 Atkinson/Miller
Aquí se muestra esquemáticamente la estructura, mucho más compleja, de un motor de cuatro tiempos según el principio inventado por James Atkinson en 1882. El cigüeñal, que transmite el par motor
al embrague o a la caja de cambios, está situado a la derecha del motor propiamente dicho.
El principio de Atkinson se hace evidente cuando se observa la posición más alta del pistón al final de la carrera de admisión a la izquierda y la posición más baja al final de la carrera de trabajo a la derecha. Debido a la
complicada mecánica, se consigue una relación de compresión menor en comparación con la relación de expansión.
Por lo tanto, si se asume que el pistón recorre una determinada distancia para comprimir, la distancia recorrida por el mismo pistón durante el ciclo de trabajo es mayor, es decir, el punto muerto inferior está situado
más abajo. El (nuevo) cigüeñal empuja el extremo inferior de la biela más hacia la derecha de lo que antes lo empujaba hacia la izquierda.
¿Y para qué se hace eso? Se trata de aprovechar la energía del gas quemado durante más tiempo y, por lo tanto, de forma más eficiente. En el diagrama anterior se aprecia claramente la carrera más larga durante la
expansión en comparación con la más corta en el bucle de carga situado debajo. Es la presión residual al final del ciclo de trabajo la que sigue actuando sobre el pistón durante un poco más de tiempo.
Como consecuencia, los gases de escape llegan al conducto de escape con una presión menor. Un mejor aprovechamiento de la energía inherente al combustible ahorra combustible. Cuando se inventó el motor
diésel, se consideró que este principio también era posible en él. Sin embargo, debido a la complejidad del mecanismo de manivela, nunca se impuso en ninguno de los dos tipos de motor.
El concepto de motor de Ralph Miller, patentado en 1947, utiliza el principio de Atkinson sin su complicada estructura. La empresa que realmente ayudó a que este principio se impusiera fue Toyota. En primer lugar, no
se trataba de prolongar la parte de expansión, sino de acortar la parte de condensación.
Esto se puede conseguir mucho más fácilmente mediante el control de válvulas, concretamente cerrando la válvula de admisión más tarde. Por desgracia, a menudo se presenta como si una menor densificación fuera
precisamente lo que la humanidad estaba esperando. Incluso los tuneadores menos talentosos podrían alabar el mayor rendimiento que se consigue con una mayor compresión.
Mayor compresión -> menor consumo
y viceversa. |
¿Cómo se resuelve el conflicto? Si se observan los datos del Prius II, se descubre, además de un control variable de válvulas, una compresión de 13:1, lo que ya era una novedad alrededor del año 2000. A partir de
ahora, hay que diferenciar entre la densificación real y la densificación geométrica. Por lo tanto, parece que la referencia es a la primera.
De este modo, el motor sigue alcanzando su límite de detonación, aunque se le quite algo de compresión. Sin embargo, en este caso no alcanza el llenado máximo posible en un motor con 1,8 litros
de cilindrada. De este modo, el gas quemado puede expandirse durante más tiempo en el cilindro que en un motor normal de este tamaño.
Sin embargo, parece poco potente en las áreas en las que funciona con menos cilindrada. Y ahí es donde entra en juego la tecnología híbrida, cuyo motor eléctrico le permite alcanzar una velocidad más deportiva o
normal. La transmisión variable entre el motor de combustión y la tracción variable lo hace más eficaz, pero también más complicado, ya que no es necesario reducir marchas de forma engorrosa.
Incluso es posible prescindir parcialmente del enriquecimiento del motor de combustión, que, de lo contrario, acompaña a este tipo de motor casi desde su nacimiento cada vez que se pisa el acelerador. Y luego está el
control variable de válvulas, que puede devolver al motor el rendimiento correspondiente, por ejemplo, a plena carga. Entonces, naturalmente, la fase de bajo consumo llegó a su fin.
Pero tampoco se conduce así un Toyota Prius. Si se conduce con moderación, el concepto Atkinson/Miller marca una diferencia notable con respecto a los coches de gasolina, algo que normalmente no se esperaría,
dada la mayor masa de un motor híbrido, por ejemplo, en autopista.
| Una increíble cantidad de normas necesarias . . . |
Por lo tanto, además de la mayor expansión en el ciclo de trabajo, hay otros dos elementos que han llamado la atención de los fabricantes de motores sobre el principio de Atkinson/Miller. Se refiere al accionamiento
variable de válvulas y al cambio asociado en la compresión durante el funcionamiento del motor.
A esto se sumó la tecnología híbrida, cuyo motor eléctrico ayudaba al motor de combustión a escapar de la gama baja de revoluciones de una manera bastante deportiva, a pesar del ahorro de combustible. Es
cuestionable si la expansión más prolongada representa la mayor parte del ahorro. ¿O si esta contribución simplemente le da al conjunto los nombres de los dos inventores?
Ya hay iniciativas, por ejemplo, de Mazda, para dar más protagonismo a la compresión variable, acercando el principio al motor diésel. No del todo injustificado, siempre y cuando no se hable de la denominada «ignición
por compresión» y se denomine al motor como «DiesOtto».
No, el encendido externo se mantiene. Una novedad relativamente reciente es la posibilidad de regular cerca del límite de detonación, donde se podría haber obtenido un importante potencial de ahorro si la movilidad
eléctrica no hubiera detenido (presumiblemente) todos los avances del motor de combustión. Hay que tener en cuenta que los tiempos de desarrollo son mucho más largos que en el caso de las carrocerías.
Casi todos los intentos anteriores, por ejemplo, los de tipo mecánico, para modificar la compresión durante la marcha, han revelado posibilidades arriesgadas. Saab escribió en aquel entonces que, con el motor frío, se
consideraban posibles compresiones de hasta 26 : 1. Además, es probable que existan numerosas variaciones dentro de los estados de funcionamiento de un motor caliente.
Sin embargo, en caso de combustión irregular hay que actuar con rapidez y probablemente solo el encendido pueda hacerlo. Por lo tanto, debe detener el golpeteo de forma repentina ajustándolo hacia «tardío» y, por
supuesto, sin aumentar significativamente el consumo de combustible. El control de válvulas reacciona entonces lo más rápido posible.
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