Motor de Ciclo Atkinson

El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustión interna, inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson se diseñó para ofrecer mayor eficiencia a expensas de la potencia y se está empezando a utilizar en las aplicaciones híbridas modernas.

El ciclo Atkinson es más eficiente, ya que consigue relaciones más altas de compresión. La gasolina, cuando se encuentra muy comprimida tiende a detonar antes, lo cual no interesa. Pero si se logra una alta relación de compresión, el rendimiento termodinámico es superior.

Funcionamiento

En un motor de combustión interna alternativo convencional las válvulas de admisión, que llevan la mezcla de aire y combustible, se cierran cuando el pistón comienza la compresión. En el ciclo Atkinson se retrasa el cierre de las válvulas de admisión, devolviendo así parte de la mezcla al conducto de admisión. Con este procedimiento se consigue un considerable ahorro de combustible, una menor temperatura y presión en el cilindro restando vibraciones al motor y aumentando la eficiencia global del ciclo teórico de Otto.

La relación de compresión se sitúa alrededor de 8:1 mientras que la relación de expansión, que sí aprovecha toda la carrera del pistón hacia abajo, se va hasta unos 13:1. La razón de que ambas sean diferentes siendo el recorrido del pistón idéntico al subir y al bajar es que la relación de compresión empieza a contar desde que se cierran las válvulas de admisión y la mezcla ya no tiene escapatoria, comenzando a comprimirse, mientras que la expansión se realiza con las válvulas cerradas hasta el final de la carrera.

La consecuencia de esta asimetría es que, al final de un ciclo de expansión en un motor Atkinson, la presión dentro del cilindro es aproximadamente igual a la presión atmosférica, es decir, toda la presión ha sido transformada en movimiento y la expansión del gas ya no puede empujar más. En un motor gasolina convencional, en el que la relación de compresión y expansión son iguales,  sobra presión en el ciclo de expansión, pues la mezcla quemada permanece por encima de la presión atmosférica incluso al final de la carrera. Por eso un Atkinson es más eficiente pero menos potente.

Aplicación del ciclo Atkinson en la actualidad

El ciclo Atkinson se aplica en la actualidad en los vehículos híbridos como un complemento ideal, donde el motor eléctrico aporta la potencia que falta, y así combinan una entrega de potencia buena con un consumo realmente bajo.

Utilizan habitualmente una transmisión por variador continuo (CVT) que mantiene al motor en el régimen óptimo de revoluciones en todo momento, y añade el apoyo de un potente motor eléctrico cuando más se necesita, logran mitigar estas importantes desventajas al tiempo que aprovechan al máximo la eficiencia de estas peculiares cotas de reglaje de la distribución.

Los híbridos procuran que el motor Atkinson gire a su régimen más eficiente, y el exceso de potencia generada se almacena en las baterías. Esto supone un menor consumo que si se utilizara el motor Atkinson en regímenes en los que no consigue la misma eficiencia termodinámica.

Si el ciclo Otto se dieseliza un poco, nos da el ciclo Atkinson. Basta con ver las analogías: más relación de compresión, mayor rendimiento termodinámico, menor potencia. ¿Por qué no utilizar los Atkinson de manera masiva? Una excelente pregunta.

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