Contenido
1 Características
2 Funcionamiento
2.1 Fase de admisión-compresión
2.2 Fase de potencia-escape
3 Combustible
4 Tipos de motores de dos tiempos
5 Ventajas e inconvenientes
5.1 Ventajas
5.2 Inconvenientes
6 Aplicaciones
Características
El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción del motor de cuatro tiempos en las siguientes características:
Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en que únicamente es 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
Fase de admisión-compresión
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 cilindro, la cara inferior succiona la mezcla aire combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter ha de estar sellado. Es posible que el pistón se deteriore y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión.
Fase de potencia-escape
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 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.
Combustible
Muchos de los motores de dos tiempos, emplea una mezcla de gasolina sin plomo y aceite a una proporción de 1:40 a 1:50, siendo la gasolina el agente de mayor presencia.
Tipos de motores de dos tiempos
Los tipos de diseño del motor de dos tiempos varían de acuerdo con el método de entrada de la mezcla aire/combustible, el método de barrido del cilindro (intercambio de gases de combustión por mezcla fresca) y el método de agotar el cilindro.
Estas son las principales variaciones, que pueden encontrarse individualmente o combinadas entre sí.
Es el más simple de los diseños. Todas las funciones son controladas únicamente por el pistón tapando y destapando los puertos, que son agujeros en un lado del cilindro, mientras mueve arriba y abajo en el cilindro.
El método del cilindro con barrido de lazo utiliza puertos destinados a transferencia para barrer la mezcla fresca hacia arriba en uno de los lados del cilindro y hacia abajo en el otro lado, haciendo que la mezcla quemada sea empujada hacia delante y expulsada por una lumbrera de escape.El barrido de lazo o "Schnurle", por su inventor, es, de lejos, uno de los sistemas de barrido más utilizados.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
El motor de dos tiempos no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.
Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, frente a una cada dos vueltas de cigüeñal en el motor de cuatro tiempos, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.
Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena lubricante.
Inconvenientes
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
El motor de dos tiempos no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.
Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, frente a una cada dos vueltas de cigüeñal en el motor de cuatro tiempos, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.
Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena lubricante.
Inconvenientes
Su rendimiento es inferior ya que la compresión, en la fase de compresión-admisión, no es enteramente efectiva hasta que el pistón mismo cierra las lumbreras de transferencia y de escape durante su recorrido ascendente y es por esto, que en las especificaciones de los motores de dos tiempos aparecen muchas veces dos tipos de compresión, la compresión relativa (relación entre los volúmenes del cilindro y de la cámara de combustión) y la compresión corregida, midiendo el cilindro solo desde el cierre de las lumbreras. Esta pérdida de compresión también provoca una pérdida de potencia.
Durante la fase de potencia-escape, parte del volumen de mezcla sin quemar (mezcla limpia), se pierde por la lumbrera de escape junto a los gases resultantes de la combustión provocando no solo una pérdida de rendimiento, sino más emisiones contaminantes.
Aplicaciones
Al ser un motor ligero y económico es muy usado en aplicaciones en que no es necesaria mucha potencia tales como motocicletas, motores fuera borda, motosierras, cortadoras de césped, etc. Su uso en automóviles y camiones ha sido ocasional pero nunca se ha consolidado. También en ocasiones se ha usado este tipo de motores para la generación de electricidad o para la navegación marítima.
Ciclo Otto en función de la presión y el volumen.
1-2: compresión isentrópica
2-3: admisión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil
3-4: fuerza, adiabática o parte del ciclo que entrega trabajo
4-1: Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante
Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto, los motores de dos tiempos y los motores de cuatro tiempos. Este, junto con el motor diésel, es el más utilizado en los automóviles ya que tiene un buen rendimiento y contamina mucho menos que el motor de dos tiempos.
