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Introducción

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 diferencía 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

1. Objetivos.

El funcionamiento del motor de dos tiempos.

Informarse sobre los inconvenientes que presentan los motores de dos tiempos.

1. Motor de dos tiempos 1.1. Definición

El motor de dos tiempos es un motor de explosión que ofrece una carrera útil o de fuerza por cada vuelta del eje cigüeñal. Esto, que en principio parece que tiene poca importancia tiene una ventaja muy notable frente al clásico motor de cuatro tiempos, que solamente nos produce trabajo en uno solo de los tiempos del ciclo. Por este motivo, el motor de dos tiempos debería tener teóricamente el doble de potencia que uno de cuatro tiempos con cilindros de las mismas dimensiones, pero en la práctica se ha comprobado que raramente pasa de una potencia superior a vez y media, debido a problemas de desgastes excesivos de cilindro y pistón por engrase deficiente, calentamiento excesivo, refrigeración defectuosa y, lo que es más importante, dificultad en intercambiar gases a elevadas revoluciones.

Se llama así porque junta los cuatro tiempos de un motor convencional en dos solamente. Ateniéndonos solamente a lo que sucede en el interior de la cámara de compresión, diremos que los tiempos son admisión-escape y compresión-explosión, que corresponden a las figuras 2 y 4 situadas más arriba.

Al igual que el motor de cuatro tiempos, tiene cilindro, pistón, cigüeñal y bujía, pero carece de válvulas, que son sustituidas por tres o varios orificios llamados lumbreras o ventanas, y que son las lumbreras de escape E, admisión A y carga C, y que están abiertas en la pared del propio cilindro.

Se abren y se cierran mediante el mismo pistón cuando efectúa las carreras de admisión-escape y compresión-explosión. El motor de dos tiempos debe completar la admisión, la explosión y el escape en un solo movimiento completo del pistón hacia arriba y hacia abajo.

1.2.1.2.1.2.1.2.

Ciclo de trabajo.

El ciclo de trabajo comienza cuando el pistón se eleva desde el punto muerto inferior, con lo que descubre la lumbrera de admisión y se introduce una carga de combustible en el cárter hermético. Al continuar ascendiendo, cierra la lumbrera de escape y también la de carga, al tiempo que completa la compresión de la mezcla de combustible y aire en la cámara de explosión.

Inmediatamente antes del punto muerto superior se enciende la mezcla y el pistón desciende impulsado hacia abajo. Al descender descubre la lumbrera de escape y permite que los gases quemados salgan al exterior. Al mismo tiempo la parte inferior del pistón actúa como una bomba e impulsa la mezcla de combustible y aire que se encuentra en el cárter hacia la lumbrera de carga, por la que pasa, y llega a la cámara de explosión preparada para entrar en ignición.

La refrigeración de este motor, por norma general, se consigue por aire (directo o forzado) a través de unas aletas unas aletas R que rodean todo el cilindro y cámara de combustión. Estos motores no llevan tampoco circuito de engrase, el cual se realiza por mezcla de aceite con el combustible en una proporción del 5% aproximadamente.

2. Inconvenientes que presenta estos tipos de motores.

Comparando estos motores con los de cuatro tiempos, la potencia y el rendimiento térmico obtenido es menor para una misma cilindrada, con un mayor consumo específico de combustible. Esto se debe a la forma de llenado y evacuación de gases en el interior del cilindro ya que, funcionando a ralentí, la salida de gases quemados es lenta, y parte de éstos se mezclan con los gases frescos con lo que la mezcla se empobrece. Este inconveniente da lugar a un menor rendimiento.

A gran velocidad, la salida de gases es muy rápida, arrastrando parte de los gases frescos durante el llenado del cilindro. Como la cantidad de mezcla durante la carga es constante, al salirse parte de ella el llenado del cilindro es más deficiente y se obtiene, por ello, una menor potencia útil del motor, o lo que es lo mismo, un mayor consumo para una misma potencia.

Sin embargo, debido a sus características constructivas tiene la enorme ventaja de que, al no llevar válvulas, tampoco necesita todos los elementos que componen la distribución. Por este mismo motivo, tampoco es imprescindible

que la culata sea desmontable, por lo que el conjunto bloque-culata puede fabricarse de una sola pieza (aunque no es lo usual), evitando así elementos de unión y logrando un motor compacto y ligero. La sencillez de este motor y la eliminación de otros elementos movibles, como son la distribución, bomba del agua, bomba de aceite, generador, etc., hace que la energía del combustible transformada en trabajo mecánico se aproveche al máximo y, como consecuencia de ello, se consiga un alto rendimiento mecánico del motor, haciéndolo muy rentable y económico.

3. Funcionamiento.

Los motores de dos tiempos presentan una serie de diferencias constructivas con respecto a los motores de cuatro tiempos que se detallan a continuación.

El motor de dos tiempos no dispone de mecanismo de distribución ya que la entrada y la salida de gases se produce a través de unos orificios dispuestos en los cilindros denominados lumbreras en lugar de realizarse a través de las válvulas como ocurren en el motor de 4 tiempos. Dichos orificios permanecen abiertos o cerrados en función de la posición en la que se encuentre el pistón.

