Con la introducción de nuevas tecnologías amigables con el medio ambiente y continuas evoluciones, los motores de combustión nos otorgan un mejor consumo y con mayores prestaciones. Bajo esta consigna se han creado diferentes tipos de soluciones, incluyendo el propio ciclo de de funcionamiento del motor, como los Miller, el Otto, el Atkinson, y unas cuantas más. En esta ocasión nos vamos a enfocar en los dos más representativos, dejando de lado al ciclo Miller que en escencia es el mismo que el Atkinson, pero con sobrealimentación.
Combustión interna
Comencemos explicando el principio de la los motores de combustión interna, que también pueden ser llamados motores de explosión. Este tipo de mecanismos obtienen la energía mecánica mediante la química de un combustible, en donde el encendido o detonación se da directamente dentro de la cámara de combustión, lo contrario a la máquina de vapor, que lo hace de manera externa.
Ciclo Otto
El primero en crearse fue el ciclo Otto (1876) inventado por el ingeniero alemán Nicolaus Otto en conjunto con Etienne Lenoir, éste último fue el primero en concebir dicho desarrollo del cual Nicolaus realizaría mejoras ocho años después.
Para este tipo de ciclo se puede hacer uso de dos tipos de motorizaciones, de dos o de cuatro tiempos (admisión, compresión, explosión y escape), donde el segundo es el más usado en los autos por varios motivos incluyendo un rendimiento de combustible superior.
Cuatro tiempos
En este tipo de motores la primera fase comienza con el deslizamiento del pistón hacia el punto muerto inferior, en donde la válvula de admisión permanece abierta, permitiendo la entrada de aire y combustible hacia el interior de la cámara, mientras que en la segunda las válvulas permanecen cerradas y el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior logrando comprimir la mezcla de aire y combustible para llevar a cabo el chispazo que encenderá dicha mezcla.
En la tercera fase se producirá la transformación de la energía química del combustible en energía mecánica para el pistón baje y la transmita a través de la biela al cigüeñal y genere el movimiento; en la última fase se vuelve a abrir la válvula de escape para expulsar los gases producidos durante la combustión y pueda quedar listo para iniciar un nuevo ciclo.
El grado de eficiencia depende de varios factores incluyendo la compresión dentro de la cámara de combustión, en donde una relación de compresión baja requerirá de un combustible de menor octanaje, mientras que una relación de compresión alta requerirá de combustible de mayor octanaje para evitar la detonción y lograr la combustión de manera adecuada.
Ciclo Atkinson
Desarrollado en 1882 por James Atkinson, éste ciclo se popularizó tras la introducción y comercialización de los vehículos híbridos, que suman impulso eléctrico al motor de combustión interna.
El motor Atkinson, basado en el ciclo Otto y cuya versión moderna es muy utilizada en autos híbridos, pose un mecanismo ideal para lograr un bajo consumo de combustible. Pero con la llegada de tecnología más avanzada tuvo que ser modificado cambiando el tiempo de las válvulas para lograr que el mecanismo funcionara de la misma forma al que se desarrolló en 1882 por James Atkinson.
Con esto tenemos que presume relaciones más altas de compresión, lo que logra la detonación de la mezcla mucho antes que el Otto, eficientando el rendimiento termodinámico, que como comentamos con anterioridad se consigue retrasando el cierre de las válvulas de admisión, lo que permite que los gases vuelvan a fluir dentro de la cámara, permitiendo una relación de compresión superior.
La gran mayoria de autos hibridos en el mercado (de Toyota, Honda, Chevrolet, Mercedes-Benz, Kia y Hyundai, por nombrar algunos) usan esta configuración.
Conclusión
Con esto tenemos que la relación de expansión difiere del de compresión en ambos ciclos, lo que provoca que el motor Atkinson alcance mayores niveles de eficiencia que un ciclo Otto, por lo que se ha comenzado a utilizar en los nuevos desarrollos de vehículos híbridos por la importante reducción del consumo de combustible, pero lamentablemente no todo es miel sobre hojuelas ya que, aunque resulta mucho más rendidor, éste es menos potente en relación al ciclo Otto.