Cilinder: boring 24mm, lengte 61mm, perlytisch gietijzer;
Zuiger: diameter 24mm, lengte 28mm, perlytisch gietijzer;
Zuigerslagen: inlaat ca 26mm, compressie ca 21mm, arbeid ca 29mm, uitlaat ca 34mm
Vliegwiel: diameter 150m, breedte 20mm, messing of staal;
Toerental: regelbaar tussen ca 300 en 800 omwentelingen per minuut;
Brandstof: autobenzine Euro 95 of bij voorkeur Coleman Fuel

Publicatie
Over deze Atkinson MK2 is een artikel verschenen in het NVM Maandblad "De Modelbouwers" 2014 nr 7.

Video met animatie en
zeer mooie replica gemaakt
 door Lorenzo Porro





 

Mooie replica gemaakt door TJ Willis:

Replica van Anton Grieder:  

Replica van Gerard Versluys:

 

Mooie replica van
Jorn van der Hoek: