¿Cómo es el ciclo Atkinson?

Hay menos torque y potencia, pero bajan el consumo y las emisiones. Así funciona este motor ligeramente diferente al tradicional Otto.

Por Redacción Motor

04:37 p.m. 02 de octubre del 2019
Motor Atkinson

Motor Atkinson

Cuando se cree que el motor de combustión está más que inventado y algunos lo consideran una especie mecánica en vías de extinción, la industria mundial sigue evolucionando con sus diseños para ajustarse a las cada vez más exigentes normas de contaminación. Turbos que hacen viables pequeños motores en grandes autos, inyección directa del combustible, altas presiones internas, cajas de velocidades con generosas cascadas de relaciones son algunos de los recursos con los cuales han respondido las marcas. Pero hay cosas más de fondo.

Ciclo Atkinson

Ciclo Atkinson

Por ejemplo, aunque es un mecanismo conocido desde hace un buen tiempo, Toyota nos ofrece en el país el motor de ciclo Atkinson, y Nissan acaba de llegar con motores de compresión variable. No se trata de un nuevo motor térmico diferente del conocido ciclo Otto, que pasa por admisión, compresión, combustión y escape al cabo de dos vueltas del cigüeñal. Esto sigue igual. Pero sí hay formas de controlar la presión interna y la combustión para usarlas alternadamente entre posiciones de plena potencia o de eficiencia más limpia en situaciones de baja exigencia.

Por hoy miremos el ciclo Atkinson en el Toyota Corolla híbrido y convencional, que se estrenan en el mercado. El sistema busca aumentar la eficiencia térmica de la máquina. Como se sabe, apenas un 30 por ciento de todo ese calor se aprovecha, y el resto se diluye en el sistema de enfriamiento del motor para evitar que los metales se fundan y en el escape. Con este “nuevo ciclo”, Toyota dice que sube el rendimiento a un 40 por ciento, y esa ganancia se traduce en menor consumo de combustible y, por ende, también menos emisiones.

Varias cosas lo hacen posible, entre estas el rediseño del sistema de admisión y las cámaras de combustión, el control electrónico del tiempo valvular y la reducción del tamaño de las camisas de agua en el bloque y la culata para subir la temperatura interna. Se suman la baja de fricción de las partes móviles y la bomba de aceite, que mueve un lubricante de bajísima viscosidad.

Ciclo Atkinson

Ciclo Atkinson

Pero hay más. El ingeniero inglés James Atkinson inventó en 1882 un motor basado en el de Otto, pero con diferencias que le permitieron saltarse la patente de este último. Sin embargo, pasaron cerca de 130 años para que sus ideas fueran realidad.

Con el ciclo de Atkinson se consigue llevar la mezcla a relaciones más altas de compresión sin que detone al inflamarse el aire por temperatura, sin necesidad de altos octanajes, pero por un camino diferente del que usa Mazda en el SkyActiv. La forma es simple: cuando el pistón empieza su carrera de compresión hacia arriba en el cilindro, la válvula de la admisión, que está cerrada en el motor tradicional para dar la mayor carga de la mezcla, se mantiene abierta durante una parte de la carrera de compresión del pistón.

Naturalmente entra menos mezcla, pues una parte se devuelve al conducto de admisión. Cuando la válvula se cierra y empieza realmente el ciclo de compresión, el espacio final es muy pequeño, para una relación de compresión aritmética cercana a 13 a 1. Pero, como hay menos cantidad de mezcla, la presión real es menor y no hay pistoneo.

Ciclo Atkinson

Ciclo Atkinson

Consecuencias: se aprovechan mucho mejor los momentos de combustión y reacción porque el encendido de la mezcla se hace en condiciones de menor temperatura, con mayor carga, y hay menos consumo. Es evidente que el torque y la potencia son inferiores, luego esa ventaja resulta un hándicap desfavorable en un vehículo con el motor Otto tradicional, pero el Atkinson resulta un gran complemento, especialmente en un carro híbrido cuyo motor eléctrico suple sus deficiencias, y en la suma de emisiones es muy favorable.

(Próxima entrega: motor de compresión variable de Nissan).

Motor Atkinson

Motor Atkinson

Dato
Los resultados del ciclo Atkinson en materia de consumo y contaminación son perfectos para combinarlos en un auto híbrido cuyo motor eléctrico aporta el torque, en lo cual el Atkinson es inferior.

La diferencia
La gran diferencia del Atkinson se da cuando el pistón inicia la subida en el ciclo de compresión, durante el cual la válvula que deja entrar el aire con gasolina al cilindro se mantiene abierta un tiempo y hay un retorno de la mezcla a la admisión. Esto reduce la carga inicial del cilindro, por lo cual al llegar el pistón al punto muerto superior, la mezcla se puede comprimir a una relación mucho más alta, sin que haya detonación. Resultado: menos torque y potencia, pero el consumo es muy favorable.

Dato
El motor Otto (tradicional) y el Atkinson tienen idéntico funcionamiento en las fases de admisión, combustión y escape, típicas de la maquinaria de cuatro tiempos.

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