Motor de dos tiempos

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Two-Stroke Engine.gif
Motor Otto de dos tiempos.

El motor de dos tiempos, también denominado motor de ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, explosión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Se diferencia del más conocido y frecuente motor de cuatro tiempos de ciclo de Otto, en el que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal. Existe tanto en ciclo Otto como en ciclo Diésel.

El motor de 2 tiempos es, junto al motor de 4 tiempos, un motor de combustión interna con un ciclo de cuatro fases de admisión, compresión, combustión y escape, como el 4 tiempos, pero realizadas todas ellas en sólo 2 tiempos, es decir, en dos movimientos del pistón.

En un motor 2 tiempos se produce una explosión por cada vuelta de cigüeñal mientras que en un motor 4 tiempos se produce una explosión por cada dos vueltas de cigüeñal, lo que significa que a misma cilindrada se genera mayor potencia, pero también un mayor consumo de combustible.

Características y diferencias entre los motores de dos y cuatro tiempos[editar]

El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción, del motor de cuatro tiempos Otto en las siguientes características:

El motor de 2 tiempos es, junto al motor de 4 tiempos, un motor de combustión interna con un ciclo de cuatro fases de admisión, compresión, combustión y escape, como el 4 tiempos, pero realizadas todas ellas en sólo 2 tiempos, es decir, en dos movimientos del pistón.

En un motor de 2 tiempos se produce una explosión por cada vuelta de cigüeñal mientras que en un motor 4 tiempos se produce una explosión por cada dos vueltas de cigüeñal, lo que significa que a misma cilindrada se genera mayor potencia, pero también un mayor consumo de combustible.

  • Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en el que únicamente está activa la cara superior.
  • La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras.
  • El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante.
  • La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación.

Funcionamiento[editar]

Fase de admisión-compresión[editar]

El pistón se desplaza hacia arriba (la culata) desde su punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisión. Mientras la cara superior del pistón realiza la compresión, en el cárter la cara inferior succiona la mezcla de aire y combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter tiene que estar sellado. Es posible que el pistón se desgaste y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión.

Fase de explosión-escape[editar]

Al llegar el pistón a su punto muerto superior se finaliza la compresión y se provoca la combustión de la mezcla gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La expansión de los gases de combustión impulsa con fuerza el pistón que transmite su movimiento al cigüeñal a través de la biela.

En su recorrido descendente el pistón abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de combustión y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla de aire-combustible pasa del cárter al cilindro. Cuando el pistón alcanza el punto inferior empieza a ascender de nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo.

Es muy importante el buen diseño del tubo de escape, ya que el mismo en la etapa de compresión ayuda a mantener la mezcla dentro de la cámara de explosión y en la exhaustación ayuda a la pronta evacuación de los gases quemados.

Para el barrido y expulsión de los gases procedentes de la combustión y la entrada de mezcla aire/combustible para el siguiente ciclo, hay dos sistemas: el Schnuerle, y el uni-flujo. Se ha demostrado (SAE news) que en cualquier circunstancia, el barrido Schnuerle o en bucle supera al uni-direccional.

Lubricación[editar]

El aceite, mezclado con la gasolina, es desprendido en el proceso de quemado del combustible. Debido a las velocidades de la mezcla, el aceite se va depositando en las paredes del cilindro, pistón y demás componentes. Este efecto es incrementado por las altas temperaturas de las piezas a lubricar. Un exceso de aceite en la mezcla implica la posibilidad de que se genere carbonilla en la cámara de explosión, y la escasez el riesgo de que se gripe el motor. Estos aceites suelen ser del tipo SAE 30, al que se le añaden aditivos como inhibidores de corrosión y otros. La mezcla de aceite y gasolina es ideal hacerla en un recipiente aparte, y una vez mezclados, verterlos al deposito.

Ventajas e inconvenientes[editar]

Ventajas[editar]

  • El motor de dos tiempos no precisa de válvulas ni de los mecanismos que las mueven, por lo tanto es más liviano y de construcción más sencilla, resultando más económico.
  • Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su par es más regular.
  • Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena el lubricante.
  • Son motores más ligeros y necesitan de menor mantenimiento, debido al menor número de piezas que los componen.
  • Mayor eficiencia termodinámica, al ser menor la cantidad de calor procedente de la combustión.

Desventajas[editar]

  • El motor de dos tiempos es altamente contaminante dado que en su combustión se quema aceite continuamente, y nunca termina de quemarse la mezcla en su totalidad.
  • Son menos eficientes económicamente que los motores de 4 tiempos, debido al consumo de aceite y al mayor consumo de combustible.
  • Mejoras: en los motores de dos tiempos modernos se han introducido cambios, como son los flappers o válvulas rotativas para controlar la admisión, la admisión directa al cilindro o al cárter controlada por válvulas de lengüetas (Reed-valve), válvulas de escape controladas electrónicamente, etc, que han incrementado notoriamente su potencia y rendimiento lo que conlleva a la redución en buena medida de las emisiones contaminantes.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  • Frank Jardine (Alcoa), "Thermal Expansion in Automotive Engine Design", SAE paper 300010, también en SAE Journal, Sept 1930, p 317.
  • A E Biermann y H H Ellerbrook: "The design of fins for air-cooled cylinders", NACA report Nº 726,1941.[1]
  • P V Lamarque: "The design of cooling fins for Motorcycle Engines". Report of the Automobile Research Committee, Institution of Automobile Engineers Proceedings, (London), March 1943.
  • David W. Blundell y M H. Sandford: "Two stroke engines - The Lotus approach", SAE paper 920779. Un sistema original de válvula para motores de 2T, con parecido al publicado por R Abell en el SAE Journal de Oct de 1923.
  • G P Blair y col (Univ Belfast), R Fleck (Mercury Marine), "Predicting the Performance Characteristics of Two-Cycle Engines Fitted with Reed Induction Valves", SAE paper 790842
  • G Bickle y col. "Controlling Two-Stroke Engine Emissions", Automotive Engineering International (SAE), Feb 2000: 27-32.
  • BOSCH, "Manual de la técnica del automóvil", 4ª ed, 2005; 'Descarga desde depósitos de alta presión', pag 64, tabla 1. ISBN 3-934-584-82-9
  • Masilla, Motoscoot.es Forum, Preparaciones Avanzadas, "Manual preparación caja de láminas" 12-Ago-2009. [2]