¿Cómo funciona un motor de ciclo Atkinson?
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Motor Mundial
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Es un motor de combustión interna con ciclos de 4 tiempos (muy similares a los de ciclo Otto) que actualmente se utiliza fundamentalmente en los vehículos híbridos dada su gran eficiencia y sus reducidos consumos por su mejor aprovechamiento del combustible, aunque con potencias algo inferiores.
Fue desarrollado en 1882 por James Atkinson y nació funcionando con los 4 tiempos clásicos (admisión, compresión, expansión y escape) en una vuelta de cigüeñal, mientras que los motores de ciclo Otto precisan 2 vueltas de cigüeñal para llevar a cabo los mismos 4 tiempos.
Actualmente, sin embargo, su concepto ha sido modificado, pasando a ser la diferencia fundamental con los motores de ciclo Otto el hecho de que durante la carrera de compresión (a la mitad del ciclo aproximadamente), las válvulas de admisión permanecen abiertas, mediante la modificación de las levas de admisión del árbol de levas, generando así una ventaja por una reducción drástica las pérdidas que el motor produce por la compresión de la mezcla.
Funcionamiento de un motor de ciclo Atkinson
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 esta 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.
Con esta modificación, durante la carrera de compresión (momento en que se comprime la mezcla de aire y combustible aspirada previamente) y debido a que las válvulas de admisión permanecen abiertas, parte de la mezcla es devuelta al colector de admisión.
Algunas desventajas de los motores Atkinson
Fuente: revista Motor Mundial
Efectivamente los motores de ciclo Atkinson tienen algunas desventajas que son las que, sin embargo, inciden en que se monten los mismos fundamentalmente en modelo híbridos en la actualidad.
Su principal desventaja es que la fuerza de empuje sobre la cabeza del pistón en el momento en que debe saltar la chispa es inferior respecto a un motor tradicional, debido a que realizan una compresión de menos cantidad de mezcla, lo que lógicamente configura estos motores como menos potentes.
Un ejemplo clásico de este tema es el motor de 1.800 cc del Toyota Prius que sólo es capaz de desarrollar 100 CV de potencia.
Los motores de ciclo Atkinson generan revoluciones máximas de 5.000 rpm por su especial configuración de los tiempos, proporcionando por ello potencias pertenecientes a motores de cilindradas inferiores y menos prestacionales.
¿Por qué los motores de ciclo Atkinson son tan útiles en la propulsión híbrida?
Sin embargo, en un vehículo híbrido esta reducción de potencia es una ventaja para el conjunto, ya que la falta de empuje la suple el motor eléctrico y mejor aún si se combina con una caja de cambios CVT (Transmisión por Variador Continuo) que ya se ocupa directamente de mantener constantes las revoluciones óptimas del motor de combustión.
En resumen, estos motores de ciclo Atkinson son muy adecuados en los conjuntos híbridos ya que su misión fundamental es mantener la inercia cuando se deja de acelerar, ya que del resto se ocupa el motor eléctrico.
Por todo ello, el motor de ciclo Atkinson está muy extendido en la comercialización de los vehículos híbridos (de todo tipo), gracias a su combinación con un motor o motores eléctricos que aportan todo lo necesario para una potencia y prestaciones acordes con lo esperado.
Fuente: revista Motor Mundial
Es evidente que el ciclo Atkinson consigue aumentar muy directamente la eficiencia global, para lograr así bajos niveles de consumo de combustible, incluso siendo modificado el tiempo de las válvulas ya con las tecnologías más actuales.
Con este retraso en el cierre de las válvulas se obtienen relaciones más altas de compresión al lograr explosiones de mezcla anticipadas respecto a los motores estándar (Otto), lo que se refleja en importantes aumentos de rendimiento termodinámico y de potencia, aunque manteniendo sus virtudes de optimización de consumos de combustible.
Actualmente los fabricantes coreanos apuestan de manera muy directa por este tipo de motores de ciclo Atkinson, incluyéndolos en cada vez más vehículos de sus gamas, si bien la lista de modelos que actualmente utilizan este tipo de configuración es muy amplia, y como ejemplo podemos citar al Toyota Prius, Ford Escape, Lexus RX 450h, Hyundai Sonata, Chevrolet Volt, KIA Niro, Hyundai Elantra y KIA Forte, y otros muchos más.
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