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Ciclo Atkinson - Definición - Significado

31/01/2012

Los motores de ciclo Atkinsón son motores de combustión interna con ciclos de cuatro tiempos prácticamente iguales a los de ciclo Otto, aunque tienen como desventaja la consecución de una potencia inferior. En el aspecto positivo aprovechan mejor el combustible, pudiendo con ello obtener mejores cifras de consumo. 

En un motor de ciclo Atkinson se dispone igualmente de los cuatro tiempos de un motor de gasolina, con la admisión, compresión, explosión y escape, no obstante en este tipo de motores se cierra tarde la válvula de admisión durante el proceso de compresión, con lo que disminuye entonces la compresión real, pues la compresión real no comienza de manera efectiva hasta que la válvula de admisión se haya cerrado, provocando con ello que la relación de compresión pueda ser de incluso la mitad que si la válvula se cerrara antes, tal y como ocurre en un ciclo Otto de cuatro tiempos tradicional. 
 
Veamos todo lo anterior paso por paso y con un vídeo (al final del artículo)
 
Un motor de ciclo Atkinson funciona, en general, igual que un motor de ciclo Otto de cuatro tiempos salvo en la fase de compresión. Veámoslo.
 
Ciclo de admisión:
 
Igual en ambos motores. Una vez abiertas las válvulas de admisión  el pistón desciende y el cilindro se llena de mezcla de aire y combustible.
 
 
Ciclo de compresión:
 
Único ciclo en el que el motor Atkinson tiene un comportamiento distinto al motor Otto.
En este ciclo el pistón pasa desde el punto más bajo, o punto muerto inferior (PMI) hasta el punto más alto o punto muerto superior (PMS) pero, mientras en el ciclo Otto las válvulas están cerradas durante todo el proceso, en el ciclo Atkinson la válvula de admisión queda abierta durante buena parte de la carrera ascendente del pistón. El trabajo requerido para elevar el pistón es menor que si la válvula estuviera cerrada todo el tiempo.
 
En el ciclo Otto la relación de compresión se establece como la relación entre el volumen que existe en la cámara  cuando el pistón está en el punto muerto inferior y el que encontramos cuando éste se encuentra en el punto muerto superior
 
En el caso del Atkinson el volumen máximo de la cámara comienza a medirse en el momento en el que se cierra la válvula de admisión, que ocurre cuando ya se ha realizado una parte de la carrera ascendente del pistón. Dado que el volumen máximo es menor en el ciclo Atkinson, la relación de compresión es menor, pues en ambos casos el volumen mínimo alcanzado es el mismo.
 
 
Ciclo de explosión:
 
Igual en ambos motores
El pistón desciende desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior mientras las válvulas de admisión y escape permanecen ambas cerradas. Dada la menor compresión llevada a cabo en el ciclo Atkinson la potencia generada es menor pues, debido a la diferente relación de compresión, tenemos que los gases comprimidos, a igualdad del resto de componentes, tendrán mucha menor temperatura en el motor de ciclo Atkinson, motivo por el cual el trabajo realizado (par motor) también es menor, pues los motores térmicos lo que hacen en definitiva es transformar calor en trabajo (par motor), de ahí que la potencia alcanzada por un motor de ciclo Atkinson sea inferior a la de un motor de ciclo Otto.
Aun así, y dado que el trabajo requerido en el ciclo de compresión del motor Atkinson también es menor, el aprovechamiento energético del combustible es mayor.
 
Ciclo de escape:
 
Igual en ambos motores
Cuando el pistón llega al punto muerto inferior se abre la válvula de escape y el pistón vuelve a ascender para expulsar el total de los gases quemados.
 
En las mecánicas de ciclo Atkinson el número de revoluciones máximo no alcanza cifras demasiado elevadas (5.300 en el Toyota Prius) pero, al combinarlo con un motor eléctrico, permite que la potencia máxima final sea suficiente mientras que los componentes de la mecánica no requieren estar sobredimensionados debido a lo limitado de su potencia.
 
 

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