Motor de compresión variable y Ciclo Atkinson sin rozamientos ni vibraciones

Esto se consigue de la siguiente forma:

El rotor está formado por uno o varios engranajes cuyo eje de giro será la muñequilla del cigüeñal. Estos engranajes son solidarios a uno o varios discos descentrados que están situados en planos distintos; la medida entre el centro de estos discos y el eje de los engranajes es m. Estos discos servirán como articulaciones de los pistones.

Esta pieza conecta cigüeñal y pistón y hace, por lo tanto, el papel de la biela en un motor tradicional.

Con el fin de que esta biela rotativa quede totalmente posicionada para un ángulo prefijado del cigüeñal, incluso antes de haber montado el pistón, es necesario que su posición angular quede determinada. Esto se consigue debido a que sus piñones engranan con las coronas de dientes interiores, que son solidarias a la bancada y concéntricas con el cigüeñal.

Debido a que la relación escogida entre engranaje y corona interior es 1:2, la corona tiene el doble de número de dientes que el engranaje, y la velocidad angular absoluta de éste engranaje es la misma que la del cigüeñal con sentido contrario.

Esto conduce a la situación mostrada en la Figura 5.

Deduciéndose que la posición del pistón respecto a un eje de coordenadas horizontal X pasando por el centro del eje principal del cigüeñal es:

Px = m. cos (w.t) – m´. cos (w.t) = (m – m´). cos (w.t)

Como m = m´ => Px = 0

Demostrándose que se fuerza al pistón a realizar un movimiento de traslación puro a lo largo del eje Y, que coincide con el eje de simetría del pistón, por lo que no aparecerán fuerzas laterales entre cilindro y pistón.

La posición del pistón en función del tiempo será, respecto a un eje de coordenadas vertical Y:

Py= m. sen (w.t) + m´. sen (w.t) = (m + m´). sen (w.t)

Como m = m´=> Py = 2. m. sen (w.t)

Siendo Py la distancia que recorre el pistón.

El movimiento del pistón, senoidal puro, permite un equilibrado total (frente al equilibrado solamente de primer orden de la mayoría de los motores), y mejora notablemente el ciclo termodinámico (el pistón está más tiempo en la zona correspondiente a la combustión). Con la configuración en V, la energía cinética es constante, limitando la necesidad del volante de inercia para regularizar las explosiones. A todas estas ventajas se une la gran mejora del rendimiento, al haberse eliminado los rozamientos mecánicos, y una mayor longevidad de los pistones, cilindros y segmentos.

Para evitar interferencias geométricas, la unión entre el pistón y el rotor se hace a través de uno discos descentrados sobredimensionados para que, a lo largo de un giro completo, se pueda salvar la muñequilla del cigüeñal.