1 Ciclos del motor
2 Eficiencia
3 Invención del motor de combustión interna
4 Véase también
(Admisión - Compresión). Cuando el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior) empieza a desplazarse hasta el PMS (Punto Muerto Superior), creando una diferencia de presión que aspira la mezcla de aire y gasolina por la lumbrera de admisión. Cuando el pistón tapa la lumbrera, deja de entrar mezcla, y durante el resto del recorrido el pistón la comprime.
(Expansión - Escape de Gases). Una vez que el pistón ha alcanzado el PMS y la mezcla está comprimida, se la enciende por una chispa entre los dos electrodos de la bujía, liberando energía y alcanzando altas presiones y temperaturas en el cilindro. El pistón se desplaza hacia abajo, realizando trabajo hasta que se descubre la lumbrera de escape. Al estar a altas presiones, los gases quemados salen por ese orificio.
El rendimiento de este motor es inferior respecto al motor de 4 tiempos, ya que tiene un rendimiento volumétrico menor y el escape de gases es menos eficaz. También son más contaminantes. Por otro lado, suelen dar más potencia para la misma cilindrada, ya que este hace una explosión en cada revolución, mientras el motor de 4 tiempos hace una explosión por cada 2 revoluciones, y cuenta con más partes móviles.
Éste tipo de motores se utilizan mayoritariamente en motores de poca cilindrada (ciclomotores, desbrozadoras, cortasetos, motosierras, etc), ya que es más barato y sencillo de construir.
Durante la primera fase el pistón se desplaza hasta el PMI y la válvula de admisión permanece abierta, permitiendo que se aspire la mezcla de combustible y aire hacia dentro del cilindro.
Durante la segunda fase las válvulas permanecen cerradas y el pistón se mueve hacia el PMS, comprimiendo la mezcla de aire y combustible. Cuando el pistón llega al final de esta fase, la bujía se activa y enciende la mezcla.
Durante la tercera fase se produce la combustión de la mezcla, liberando energía que provoca la expansión de los gases y el movimiento del pistón hacia el PMI. Se produce la transformación de la energía química contenida en el combustible en energía mecánica trasmitida al pistón. El la trasmite a la biela, y la biela la trasmite al cigüeñal, de donde se toma para su utilización.
En la cuarta fase se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia el PMS, expulsando los gases producidos durante la combustión y quedando preparado para empezar un nuevo ciclo.
Para mejorar el llenado del cilindro, también se utilizan sistemas de sobrealimentación, ya sea mediante turbocompresores (turbos o mediante compresores volumétricos o también llamados compresores de desplazamiento positivo
Eficiencia
En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende de la relación de compresión, proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano. Una relación de compresión baja requiere un octanaje bajo para hacer que el combustible alcance su punto de ignición. De la misma manera, una compresión alta requiere un combustible de octanaje alto para evitar los efectos de detonación del combustible, es decir, que se produzca una autoignición del combustible antes de producirse la chispa en la bujía. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 25 a un 30%, inferior al rendimiento alcanzado con motores diesel, que llegan a rendimientos del 30 al 45%. En el ciclo otto los motores trabajan en un rango de presiones de 5 a 10 bares, una relacion de compresion de 7 a 10, donde el exceso de aire (factor lambda), toma valores de 0,9 a 1,1.
Invención del motor de combustión interna
El primer inventor, hacia 1862, fue el francés Alphonse Beau de Rochas. El segundo, hacia 1875, fue el alemán doctor Nikolaus August Otto. Como ninguno de ellos sabía de la patente del otro hasta que se fabricaron motores en ambos países, hubo un pleito. De Rochas ganó cierta suma de dinero, pero Otto se quedó con la fama: el principio termodinámico del motor de cuatro tiempos se llama aún ciclo de Otto.
Nikolaus August Otto: en 1866 el especialista en maquinaria y empresario alemán Nikolaus August Otto (1832-1891) construyó, junto con su compatriota Eugen Langen, un motor de gas que poco después dio origen al motor de combustión interna de cuatro tiempos. Otto desarrolló esta máquina, que después llevaría su nombre (motor cíclico Otto), en versiones de cuatro y dos tiempos.
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