El motor de dos tiempos tampoco dispone de un circuito de engrase independiente en el interior del motor como ocurre en el de 4 tiempos. La lubricación del citado motor se realiza a través del propio combustible, previamente mezclado con aceite en una proporción que oscila entre el 2 y el 5 por ciento de aceite. El combustible esta en contacto con todas las piezas móviles del motor y por tanto estas se lubrican perfectamente.

El pistón presenta una forma y longitud particular , al ser este el que se encarga de abrir y cerrar las anteriormente mencionados lumbreras.

Dadas las particularidades de funcionamiento del motor de 2 tiempos, existe la necesidad de disponer de un càrter totalmente independiente del resto del motor.

La denominación de motor de dos tiempos viene determinada al realizar un ciclo completo en dos carreras del pistón , si bien es cierto que durante las dos carreras no se realizan dos tiempos sino 6, como se detalla a continuación. Para la siguiente explicación detalla el recorrido de la mezcla de las carreras del pistón.

3.1. Tiempo de admisión

El movimiento ascendente del pistón provoca la apertura de la lumbrera de admisión y una depresión en el colector de admisión que succiona la mezcla de combustible. Pasa directamente al carter en lugar de al cilindro como ocurría en el motor de 4 tiempos.

El carter esta aislado del resto del motor y hace la función de cámara de precomprensión y no de deposito de aceite como en el de 4 tiempos .

El tiempo de admisión comienza cuando el pistón en su recorrido ascendente destapa la lumbrera de admisión y termina cuando el pistón en su movimiento descendente cierra la citada lumbrera. Como puede observarse, dicho tiempo nada tiene que ver con el del motor de 4 tiempos.

3.2. Tiempo de precomprensión

Consiste en precomprimir la mezcla en el carter de antes de que esta se introduzca en el cilindro. Comienza cuando el pistón inicia su carrera descendente, aunque tiene verdadera eficacia cuando el pistón ha cerrado las lumbreras de transferencias denominadas comúnmente transferí, las cuales, comunican la cámara de precomprensión con el cilindro.

La presión generada durante el tiempo facilita el trasvase de mezcla.

3.3. Tiempo de transferencia

Se denominada así al tiempo que permanecen descubiertas las lumbreras de transferencias.

A través de ellas entra la mezcla en el interior del cilindro desde el carter, y están orientadas en dirección contraria a la lumbrera de escape con el fin de producir la menor perdida de carga posible, además de contribuir en la salida de los gases quemados del interior del cilindro. Hay un tiempo en el que las lumbreras de transferencias y la de escape de encuentran abiertas al mismo tiempo.

3.4. Tiempo de compresión

La mezcla comienza a comprimirse en el interior del cilindro cuando el piston inicia su carrera ascendente, aunque realmente solo tiene eficacia cuando se cierran las lumbreras. Por tanto, el tiempo efectivo de compresión se produce durante la carrera ascendente del motor desde que las lumbreras se cierran hasta que se produce el salto de chispa en la bujía.(en las proximidades del P.M.S.)

3.5. Tiempo de explosión

Comienza cuando se produce el salto de chispa en la bujía y consecuentemente la explosión de la mezcla. En ese momento el pistón es lanzado hacia el P.M.I. finaliza cuando el pistón comienza a descubrir la lumbrera de escape.

3.6. Tiempo de escape

Una vez lanzado el pistón hacia el P.M.I. , como consecuencia de la explosión, la lumbrera de escape se descubre expulsando los gases hacia el exterior a traves del tuvo de escape.

El tiempo de escape se produce mientras la lumbrera permanezca abierta. Como consecuencia de la extraordinaria subida de presión que origina la explosión de los gases, al descubrir la lumbrera el pistón en su carrera descendente, la mayoría de los mismo salen del interior del cilindro, el resto es ayudado por los gases frescos de admisión que entran por las lumbreras de transferencia.

SUPERPOSICION DE LOS TIEMPOS

Con el fin de facilitar la compresión del funcionamiento del motor de dos tiempos, a continuación se detalla el funcionamiento de dicho motor, teniendo como referencia las dos carreras que efectúa el pistón en lugar del recorrido de la mezcla.

Dichas carreras, se dividen en tres tercios aproximadamente cada una de ellas.

Carrera descendente Primer tercio de recorrido.

El piston se encuentra en el P.M.S., el salto de chispa acaba de producirse provocando el desplazamiento del piston.

Las lumbreras de escape y de transferencia se encuentran cerradas, sin embargo la lumbrera de admisión, comienza a tener eficacia el tiempo de precompresion.

Segundo tercio de recorrido.

En la parte inferior del motor se produce el tiempo de precompresion que finalizara con la apertura de las lumbreras de transferencia.

Por la parte superior comienza a descubrirse la lumbrera de escape, iniciandose el escape espontaneo.

Tras un pequeño recorrido del piston se descubren las lumbreras de transferencia.

