El siglo diecinueve fue pródigo en inventos e inventores que, sin la ayuda de la cibernética, lograron desarrollar ideas que hoy nos asombran y son la base de los nuevos diseños automotrices.

Las ideas estaban, pero faltaba la tecnología para aplicarlas. Por eso, un invento de hace casi 130 años se utiliza ahora en los automóviles híbridos.

Se dice que don Atkinson inventó este ciclo para puentear la patente ya obtenida por Otto para su motor de combustión interna, pero le salió algo que, si bien tenía un rendimiento térmico muy superior al de Otto, entregaba menos potencia y tenía una complicación mecánica muy grande.

Muchos conocen el esquema de funcionamiento de un motor convencional de 4 tiempos pero conviene repasarlo un poco para entrar en tema. Ver Fig. 1.

1º tiempo: ADMISIÓN. La válvula abre cerca del Punto Muerto Superior (PMS) mientras baja el pistón y cierra poco después del Punto Muerto Inferior (PMI).

2º tiempo: COMPRESIÓN. Con ambas válvulas cerradas el pistón asciende comprimiendo la mezcla.

3º tiempo: EXPLOSIÓN Y EXPANSIÓN: La bujía enciende la mezcla cerca del PMS y la presión de los gases impulsa el pistón hacia el PMI. Poco antes del PMI abre la válvula de escape.

4º tiempo: ESCAPE: El pistón asciende expulsando los bases quemados hasta llegar al PMS, cerrando escape pocos grados después, completando el ciclo.

Las válvulas no abren y cierran exactamente en los PMS y PMI para mejorar el rendimiento aprovechando la inercia de los gases. El "cruce de válvulas" es el ángulo que transcurre entre el avance de apertura de admisión y el retardo de cierre de escape al comienzo y final del ciclo ya mencionado alrededor del PMS. En el PMI se produce otro cruce entre el avance de apertura de escape y el retardo de cierre de admisión cuyo ángulo es mayor que el del PMS.

La RELACIÓN DE COMPRESIÓN es la que existe entre el volumen desplazado por el pistón entre los PMS y PMI y el volumen de la cámara de combustión, que en los motores antiguos era de 4 o 5:1 y en los modernos llega a superar los 9:1.

Si bien en las carreras de compresión y expansión las válvulas están abiertas cuando el pistón comenzó su carrera ascendente o descendente, como se mencionó para aprovechar la inercia de los gases, a los fines prácticos la relación de compresión siempre está referida al volumen entre los PMS y PMI y el volumen de la cámara de combustión.

El ciclo Atkinson no es muy diferente del ciclo Otto, pero para mejorar el rendimiento térmico, este buen señor necesitaba una carrera de expansión mas larga que la de compresión.

Aquí vamos a dar un ejemplo sencillo: Muchos hemos visto como se ponen al rojo los escapes de un motor naftero cuando trabaja un rato a plena potencia. Pero en un diesel eso prácticamente no ocurre. Los gases de escape del diesel son más fríos que los del naftero. Aprovechan más la energía calórica del combustible a expensas de una más alta compresión que enciende la mezcla sin ayuda de la bujía.

La idea de este muchacho fue, entonces, hacer un motor que tuviese dos PMI, es decir que para la carrera de compresión el pistón comenzaba desde un PMI mas "corto" llegando al PMS con una presión similar a la del motor Otto. En la carrera de expansión, el pistón bajaba hasta el segundo PMI, mas "largo" que el anterior.

El efecto que lograba era el de aprovechar más la energía generada en la combustión, bajando la presión de salida de los gases usando esa presión para transmitirla al cigüeñal y no perderla por el escape. Por lo tanto, la temperatura de los gases de escape también bajaba.

El mecanismo era una maraña de bielas y brazos auxiliares (Ver Fig. 2 a, 2 b y 2 c) comparado con el motor Otto, pero los ingenieros actuales encontraron una sencilla solución al tema, que consiste en retrasar el cierre de la válvula de admisión absorbiendo buena parte de la carrera ascendente del pistón, provocando un retroceso de la mezcla hacia el múltiple de admisión a la vez de hacer que la carrera de compresión recién comience cuando cierra admisión, ya pasada la mitad de dicha carrera, consiguiendo en forma artificial que el ciclo de compresión sea mas corto que el de expansión (ver Fig. 3)

De esta manera, ahora se agregó otro término al vocabulario automotriz: el de "Relación de Expansión", que es distinto por lo expuesto al de "Relación de Compresión"

Estos motores tienen un excelente rendimiento térmico pero menos potencia que los "normales", pero constituyen la solución ideal por el momento para ser utilizados en los nuevos autos "híbridos", en los que las ruedas reciben movimiento a través de un motor eléctrico alimentado por una batería que, a su vez, es cargada por un generador movido por el motor mal llamado a explosión (en realidad, debe decirse a combustión interna). En determinadas condiciones de marcha, se puede sumar la potencia de ambos motores con sólo apretar el acelerador, obteniendo performances similares a la de los motores comunes pero con un consumo y emisión de gases contaminantes notablemente menores.