El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustin interna, inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson se dise para ofrecer mayor eficiencia a expensas de la potencia, se estn empezando a aplicar en las aplicaciones hbridas modernas. El ciclo Atkinson puede usarse en una mquina rotativa. Este tipo de mquina retiene una fase de potencia por revolucin, junto con los diferentes volmenes de compresin y de expansin, del ciclo original Atkinson. Los gases de escape se expelen de la mquina por aire comprimido. Esta modificacin del ciclo Atkinson permite el uso alternativo de combustible tipo Diesel e hidrgeno.

DISEO: El motor de ciclo Atkinson original, est basado en el de ciclo Otto. La relacin de expansin difiere del de compresin, eso provoca que pueda alcanzar mayor eficiencia que un motor de ciclo Otto. Mientras que el motor que dise Atkinson no es ms que una ancdota histrica, el ciclo Atkinson esta siendo implantado en nuevos motores gracias a que ofrece una importante reduccin del consumo de combustible con respecto al ciclo Otto. La desventaja de un motor con ciclo Atkinson sobre el tradicional de ciclo Otto es que ofrece menos potencia. Actualmente existen varios modelos de coches que montan un motor de ciclo Atkinson, todos ellos en combinacin con motores elctricos, dando lugar a los llamados coches hbridos. Entre estos vehculos destacan el Toyota Prius y el Auris HSD (las siglas de Hybrid Synergy Drive), el Ford Escape, el Lexus RX 450h , el Hyundai Sonata y el futuro Ford Evos Concept.

Este es el diagrama presinvolumen del ciclo Atkinson. Se produce un mayor aporte de calor a volumen constante en Qp y otro en Qp, mientras que el calor residual cedido por los gases de escape se descompone en Qo y Qo. Si el ciclo Otto si se desliza un poco, nos da el ciclo Atkinson. Basta con ver las analogas: ms relacin de compresin, mayor rendimiento termodinmico, menor potencia.

El ciclo ideal ATKINSON se compone de las siguientes operaciones:

1-2 isentropico o reversible adiabtica de compresin 2-3 isocoricas calefaccin(Qp) 3-4 isobrico calefaccin (Qp) 4-5 expansin isentropica 5-6 de refrigeracin isocoricas (Qo) 6-1 de enfriamiento isobrico (Qo)

La idea bsica es lograr el mayor rendimiento posible eliminando en lo posible las perdidas que se producen en la compresin. En la primera imagen se puede ver como el recorrido del pistn es ligeramente diferente dependiendo del ciclo, lo que consigue que la carrera de compresin sea menor que la de trabajo.

En el motor del Prius que se gobierna por este ciclo, la estructura del motor es igual a la de un motor convencional, la diferencia radica en el diagrama de distribucin que permite que al principio de la carrera de compresin se pierda algo de mezcla hacia la admisin. Y donde radica la ventaja?, pues bien sencillo no se pierde fuerza en comprimir parte de la mezcla, y la cantidad que si es comprimida llena el cilindro completamente una vez que se inflama y expande, pues un gas caliente ocupa mas que uno frio. Lgicamente se pierde potencia, pero el rendimiento es mayor y por tanto su consumo menor, as; como su nivel de emisiones.

El Toyota Prius a evolucionado con los aos montando una nueva versin (THS II) que ha mejorado la primera versin THS (Toyota Hybrid System)

Para el funcionamiento del Prius se dispone de dos motores; por una parte, tenemos un motor de gasolina de 1,5 litros, con 78 CV de potencia mxima a 5.000 rpm. Por otra, se apoya en un motor elctrico, con una potencia mxima equivalente a 68 CV (50 kW), con lo cual, cuando los dos trabajan al unsono, se logra una potencia total de unos 111 CV. El par mximo es impresionante, alrededor de 400 Nm., desde el motor parado y hasta las 1.200 revoluciones.

Con todo ello los consumos de combustible anunciados por Toyota son de 4,3 litros a los 100 kilmetros en ciclo combinado, 4,2 litros cada 100 kilmetros en carretera y 5 litros cada 100 kilmetros en ciudad.

El ciclo Atkinson trata de aprovechar las ventajas que supone una alta relacin de compresin reduciendo la duracin efectiva de la carrera de compresin con respecto a la de expansin del tradicional ciclo Otto. La forma ms viable y sencilla de conseguir esto es retrasar el cierre de la vlvula de admisin, permitiendo un cierto reflujo de gases hacia el colector de admisin mientras el pistn asciende. Esa mezcla se aprovecha en el siguiente ciclo de aspiracin. El cierre de la vlvula determina la cantidad de gases que permanecen en el interior del cilindro y el comienzo de la compresin. La menor cantidad de mezcla retenida se traduce en unas menores prestaciones, pero autoriza a usar relaciones de compresin altas (13:1 en el Toyota Prius) sin que se produzca detonacin, lo que permite un mayor aprovechamiento de la energa liberada en la combustin durante la carrera de expansin. Este ciclo ha sido en ocasiones denominado como de cinco tiempos: admisin, reflujo de gases, compresin, expansin y escape.

Una turbina de gas de explosin funciona segn el ciclo termodinmico ideal tipo Atkinson, consta de: - Un compresor - Una o ms cmaras de combustin - La turbina de gas propiamente dicha

Funcionamiento.- El compresor carga sucesivamente con aire las cmaras, estando controlado dicho orden por el mecanismo de la vlvula de admisin. Cuando una cmara est cargada, se cierra la vlvula de admisin y se introduce el combustible, que arde con explosin por la accin de una chispa, produciendo un incremento brusco de la presin. A continuacin se abre la vlvula de escape E y los gases salen a gran velocidad, actuando directamente sobre los labes de la turbina; la presin disminuye y cuando se alcanza la atmosfrica se cierra la vlvula de escape y se abre la de admisin llenndose nuevamente la cmara de aire.

Se suele disponer de varias cmaras dispuestas en una circunferencia concntrica con el eje de la turbina, disponiendo el funcionamiento de las vlvulas de tal manera que se descarguen sucesivamente, sometiendo a la corona de labes de la turbina a una serie de impulsos que provocan su movimiento. De acuerdo con el diagrama (p,v) las diversas temperaturas que intervienen en el proceso, en funcinde T1, son:

El envo intermitente de gases calientes a la turbina, somete a los labes de la misma a temperaturas muy elevadas, por lo que el funcionamiento con este ciclo es muy poco racional y en la actualidad se encuentra prcticamente abandonado.

Es importante destacar que es la relacion entre el mximo y el mnimo volumen del ciclo de referencia, esta relacion coincide con la relacion de expansin, en cambio, es diferente a la relacion de compresin del fluido del motor.

Si el ciclo Otto si se desliza un poco, nos da el ciclo Atkinson. Basta con ver las analogas: ms relacin de compresin, mayor rendimiento termodinmico, menor potencia. El costo de los vehculos hbridos es muy alto. El medio ambiente se ve muy beneficiado ya que la contaminacin se reduce en un importante porcentaje. La potencia respecto a un ciclo otto es menor pero el consumo de combustible tambien se reduce ademas actualmente usan combustibles alternativos.