Ultimo tercio de recorrido

Termina el tiempo de precompresion al abrirse las lumbreras de transferencia y se produce la entrada de gases frescos en el interior del cilindro, provocando ademas la expulsión del resto de los gases de escape.

Carrera ascendente Primer tercio de recorrido.

Tanto las lumbreras de transferencias como la de escape permanecen abiertas.

Segundo tercio de recorrido.

Se cierran las lumbreras de transferencias y la lumbrera de escape permanece abierta.

Tercer tercio de recorrido.

Se cierra la lumbrera de escape; compresión de la mezcla al tiempo que se abre la lumbrera de admisión comenzando dicho tiempo

4. Motor de cuatro tiempos

Los motores de 4 tiempos son los más populares de la actualidad, casi en cualquier tipo de vehículo, y entre las motos se han terminado imponiendo a los motores de 2 tiempos casi en todas las disciplinas al ser más limpios y menos contaminantes.

Un motor de explosión con ciclo de 4 tiempos se compone por un cilindro, una biela, un cigüeñal, al menos dos válvulas, una bujía y muchos otros componentes que hacen que todo trabaje de forma coordinada.

Para entender cómo es posible que una mezcla de gasolina y aire se convierta en movimiento te explicamos uno a uno cada uno de los 4 tiempos de este tipo de motor de combustión, o también llamado motor Otto.

Tiempo 1: ADMISIÓN

En el primer tiempo una mezcla de gasolina y aire va a entrar en la cámara de combustión del cilindro. Para ello el pistón baja del punto superior del cilindro al inferior, mientras que la válvula (o válvulas) de admisión se abre y deja entrar esa mezcla de gasolina y aire al interior del cilindro, para cerrarse posteriormente.

La gasolina es combinada con aire ya que, de por sí, la gasolina sola no ardería y necesita oxígeno para su combustión. La relación teórica es 1 gramo de gasolina por 14,8 gramos de aire, pero depende de muchos factores, como por ejemplo de la densidad de ese aire. Por eso en los motores modernos una sonda lambda examina los gases sobrantes de la combustión e informa a la

centralita sobre cómo ha de ser la proporción de la mezcla gasolina/aire a suministrar por los inyectores.

Tiempo 2: COMPRESIÓN

En el segundo tiempo, con el pistón en su posición más baja y la cámara de combustión llena de gasolina y aire, la válvula de admisión se cierra y deja la cámara cerrada herméticamente. La inercia del cigüeñal al que está unida la biela del pistón hará que el pistón vuelva a subir y comprima así la mezcla.

La gasolina y el aire se comprimen dentro de una cámara hermética y, al reducirse de tal manera el espacio, las moléculas chocan entre sí aumentando la temperatura de la mezcla. La gasolina y el aire están listos para el tercer tiempo: la combustión.

Tiempo 3: COMBUSTIÓN

En el tercer tiempo, con el pistón en su posición más alta y comprimiendo la mezcla de gasolina y aire, es cuando entra en acción la bujía.

Es en este preciso momento, con la mezcla comprimida y a una alta temperatura, cuando la bujía genera una chispa que hace explotar violentamente esa mezcla. La combustión hace empujar el pistón hacia abajo con fuerza y la biela y el cigüeñal se encargan de convertir ese movimiento lineal del pistón, de arriba a abajo, en un movimiento giratorio.

Tiempo 4: ESCAPE

En el cuarto tiempo, el último de este proceso y que significará la cuarta carrera del pistón y la segunda vuelta del cigüeñal, el pistón se encuentra en su parte más baja de nuevo y con la cámara de combustión llena de gases quemados productos de la combustión de la gasolina y el aire.

El pistón vuelve a subir en este cuarto tiempo y al hacerlo empuja esos gases hacia arriba para que salgan por la válvula de escape que se abre con el fin de dejarlos salir y volver a dejar la cámara del cilindro vacía. No como durante la compresión, que permanecía cerrada.

Es ahora, con el pistón de nuevo en la parte superior cuando se inicia el ciclo de nuevo desde el principio. El pistón volverá a bajar mientras que la válvula de admisión se abre y deja pasar una nueva mezcla de gasolina y aire, y así una y otra vez.

El ciclo de un motor de 4 tiempos parece sencillo pero imagina llevas tu moto a 6.000 rpm, eso significa que este ciclo sucede unas 50 veces por segundo0, es decir, 50 explosiones por segundo, lo que se traduce en 100 giros del cigüeñal por segundo. Algo que cuesta imaginar, y más aún si imaginamos el motor de una moto deportiva girando a 14.000 revoluciones por minuto.

5. Conclusiones

En el motor de 2 tiempos el cambio de gases se dirige mediante el pistón, no como en el de 4 tiempos que es por válvulas. El pistón en su movimiento varia las circunstancias de compresión del cárter y el cilindro que completan el ciclo.

6. Linkografia

http://motos.about.com/od/mecanica-basica/ss/Como-Funciona-Un-Motor-De-4-Tiempos.htm

http://www.asifunciona.com/mecanica/af_motor_gasolina/af_motor_gasolina_7.htm

https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_dos_tiempos

http://educaciones.cubaeduca.cu/medias/pdf/2425.pdf