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¿Qué es el ciclo Atkinson? Características del motor Atkinson

¿Qué es el ciclo Atkinson? Características del motor Atkinson

El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustión interna alternativo inventado por James Atkinson en 1882. Es prácticamente un motor de ciclo Otto común, pero con una manivela del cigüeñal modificada para obtener una mayor eficiencia a expensas de una reducción en la potencia.

El objetivo del ciclo Atkinson era competir con el ciclo de Otto sin infringir ninguna patente. El motor Atkinson presenta una mejor eficiencia pero es menos potente que el motor Otto.

En su versión original, el ciclo de Atkinson requiere una sola rotación del cigüeñal para completar un ciclo de funcionamiento, manteniendo inalteradas las fases del motor de ciclo Otto: admisión, compresión, expansión (fase útil) y descarga.

Sin embargo, gracias a una geometría particular del mecanismo del cigüeñal, la carrera de expansión es mayor que la carrera de compresión, lo que permite que el motor tenga un rendimiento termodinámico mayor en comparación con el ciclo de Otto.

¿Cómo funciona el motor Atkinson?

El ciclo de Atkinson también se puede aplicar a motores rotativos con el consiguiente aumento en la potencia y la eficiencia en comparación con el ciclo de Otto.

Este tipo de motor conserva una fase activa por revolución del cigüeñal, junto con la diferente compresión y expansión de volumen del ciclo original de Atkinson.

Durante una parte de la fase de compresión las válvulas de admisión que regulan la cantidad de mezcla que entra permanecen abiertas. Esto se logra diseñando el árbol de levas de forma especial para que permita sacar provecho de las pérdidas debidas a la compresión de la mezcla dentro del cilindro del motor.

Al final de la fase de expansión y en el inicio de la fase de escape, la presión interna del cilindro es casi la misma que la presión atmosférica. En un ciclo Otto, esta presión es ligeramente superior porqué se aprovecha parte de la fuerza de empuje del pistón.

Durante el recorrido ascendente del pistón se llena el colector de admisión. Durante esta parte del recorrido, la presión aumenta y favorece el llenado de los otros cilindros. De esta forma se reducen las pérdidas energéticas por el reflujo de los gases.

Los gases de escape se expulsan del motor a través del aire comprimido, esta modificación del ciclo de Atkinson permite el uso de combustibles alternativos como el hidrógeno y el diésel.

¿Por qué el ciclo Atkinson se confunde con el ciclo Miller?

Hoy en día el término "ciclo de Atkinson" se utiliza erróneamente para describir un motor normal de ciclo Otto en el que se obtienen diferentes carreras de compresión y de expansión actuando sobre la apertura / cierre de las válvulas de admisión. Este ciclo se corresponde al ciclo Miler en lugar del ciclo Atkinson.

En el ciclo Miller, al mantener la válvula de entrada abierta para un mayor ángulo de rotación de lo normal, el efecto se obtiene de un reflujo del aire aspirado hacia el conducto de aspiración, o a través de un cierre temprano de la válvula durante la fase de succión.

En ambos casos, el efecto es reducir el llenado del cilindro y, por lo tanto, la relación de compresión, sin modificar la carrera. Así que la carrera de expansión es mayor que la compresión "actual". Esto resulta en una presión más baja y la temperatura de los gases de combustión al final de la fase de expansión. 

Por lo tanto, en teoría, una mayor cantidad de calor se convierte en trabajo mecánico aumentando la eficiencia del ciclo.

Utilización del ciclo Atkinson en motores híbridos

Muy a menudo este ciclo se confunde con el ciclo Miller. El ciclo Miller requiere sólo una variación del tiempo de suministro, mientras que el ciclo Atkinson necesita una estructura de manivela en particular.

Por esta razón muchos de los vehículos eléctricos híbridos que combinan el motor eléctrico con un motor de gasolina de ciclo Miller se confunden con los motores de Atkinson. De hecho, en todos los casos es un motor común de cuatro tiempos con la válvula de admisión retardada.

Algunos ejemplos de modelos de vehiculos híbridos con estas características son el Honda Jazz 2013, el Toyota Prius, el híbrido Toyota Auris, el Toyota Yaris híbrido, el Lexus CT200h , el Lexus iS y el Ford escape.

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Fecha publicación: 20 de junio de 2018
Última revisión: 19 de septiembre de 2021