En 1882 James Atkinson diseño un motor basado en el ciclo de Otto.
El ciclo de Atkinson es más eficiente ya que consigue relaciones más altas de compresión a expensas de la potencia y se está empezando a utilizar en las aplicaciones híbridas modernas.
Ciclo de cuatro tiempos
Procesos
1-2: Comprensión adiabática reversible
2-3: Adición de calor V=constante
3-4: Expansión adiabática
4-5: Rechazo de calor a P =constante
Para la obtención de las ecuaciones se realiza el Ciclo de Atkinson truncado como se muestra en la siguiente imagen
Diagramas Presión- volumen y Temperatura - entropía en ciclo de Atkinson
Diagrama de Ciclo de Atkinson Truncado
Es importante mencionar que se ocupa el modelo de Ciclo de Atkinson truncado ya que se le debe agregar la separación de calor a volumen y Presión constante como se muestra en diagrama de la izquierda
Procesos
1-2: Comprensión adiabática
2-x: Transmisión de calor a volumen constante
x-3:Transmisión de calor a presión constante
3-4: Expansión adiabática
4-1: Cedencia de calor a V=constante
Ecuaciones y eficiencia
La diferencia entre el ciclo Otto convencional y el Atkinson es muy simple: mientras que en el primero la compresión se realiza con la válvula de admisión cerrada en todo momento, en el segundo ocurre con la válvula abierta durante cierto periodo de tiempo. La compresión en el ciclo Atkinson hace que parte de la mezcla aire-combustible sea llevada de vuelta al colector de admisión. Esto reduce drásticamente las pérdidas que un motor presenta durante la compresión.
Diagrama de presión frente a volumen y otro de temperatura frente a entropía. El ciclo va en el orden ascendente de los números. La energía que se obtiene por cada ciclo completo es el área que encierran las cuatro transformaciones y como se puede ver en el caso del ciclo Atkinson tenemos esa pequeña cola en gris, convirtiéndolo en más eficiente que un Otto (que sería solamente la parte en blanco).
En un motor de combustión interna alternativo MCIA 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, volviendo así parte de la mezcla al conducto de admisión.
El ciclo Atkinson es más eficiente, ya que consigue relaciones más altas de compresión. (Entre comillas) 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.
La eficiencia termodinámica del motor Atkinson es alta, lo que se refleja al final en un menor consumo. Como los Atkinson gastan menos y dan menos potencia, son motores idóneos para aplicaciones híbridas. El motor eléctrico aporta la potencia que falta, y así combinan una entrega de potencia buena con un consumo realmente bajo.
Actualmente existen varios modelos de coches que montan un motor de ciclo Atkinson, la mayoría de ellos en combinación con motores eléctricos, dando lugar a los llamados coches híbridos.
Fuentes
*David Emilio Sagastume Alvarado.pdf (usac.edu.gt)
https://www.highmotor.com/como-funciona-ciclo-atkinson-motor.html
https://www.thermal-engineering.org/es/que-es-el-ciclo-atkinson-motor-atkinson-definicion/
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