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Qué es el Ciclo Atkinson, en qué se diferencia del ciclo Otto y qué coches lo utilizan

David Plaza
David Plaza
6 min. lectura
Motor híbrido de Toyota, que utiliza el Ciclo Atkinson.

El ciclo Atkinson, utilizado en motores híbridos y vehículos de alta eficiencia, optimiza la economía de combustible sacrificando potencia. Su mayor relación de compresión mejora la eficiencia térmica, pero su menor relación de expansión resulta en menor potencia de salida.

El ciclo Atkinson, desarrollado por el ingeniero James Atkinson, es un ciclo termodinámico utilizado en motores de combustión interna. Con el objetivo de maximizar la eficiencia energética, este ciclo se ha convertido en una opción popular en vehículos híbridos y de alta eficiencia.

A través de una relación de compresión más alta y una relación de expansión más baja, el ciclo Atkinson logra un mayor rendimiento térmico a expensas de una potencia de salida reducida. En este artículo, exploraremos en detalle los principios, ventajas y desafíos asociados con el ciclo Atkinson.

¿Qué es el ciclo Atkinson?

El ciclo Atkinson es un ciclo termodinámico utilizado en motores de combustión interna para mejorar la eficiencia energética a expensas de una menor potencia de salida. Fue desarrollado por el ingeniero James Atkinson en la década de 1880 y patentado en 1887.

A diferencia del ciclo Otto convencional utilizado en la mayoría de los motores de gasolina, el ciclo Atkinson tiene una relación de compresión más alta y una relación de expansión más baja. El ciclo consta de cuatro etapas: admisión, compresión, expansión y escape.

¿Cómo funciona un motor ciclo Atkinson? Ventajas y desventajas

Un motor de ciclo Atkinson funciona de manera similar a un motor de combustión interna convencional, pero utiliza un ciclo termodinámico diferente para mejorar la eficiencia. El funcionamiento del motor de ciclo Atkinson es el siguiente:

  1. Admisión: la mezcla de aire y combustible entra en el cilindro mientras el pistón se mueve hacia abajo. La válvula de admisión se abre y se llena el cilindro con la mezcla.
  2. Compresión: el pistón se mueve hacia arriba, comprimiendo la mezcla de aire y combustible en el cilindro. En comparación con el ciclo Otto convencional, el ciclo Atkinson tiene una relación de compresión más alta, lo que aumenta la temperatura y presión de la mezcla.
  3. Combustión: en lugar de encender la mezcla comprimida en esta etapa, el ciclo Atkinson utiliza una relación de compresión más alta para aprovechar al máximo la energía térmica. Esto significa que la mezcla se enciende más tarde en el ciclo.
  4. Expansión: después de la combustión, el pistón se mueve hacia abajo, aprovechando la fuerza generada por la expansión de los gases de combustión. Sin embargo, a diferencia del ciclo Otto, el ciclo Atkinson permite que el pistón se mueva más allá de su punto muerto inferior (PMI), lo que reduce la presión y la eficiencia del proceso de expansión.
  5. Escape: los gases de escape se expulsan del cilindro a través de la válvula de escape mientras el pistón vuelve a su posición superior. Este paso da lugar a una nueva admisión de aire y combustible, reiniciando el ciclo.

Las principales ventajas del motor de ciclo Atkinson en comparación con el de ciclo Otto son una mayor eficiencia térmica y un menor consumo de combustible.

Debido a su mayor eficiencia, los motores de ciclo Atkinson tienden a tener un menor consumo de combustible en comparación con los motores de ciclo Otto, especialmente en condiciones de carga y velocidad parciales.

Los coches híbridos suelen recurrir al motor de ciclo Atkinson. Imagen: Unsplash

Sin embargo, los motores de ciclo Atkinson también cuentan con algunas desventajas:

  • Menor potencia de salida: debido a la menor relación de expansión en el ciclo Atkinson, los motores que lo utilizan tienden a tener una potencia de salida inferior en comparación con los motores de ciclo Otto. Esto puede ser una desventaja en situaciones que requieren una aceleración rápida o una alta potencia, como adelantamientos o conducción deportiva.
  • Mayor complejidad: el diseño del motor de ciclo Atkinson es más complejo que el de un motor de ciclo Otto convencional, ya que requiere componentes adicionales, como un mecanismo de sincronización variable de válvulas, para controlar las relaciones de compresión y expansión.

El motor de ciclo Atkinson se utiliza comúnmente en vehículos híbridos y algunos vehículos de alta eficiencia para maximizar la economía de combustible.

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