Técnica

Motores 2T: Funcionamiento básico

En un motor de dos tiempos se realizan las cuatro fases del ciclo termodinámico (que vimos en este artículo) en un sólo giro de cigüeñal, o lo que es lo mismo en una única carrera ascendente y otra descendente del pistón.



ezgif.com-gif-maker-2-stroke.gifLa principal ventaja de este tipo de motores es que, dado que la fase de explosión tiene lugar con cada vuelta de cigüeñal la potencia es muy superior a la obtenida en motores de cuatro tiempos, donde la fase de explosión (que recordemos, es la única en la que se obtiene trabajo) tiene lugar únicamente una vez cada dos vueltas de cigüeñal. Estos motores son además mucho más simples, con sólo tres piezas móviles, que son el pistón, la biela y el cigüeñal.

Su mayor desventaja frente a los motores de 4 tiempos es la enorme cantidad de sustancias contaminantes que se emiten, por dos factores:

  • Por su diseño, el lubricante de estos motores tiene que estar mezclado con el combustible, por lo que una vez quemado forma parte de los gases de escape.
  • Parte de la mezcla sale por el escape sin quemarse.

También tienen como desventaja una peor lubricación, que se traduce en menor fiabilidad y operaciones rutinarias de mantenimiento impensables en motores de 4 tiempos, como el cambio de pistones.

Para conseguir condensar dos fases en cada carrera del pistón (admisión y compresión en la carrera ascendente, explosión y escape en la descendente), se aprovecha el cárter y la parte inferior del pistón.

El pistón realiza una función de bombeo tanto en su parte superior, comprimiendo la mezcla, como en su parte inferior, impulsando la mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión. Para conseguir una eficiencia óptima tanto el cárter como la cámara de combustión deben ser tan herméticos como sea posible.

Para que el bombeo sea efectivo es también necesario que el volumen del cárter sea lo mas ajustado posible, de modo que el volumen desplazado por el pistón en su carrera descendente impulse a la mezcla hacia la cámara de combustión sin pérdidas excesivas de presión. Por ello el cigüeñal se diseña con contrapesos circulares tan homogéneos como sea posible.

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Generalmente los ciclos de este tipo de motores se explican en un orden diferente a como vamos a ver, pero me parece más sencillo entender el proceso si comenzamos viendo qué pasa en el motor durante la carrera descendente del pistón, inmediatamente después de haberse producido la explosión del ciclo anterior.


descendente.png

Este proceso comienza con el pistón situado en el punto muerto superior. La bujía acaba de producir la chispa y la mezcla explota expandiéndose violentamente e impulsando con fuerza al pistón hacia abajo. A su vez, como el cárter es una cámara estanca, la mezcla (que entró en el cárter desde el carburador en el ciclo anterior) se comprime con el descenso del pistón.

En su descenso el pistón abre la ventana de escape, permitiendo que los gases abandonen la cámara de expansión y poco después abre el tránsfer de carga, que permite que la mezcla comprimida en el cárter debido al movimiento descendente del pistón acceda a la cámara de combustión.


ascendente.pngDurante la carrera ascendente, el pistón crea un vacío por debajo de él que facilita la aspiración de la mezcla procedente del carburador hacia el cárter, succionándose por ello la mezcla una vez que la ventana de admisión queda abierta. Simultáneamente la mezcla que pasó a la cámara de combustión en el ciclo anterior a través del tránsfer de carga se comprime en la cámara de combustión.

El motor puede realizar la admisión de dos formas diferentes, o bien es el pistón el que abre la válvula de admisión, o esta válvula se abre cuando la presión en el interior del cárter es inferior a la presión atmosférica, permitiendo a la mezcla acceder al cárter. En este segundo caso, generalmente la válvula consiste en unas láminas de material flexible como las de la imagen inferior.


laminas.jpg

La distribución en el plano horizontal de las aberturas del cilindro más habitual tiene la ventana de admisión en la posición diametralmente opuesta a la ventana de escape. Normalmente el cilindro dispone de más de un tránsfer de carga, y éstos se sitúan a 90º de cada una de las ventanas.

En el plano vertical la ventana de escape es la abertura del cilindro más próxima al borde superior, un poco más abajo encontraremos los transfers de carga y la abertura más cercana al cárter será la ventana de  admisión.

En el próximo artículo veremos como tratar de optimizar las fases de admisión y escape en los motores de dos tiempos y veremos el por qué de la panza en los escapes de estos motores.

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