¿Qué es el ciclo de Atkinson?

El ciclo de Atkinson, ¿has oído hablar de él? Si eres un entusiasta de la mecánica y te interesa todo lo relacionado con los motores, este artículo es para ti. En este post, te llevaremos a descubrir qué es exactamente el ciclo de Atkinson y cómo ha revolucionado el mundo de la ingeniería automotriz. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la eficiencia energética y los motores de combustión interna!

Ya hemos hablado del ciclo de Otto en el artículo anterior. Este ciclo de Atkinson es una extensión del ciclo de Otto. Discutamos más sobre esto.


¿Qué es el ciclo de Atkinson?

ciclo de atkinson

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En el ciclo de Otto hay dos procesos isentrópicos (compresión isentrópica y expansión isentrópica) y dos procesos de volumen constante. La expansión isentrópica de este ciclo Otto puede avanzar aún más hasta la presión del ciclo más baja para aumentar el rendimiento del trabajo. Por eso este ciclo de Atkinson es el ciclo Otto extendido.

Hoy en día, la gente utiliza esta ventaja del ciclo Atkinson cuando construyen motores híbridos para hacerlos un poco más eficientes.

Como se mencionó anteriormente, el ciclo Otto incluye los siguientes cuatro procesos.

  • carrera de succión o succión,
  • carrera de compresión,
  • expansión o golpe de potencia,
  • carrera de escape

Durante la carrera de compresión, la válvula/puerto de admisión se abre durante algún tiempo para reducir la relación de compresión. Digamos que en el ciclo Otto la relación de compresión es 10:1, pero en el ciclo Atkinson puede ser menor. Por ejemplo, es 8:1.

Entonces, ¿por qué necesitamos reducir la relación de compresión para este ciclo?

Porque en el ciclo Otto, durante la carrera de expansión después de la combustión, la fuerza sobre el pistón es mayor y mientras el pistón alcanza el punto muerto inferior, las válvulas/puertos de escape se abren, por lo que se pierde el exceso de energía.


Para evitar esto, el ciclo Atkinson reduce la relación de compresión para expandirse más en la carrera de expansión y utilizar toda la fuerza sobre el pistón (debido a la alta presión generada en la carrera de combustión) antes de que el pistón alcance el punto muerto inferior.


Entonces, esto significa que el ciclo de Atkinson siempre tiene una potencia menor o equivalente que el ciclo de Otto. Pero la eficiencia térmica del ciclo Atkinson es mayor que la del ciclo Otto.

Consulte el gráfico PV y el gráfico TS en el ciclo de Atkinson.

¿Qué es el ciclo de Atkinson?
Diagrama PV y diagrama TS del ciclo de Atkinson.

Diagrama PV y diagrama TS del ciclo Otto.

¿Qué es el ciclo de Atkinson?
Diagrama PV y diagrama TS del ciclo Otto.

Eficiencia térmica del ciclo Atkinson.

Termodinámicamente, la eficiencia del ciclo Otto está dada por

¿Qué es el ciclo de Atkinson?

Trabajo realizado por el sistema = calor suministrado (QS)- Calor rechazado (QR)

W = QS -QR

¿Qué es el ciclo de Atkinson?

La relación de compresión r = V1/V2 y la relación de expansión e = V4′/V3.


Consideremos ahora los procesos isotrópicos 1 → 2

¿Qué es el ciclo de Atkinson?

Mirando el proceso 2 → 3

¿Qué es el ciclo de Atkinson?

Considerando el proceso 3 → 4′

¿Qué es el ciclo de Atkinson?

Al reemplazar la T2 ,t3 ,t4 en la fórmula de eficiencia anterior


¿Qué es el ciclo de Atkinson?

Esta es la ecuación de eficiencia térmica del ciclo de Atkinson. La eficiencia térmica del ciclo Atkinson será mayor que la del ciclo Otto. Sin embargo, la potencia de salida será menor que la del ciclo Otto.

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Discutimos cómo extender el ciclo Atkinson para lograr la máxima eficiencia térmica del motor y también derivamos la ecuación de eficiencia para el ciclo Atkinson. Háganos saber su opinión en la sección de comentarios a continuación.

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El Ciclo Atkinson: Una extensión del Ciclo Otto para mayor eficiencia

En el artículo anterior discutimos el Ciclo Otto, y en este artículo vamos a adentrarnos en el Ciclo Atkinson, que es una extensión del Ciclo Otto. ¡Vamos a explorarlo!

¿Qué es el Ciclo Atkinson?

En el Ciclo Otto, hay dos procesos isotrópicos (compresión isotrópica y expansión isotrópica) y dos procesos de volumen constante. La expansión isotrópica de este Ciclo Otto es extendida hasta alcanzar la presión más baja del ciclo para incrementar la producción de trabajo. Por eso es que el Ciclo Atkinson es una extensión del Ciclo Otto.

En la actualidad, las personas están aprovechando la ventaja del Ciclo Atkinson para construir motores híbridos y hacer que el motor sea un poco más eficiente.

Procesos en el Ciclo Otto

En el Ciclo Otto, hay cuatro procesos:

  1. Carrera de succión o admisión
  2. Carrera de compresión
  3. Carrera de expansión o de potencia
  4. Carrera de escape

Durante la carrera de compresión, la válvula o puerto de admisión se mantiene abierto durante algún tiempo para disminuir la relación de compresión. Por ejemplo, si la relación de compresión en el Ciclo Otto es de 10:1, en el Ciclo Atkinson puede ser menor, por ejemplo 8:1.

¿Por qué reducir la relación de compresión en el Ciclo Atkinson?

En el Ciclo Otto, durante la carrera de expansión una vez que ocurre la combustión, la fuerza sobre el pistón es mayor y cuando este llega al punto muerto inferior, las válvulas o puertos de escape se abren y se pierde energía en exceso.

Para evitar esto, el Ciclo Atkinson reduce la relación de compresión para expandirse más en la carrera de expansión y aprovechar toda la fuerza sobre el pistón (debido a la alta presión generada en la carrera de combustión) antes de que el pistón llegue al punto muerto inferior.

Esto significa que el Ciclo Atkinson siempre tendrá menos o igual potencia que el Ciclo Otto, pero la eficiencia térmica del Ciclo Atkinson es mayor que la del Ciclo Otto.

Thermal Efficiency of the Atkinson Cycle

Termodinámicamente, la eficiencia del Ciclo Otto se define por:

Trabajo realizado por el sistema = Calor suministrado (QS) – Calor rechazado (QR)

W = QS – QR

La relación de compresión r = V1/V2 y la relación de expansión e = V4’/V3.

Teniendo en cuenta los procesos isotrópicos 1 → 2:

Teniendo en cuenta el proceso 2 → 3:

Teniendo en cuenta el proceso 3 → 4′:

Sustituyendo las T2, T3, T4 en la fórmula de eficiencia:

Esta es la ecuación de eficiencia térmica para el Ciclo Atkinson. La eficiencia térmica del Ciclo Atkinson será mayor que la del Ciclo Otto, pero la potencia de salida será menor que la del Ciclo Otto.

Conclusion

Hemos discutido cómo el Ciclo Atkinson es una extensión para obtener la máxima eficiencia térmica del motor, y también hemos derivado la ecuación de eficiencia para el Ciclo Atkinson. Por favor, déjanos tus comentarios en la sección de comentarios a continuación.

Referencias externas:

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