Un motor de cuatro tiempos típico o un motor de ciclo Otto hace admisión, compresión, combustión y escape. El motor de ciclo Atkinson y el motor de ciclo Miller también hacen admisión, compresión, combustión y escape, sin embargo difieren en un detalle pequeño pero muy importante que les permite ser significativamente más eficientes que el motor de ciclo de combustión Otto. Y en este video nos sumergiremos nuevamente en la historia de los motores para ver y aprender sobre la evolución del motor de combustión y la diferencia entre los motores de cuatro tiempos Otto, Atkinson y Miller.
El motor Otto tal como lo conocemos hoy fue inventado en 1876 por el alemán Nicolaus August Otto.
Aunque no lo parezca, el motor de 1876 tiene muchos de los elementos que vemos en los motores actuales y es el primer motor de cuatro tiempos verdadero de Otto. Hay un cigüeñal, una biela e incluso un árbol de levas. En el interior tenemos un pistón y el motor hace admisión, compresión, combustión y escape como cualquier motor moderno.
Por supuesto, el primer motor de Otto fue un éxito comercial instantáneo y, por supuesto, Otto patentó el diseño. Ahora bien, esto, la patente, es lo que nos lleva al Sr. James Atkinson, quien, como muchos de sus contemporáneos, después de ver el éxito comercial del motor Otto, comenzó a desarrollar su propio motor. Ahora bien, el problema es que, para que fuera comercialmente viable, dicho motor tenía que ser lo suficientemente diferente del diseño de Otto para no infringir los derechos de patente.
Atkinson decidió que la carrera de compresión del motor Otto era en realidad algo que se podía mejorar, y eso se debía hacer reduciendo la longitud de la carrera de compresión en relación con la longitud de la carrera de combustión, o la carrera de expansión como algunos la llaman. En otras palabras, el motor dedicaría más tiempo a generar potencia que a desperdiciarla al comprimir la mezcla de aire y combustible.
En 1957, el ingeniero estadounidense Ralph Miller patentó el motor de ciclo Miller. Ahora bien, el motor de ciclo Miller se basa en el mismo concepto que el motor Atkinson, es decir, reducir los efectos de reducción de potencia de la carrera de compresión. El problema es que Ralph Miller eligió una solución mucho más simple y elegante en comparación con el extremadamente complicado conjunto de bielas y varillajes del diseño original de Atkinson.
Y la solución es ésta: mantener la válvula de admisión abierta durante más tiempo. Eso es todo. La construcción del motor sigue siendo absolutamente la misma que la de un motor Otto convencional, lo único que difiere es la sincronización de válvulas. Un motor Otto convencional cierra la válvula de admisión antes de que comience la carrera de compresión. Esto se hace para garantizar que toda la longitud del cilindro se utilice para almacenar y comprimir la mezcla de aire y combustible, lo que conduce a una potencia óptima. El motor Miller no cierra la válvula de admisión cuando comienza la carrera de compresión. La válvula de admisión se mantiene abierta durante el primer 20-30% de la carrera de compresión. Una válvula de admisión abierta, por supuesto, significa que el movimiento ascendente del pistón simplemente empuja parte de la mezcla de aire y combustible hacia el colector de admisión. El pistón no puede comprimir nada hasta que se cierra la válvula de admisión.
De hecho, a finales de los años 90, Mazda puso en práctica este concepto exacto con su motor KJ-ZEM que instaló en el Mazda Millenia / Xedos 9 / Eunos 800. El KJ-ZEM era un V6 de 2,3 litros con sobrealimentador que funcionaba con el ciclo Miller.
Inmediatamente después de que se discontinuara el Mazda Millenia, Toyota revivió el concepto detrás del ciclo Atkinson/Miller. La incursión de Toyota en este campo comenzó en 1997 con la primera generación del Toyota Prius y su motor 1NZ-FXE. Pero esta vez, en lugar de un sobrealimentador, tenemos un motor eléctrico que se utiliza para compensar la falta de par y capacidad de respuesta. Como sabemos, los motores eléctricos producen un par instantáneo y no agotan la potencia del motor como lo hacen los sobrealimentadores, lo que significa que los sistemas de transmisión híbridos y el ciclo Atkinson son una combinación perfecta que se puso en práctica en todos los vehículos híbridos de Toyota. Otra ventaja que ha aportado la tecnología moderna es la sincronización variable de válvulas o VVT. Esto permite que el motor funcione en ciclo Atkinson solo cuando es deseable, lo que reduce las condiciones de carga, como la conducción en carretera.
00:00 El camino hacia la compresión
08:15 Atkinson
14:05 Miller
18:04 Mazda y Toyota
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