UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

Tema: “FUNCIONAMIENTO MOTOR DOS TIEMPOS, VENTAJA Y DESVENTAJA DE LOS MOTORES DE CARRERA CORTA, LARGA Y CUADRADOS”

MOTOR DE DOS TIEMPOS

El motor de dos tiempos, también denominado motor de dos ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). [2]

Fase de admisión-comprensión

Cuando el pistón está en el punto más bajo, es decir en el Punto Muerto Inferior (PMI), empieza el proceso de admisión. La lumbrera de admisión deja pasar el carburante (aire y combustible) hacia el cilindro. Una vez aspirado el carburante el pistón va ascendiendo mientras comprime la mezcla. [3]

Figura 1. Fase de admisión-comprensión motor de dos tiempos. [2]

Fase explosión-escape

En el momento que el pistón está en el punto más alto, es decir, el Punto Muerto Superior (PMS), la bujía (en caso del ciclo Otto) hace saltar una chispa que enciende la mezcla, incrementando la presión en el cilindro y hace desplazar al pistón hacia abajo. Cuando está a la altura de la lumbrera de escape, la propia presión de los gases tiende a salir del cilindro, dejando al cilindro vacío para volver a empezar un nuevo ciclo. [3]

Figura 2. Fase de explosión-escape motor de dos tiempos. [2]

El siguiente diagrama representa el ciclo de un motor de diesel de dos tiempos con barrido por lumbreras.

Al finalizar la expansión, aproximadamente a 45 - 500 del P.M.I (punto 1), cuando la presión en el cilindro es 0.3 – 0.5 MPa el pistón abre las lumbres de escape y comienza la salida de los gases quemados.

Figura 3. Diagrama indicados de un motor de dos tiempos. [1]

Como resultado de esto la presión en el cilindro desciende y en el punto 3 se hace inferior pk, creada por el compresor. En este instante el embolo abre las lumbreras de admisión y a través de ellas empieza a penetrar el aire a presión pk que empuja los productos de la combustión a través de las lumbreras de escape.

Cuando el pistón se desplaza hacia el P.M.S cierra al principio las lumbreras de barrido, interrumpiendo el ingreso de aire desde el compresor al cilindro. Mientras tanto, a través de las lumbreras de escape continúa la salida de los gases quemados, terminándose en el punto 2, cuando el pistón en su movimiento hacia el P.M.S cierra las lumbreras de escape. Desde este instante comienza el proceso de compresión. [1]

Ventajas e inconvenientes.

Ventajas

- El motor de dos tiempos no precisa válvulas y de los mecanismos que las gobiernan, por lo tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.

- Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.

- Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena el lubricante.

Inconvenientes

- En general su rendimiento térmico es menor que el de los motores de cuatro tiempos.

- Refrigeración por aire. - El motor está hecho de aluminio.

Aplicaciones.

Los motores de dos tiempos de gasolina, generalmente son de cárter seco, y encuentran su mayor campo de aplicación en las pequeñas potencias: motocicletas, máquinas manuales a gasolina (sopladores, fumigadoras, moto sierras etc.), y en los pequeños motores de aeromodelismo y similares. [2]

RELACIÓN CARRERA / DIÁMETRO

La relación entre la carrera y el diámetro en los motores puede ser de tres tipos:

Motores cuadrados. Motores súper cuadrados o de carrera corta. Motores de carrera larga.

Motores cuadrados

Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es igual a uno.

Ejemplo: Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 80 mm, tendrá una relación de: 80 mm de carrera / 80 mm de ∅ = 1

Figura 4. Motor cuadrado [4]

Motores supercuadrados o de carrera corta

Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro es inferior a uno (hasta 0,7 veces aproximadamente).

Un motor supercuadrado, como el del Ferrari 458, dispone de una cámara de combustión poco compacta, es decir, con una relación superficie volumen muy elevada, ya que el cilindro es muy ancho. La consecuencia de esto son unas pérdidas de calor más grandes y por tanto un consumo más elevado. [5]

Ejemplo: Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 90 mm, tendrá una relación de: 80 mm de carrera / 90 mm de ∅ = 0,888

Figura 5. Motor de carrera corta [4]

Ventajas de motores cuadrados y supercuadrados

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón igual o menor que el diámetro del cilindro se resumen en:

Mayor espacio para ubicar las válvulas (particularmente en el caso de cuatro válvulas por cilindro) y la bujía, al ser la culata más amplia; además las válvulas pueden ser más grandes.

La velocidad media del pistón disminuye con igual cilindrada y número de revoluciones.

Se reduce la inercia, ya que el efecto positivo que produce la menor velocidad (a causa de la menor carrera), es mayor que el efecto negativo que produce el aumento de la masa del pistón (la inercia es proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad).

El cigüeñal es más rígido ya que las manivelas (muñequillas) son más cortas.

Desventajas de motores cuadrados y supercuadrados

Se provoca un menor grado de vació en el carburador, con lo que la mezcla se pulveriza peor, y, por tanto, se desarrolla menor potencia a bajo régimen.

Los pistones han de ser mayores y por ello más pesados. Menor capacidad de aceleración y reprise.

Motores de carrera larga

Son los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es superior a uno (hasta 1,2 veces aproximadamente).

Los motores de carrera larga (S/D >1) como los del Focus están orientados en el otro sentido. Tienen una cámara más compacta y estrecha, y por tanto sus pérdidas de calor son menores y su consumo más contenido respecto a un motor de igual cilindrada y relación S/D más pequeña. [5]

Ejemplo: Un motor que tenga una carrera del pistón de 90 mm y un diámetro del cilindro de 80 mm, tendrá una relación de: 90 mm de carrera / 80 mm de ∅ = 1,125

Figura 6. Motor de carrera larga. [4]

VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CARRERA LARGA

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón superior al diámetro del cilindro se resumen en:

Obtener un mayor rendimiento desde el punto de vista térmico de la cámara de combustión.

La cámara de combustión reduce las emisiones contaminantes en el escape, particularmente los HC (hidrocarburos).

Conclusiones

- En los motores de dos tiempos no hay válvulas de admisión, si no lumbreras en la parte media del cilindro.

- Los motores pueden ser de carrera corta, largo o motores cuadrados.- En un motor carrera corta dispone de una cámara de combustión poco compacta, es

decir, con una relación superficie volumen muy elevada, ya que el cilindro es muy ancho.

- Los motores de carrera larga tienen una cámara más compacta y estrecha, y por tanto sus pérdidas de calor son menores.

Bibliografía[1]

Jóvaj, M. S. (1982). Motores de automóvil. Moscú: MIR.

[2]http://tecnologia-lcp.orgfree.com/Documentos/MOTOR%20DE%20DOS%20TIEMPOS.pdf

[3]http://kimerius.com/app/download/5783856817/Motores+de+combusti%C3%B3n+interna

[4]http://www.academia.edu/10128685/19-relacion_de_compresion-cilindrada

[5]http://revistamotor.eu/index.php/de-calle/mecanica/1020-importancia-de-la-relacion-carrera-diametro