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Ciclo Atkinson vs Ciclo Miller vs Ciclo Otto

Cuatro tiempos... o no


 
 
Ahora que ya tenemos todos los elementos veamoslas diferencias entre los tres ciclos que, como siempre, los explicamos de un modo muy teórico, es decir, considerando que no existen posibilidades como el cruce de válvulas, que los más conocedores echarán de menos en la explicación pero que complicaría mucho el entendimiento de los diferentes ciclos para los que tienen menor nivel. Por otra parte tambiénconsideraremos que se trata de un motor con inyección indirecta, evitando así la aparición del inyector dentro de la cámara de combustión.

Tal como hemos explicado anteriormente, el pistón realiza un movimiento alternativo hacia arriba y hacia abajo debido a la combustión. La parte del cilindro en la que se produce la combustión se denomina cámara de combustión y, en términos generales,la relación de compresión es la relación volumétrica entre el volumen existente en el cilindro cuando el pistón está en su parte inferior y la que existe cuando está en su parte superior.
 
 

Así, cuando hablamos de una relación de compresión de 8 a 1 significa que el volumen que hay en el cilindro cuando el pistón está en su posición más baja es ocho veces mayor que el existente cuando el pistón está en su posición más alta.La posición más baja del pistón se denomina punto muerto inferior mientras que la posición más alta se llama punto muerto superior.

Veamos qué ocurre en el ciclo Otto para, posteriormente, comprobar las diferencias con los ciclos Atkinson y Miller.

1º Fase: admisión

En el ciclo Otto la admisión se produce cuando el pistón pasa del punto muerto superior al punto muerto inferior. En este proceso la válvula de admisión está abierta, permitiendo que entre en la cámara de combustión la mezcla que producirá la combustión. 

2ª Fase: compresión

La fase de compresión implica que las válvulas de admisión y escape están cerradas, mientras que el pistón pasa del punto muerto inferior al punto muerto superior comprimiendo con ello la mezcla.

3ª Fase: combustión

Cuando la mezcla ya está comprimida se produce una chispa en la bujía que ocasiona una rápida combustión de la mezcla que, estando las válvulas de admisión y escape cerradas, provoca la fuerza que hace que el pistón vaya del punto muerto superior al punto muerto inferior, provocando con ello el giro del cigüeñal a través de la biela.

4ª Fase: escape

Una vez se ha producido la combustión tenemos una cámara de combustión llena de gases de escape pero, por el movimiento del cigueñal, el pistón sube del punto muerto inferior al punto muerto superior y empuja estos gases hacia fuera a través de la válvula de escape, que se encuentra abierta durante este proceso.

Tanto el ciclo Atkinson como el ciclo Miller tienen en la fase de compresión su gran diferencia con respecto al ciclo Otto, pues en los ciclos Atkinson y Miller la válvula de admisión continúa abierta durante una parte del recorrido del pistón desde su punto muerto inferior a su punto muerto superior. 
 
Diferencias ciclo Atkinson ciclo Miller y ciclo Otto
 

De este modo, algunos hablan incluso de cinco fases en estos motores, dividiendo con ello la fase de compresión en dos: el tiempo en el que la válvula de admisión continúa abierta y el tiempo en el que dicha válvula está cerrada.

Mientras, la gran diferencia del ciclo Atkinson con el ciclo Miller se encuentra en el uso de la sobrealimentación en este último, por lo que podríamos decir que un motor que funciona en ciclo Miller no es otra cosa que un motor de ciclo Atkinson que utiliza sobrealimentación.
 

El motivo para utilizar un ciclo Atkinson frente a un ciclo Otto se encuentra en la mayor eficiencia del ciclo Atkinson. La explicación a esto se encuentra en que durante el proceso de compresión la fuerza que se requiere para mover al cilindro hacia arriba en el ciclo Atkinson es inferior a la requerida en el ciclo Otto, pues en el ciclo Otto hay que comprimir desde el principio mientras que en el ciclo Atkinson se realiza una menor compresión al permitir que durante un tiempo esté abierta la válvula de admisión.

Con esta solución se consigue una clara ventaja en cuanto a consumo pero se tiene el inconveniente de alcanzar un par motor más bajo y por tanto menor potencia. Con un par motor reducido un coche con mecánica de ciclo Atkinson podría tener problemas sobre todo a bajas revoluciones aunque obtuviera buenos consumos, yeste es el motivo por el que dicho ciclo es el más utilizado por los vehículos híbridos. Los motores eléctricos ofrecen todo su par motor desde cero revoluciones, siendo así los compañeros perfectos para combinarse con un motor de ciclo Atkinson, pues la menor fuerza del motor de gasolina se compensa con la presencia del motor eléctrico y, además, se consigue un buen ahorro de combustible.
 
Es precisamente la falta de potencia la que lleva a la presencia de la sobrealimentación en el ciclo Miller. Desde el principio se utilizaba sobrealimentación mecánica (compresores tipo Rootes o Eaton) porque con ellos la sobrealimentación se produce desde bajas vueltas, mientras que el turbo requiere un mayor régimen de giro de la mecánica. No obstante, en los últimos tiempos ha aparecido algún motor con turbo de geometría variable para mitigar esta situación en el ciclo Miller (Es el caso del último motor anunciado por el grupo Volkswagen)
 
 

Aquí tienes el vídeo explicativo de todo lo anterior. Que lo disfrutes.

 

 

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