La ciencia que esconde un motor de combustión interna es más sencilla de lo que en realidad parece. Basta con comprender cómo funciona este tipo de propulsores, identificar sus diferentes componentes y saber que hay varios ciclos de funcionamiento. Hoy queremos ahondar algo más en este último punto y analizar cuáles son las principales diferencias de los motores de ciclo Miller, de ciclo Atkinson y de ciclo Otto.
Como bien sabrás, un motor térmico de cuatro tiempos, que son desde hace años el estándar dentro de la industria del automóvil, divide su funcionamiento en las denominadas cuatro fases:
- Admisión: es el momento en el que entra a la cámara de combustión la mezcla de aire y combustible.
- Compresión: cuando sube el pistón se comprime el combustible y todas las válvulas (admisión y escape) están cerradas.
- Combustión: la bujía (en los motores de gasolina) provoca la chispa que ocasiona la combustión de la mezcla. Esta detonación genera fuerza de empuje en el pistón, que comienza a bajar dentro del cilindro.
- Escape: la última fase de un motor de cuatro tiempos es la de escape, es decir, la cámara de combustión está llena de gases de escape tras la combustión y éstos se evacúan por la válvula de escape, que se abre para liberarlos.
Y es precisamente en la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape donde se encuentran las diferencias de los motores de ciclo Miller, de ciclo Atkinson y de ciclo Otto.
¿Cómo funciona un motor de ciclo Otto?
En los motores de cuatro tiempos de ciclo Otto e inyección indirecta de combustible, las válvulas actúan de la siguiente forma en las cuatro fases:
- 1ª Fase: la admisión de la mezcla de combustible y aire se produce mientras el pistón está en entre el punto muerto superior (PMS, momento en el que está en su posición más alta) y el punto muerto inferior (PMI, momento en el que está en su posición más baja). La válvula de admisión está abierta en todo momento para permitir la entrada de la mezcla y la válvula de escape se encuentra cerrada.
- 2ª fase: con las válvulas de admisión y escape cerradas, el pistón comienza a subir (del PMI al PMS) en el cilindro para comprimir la mezcla de combustible y aire.
- 3ª fase: con la mezcla comprimida, la bujía genera una chispa que provoca la combustión de la mezcla que, con las válvulas cerradas, produce la fuerza que hace que el pistón baje (del PMS al PMI) en el cilindro.
- 4ª fase: con la cámara de combustión llena de gases de escape, el pistón comienza a subir por el movimiento del cigüeñal. La válvula de escape se abre en este punto y el pistón empuja estos gases para que sean evacuados por dicha válvula, y el ciclo se reinicia de nuevo.
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Diferencias con el ciclo Atkinson y el ciclo Miller
La diferencia principal entre el ciclo Otto y los ciclos Atkinson y Miller la encontramos en la 2ª fase, la de compresión. Mientras que en un motor de ciclo Otto las válvulas de admisión y escape están cerradas mientras el pistón comprime el combustible pasando del PMI al PMS, en un propulsor de ciclo Atkinson o Miller, la válvula de admisión permanece abierta más tiempo. A medida que el pistón sube, esta válvula se cierra para preparar la 3ª fase, la de combustión, y crear una cámara de combustión hermética.
Esto significa que, para muchos expertos, los motores Atkinson y Miller cuentan con una supuesta 5ª fase. Se trataría precisamente del tiempo mientras la válvula de admisión está abierta y se cierra a medida que el cilindro pasa de su punto muerto inferior al superior.
Diferencias entre ciclo Atkinson y ciclo Miller
La principal diferencia entre los motores de ciclo Atkinson y de ciclo Miller es que este último emplea la sobrealimentación. Es decir, son motores con turbocompresor. Estos motores tienen como principal ventaja que son más eficientes y, por tanto, tienen un consumo inferior a los propulsores de ciclo Otto.
Sin embargo, en los motores Atkinson y Miller también se reduce la compresión en el cilindro y, por tanto, disminuye el par motor disponible. El ciclo Miller contrarresta este efecto de bajo par con la sobrealimentación, mientras que los motores Atkinson son frecuentes en vehículos híbridos que están asistidos por un motor eléctrico.
