Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN PRELIMINAR

Un ciclo Atkinson optimizado logra reducir emisiones y consumos en los coches híbridos

Un equipo de investigadores chinos ha estudiado termodinámicamente el funcionamiento del ciclo Atkinson en los motores híbridos logrando proponer una estrategia para reducir sus consumos y por lo tanto sus emisiones.

Cómo lograr mayor eficiencia en un motor con ciclo Atkinson.
Cómo lograr mayor eficiencia en un motor con ciclo Atkinson.

Un equipo del Instituto de Tecnología de Beijing y Beiqi Foton Motor ha desarrollado un nuevo método para optimizar el rendimiento de los motores de gasolina que se rigen por el ciclo Atkinson en los vehículos híbridos no enchufables. La clave está en la optimización de la presión a la que se bombea el combustible que logra aumentar la eficiencia, sea cual sea la demanda de potencia al motor híbrido.

La eficiencia del motor de combustión tiene un papel clave en el desarrollo de los vehículos híbridos (HEV) en los que la eficiencia de consumo y emisiones es la clave del diseño. Esa es la razón por la que en esta tecnología se recurre al uso del motor de gasolina basado en el ciclo Atkinson. Se trata de un motor de combustión interna inventado en 1882 por James Atkinson que, ofrece mayor eficiencia a cambio de reducir la potencia. Se trata de un motor de cuatro tiempos, los mismos que se encuentran en los motores con ciclo Otto (de gasolina), en el que se logra una relación de comprensión más alta. Para evitar que al comprimir el combustible detone muy rápidamente, lo que no interesa, el ciclo Atkinson retrasa en cierre de las válvulas de admisión. Así, los gases vuelven al colector de admisión cuando el pistón está todavía en fase ascendente, aumentando la relación de compresión. Los estudios desarrollados en torno a este motor señalan que entre un 20% y un 30% de la economía de combustible de un vehículo híbrido completo se deben al desarrollo y la aplicación del motor de ciclo Atkinson.

En un artículo publicado en la revista Fuel, el equipo de investigadores explica técnicamente cómo ha logrado optimizar el rendimiento controlando el rango de la relación de compresión. Para determinarlo de forma preliminar, el equipo realizó un análisis termodinámico del funcionamiento del motor que optimiza el cierre de la válvula de admisión.

De esta estrategia, compleja técnicamente, se obtienen varios resultados interesantes. En primer lugar, el equipo logró mejoras significativas en las pérdidas de eficiencia provocadas por el bombeo de combustible. A media y baja carga, el aumento de la eficiencia mecánica debido a la reducción de la presión efectiva media de bombeo es la razón principal de la mejora en el consumo de combustible. A alta carga es la eficiencia térmica la que reduce estos consumos.

El BSFC (brake specific fuel consumption o consumo de combustible específico durante la fase de frenada) del motor de ciclo Atkinson mejoró en un 9% a 2.000 rpm y 2 bares de presión y en un 8% a 3.000 rpm a 3 bares. El aumento de la presión de admisión es la razón principal de la disminución de la presión de bombeo y por lo tanto del menor consumo de combustible. El motor de ciclo Atkinson facilita así la combustión a volumen constante lo que se traduce en una mayor calidad del proceso.

En una siguiente fase del estudio el equipo de investigación tratará de estudiar el rendimiento de potencia de salida, el rendimiento de las emisiones y el uso eficaz del efecto de reflujo de admisión, explorando el proceso de funcionamiento de un motor de ciclo Atkinson de varios cilindros.

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