¿Qué son los motores de dos tiempos?
Los motores de combustión interna (CI) de dos tiempos se utilizan ampliamente en todo el mundo cuando se necesita un motor sencillo y robusto con una alta relación potencia-peso. Este tipo de motor generalmente funciona con gasolina (motor de encendido por chispa) y se emplea en aplicaciones pequeñas, como cortadoras de césped, motocicletas, sopladores de hojas, etc. Los motores de dos tiempos requieren solo dos movimientos por ciclo de combustión, mientras que los motores de cuatro tiempos requieren cuatro movimientos por ciclo de combustión.
Pequeño Motor de Dos Tiempos
Es bueno saber - un motor de dos tiempos también se conoce como 'motor 2 tiempos', o 'motor de 2 tiempos', pero las variaciones de ortografía significan lo mismo. Del mismo modo, un 'motor de cuatro tiempos', también se escribe 'motor 4 tiempos' o 'cuatro tiempos'.
Es bueno saber - los motores de gasolina son motores de encendido por chispa (una chispa de una bujía enciende la mezcla de aire/combustible dentro del cilindro). Los motores diésel son motores de encendido por compresión (la mezcla de aire/combustible se comprime y se enciende debido a la alta temperatura dentro del cilindro).
Partes del Motor de Dos Tiempos
Un motor de dos tiempos consta de las siguientes partes:
- Puerto de Admisión de Mezcla de Aire y Combustible – la mezcla de aire y combustible se introduce en el cárter a través del puerto de admisión. Una válvula de lengüeta instalada dentro del puerto de admisión actúa como una válvula de retención (válvula unidireccional) para controlar el flujo de la mezcla de aire y combustible.
- Puerto de Transferencia – la mezcla de aire y combustible comprimida se transfiere del cárter al espacio de combustión a través del puerto de transferencia.
- Puerto de Escape – los gases de escape se descargan del espacio de combustión a través del puerto de escape.
Componentes del Motor de Dos Tiempos
- Cárter – alberga las partes internas del motor. La mezcla de aire y combustible se comprime dentro del cárter antes de entrar en el puerto de transferencia.
- Pistón – se desplaza entre punto muerto superior (PMS) y punto muerto inferior (PMI) de manera lineal. Una fina película de aceite entre los anillos del pistón y el revestimiento del cilindro separa el espacio de combustión del cárter.
PMS y PMI Mostrados
- Revestimiento del Cilindro – donde ocurre la combustión. El revestimiento del cilindro también se conoce como la cámara de combustión.
Revestimiento del Cilindro de Motor de Cuatro Tiempos
- Bujía – utilizada para encender la mezcla de aire y combustible. Los motores de gasolina emplean bujías y se conocen como motores de encendido por chispa. Los motores diésel no emplean bujías y se conocen como motores de encendido por compresión.
Bujía
- Cigüeñal – un eje utilizado para convertir el movimiento lineal alternativo del pistón en movimiento rotatorio.
Cigüeñal con Etiquetas
- Contrapeso del Cigüeñal – utilizado para almacenar energía y reducir la vibración del motor.
- Biela – conecta el pistón al cigüeñal. Específicamente, no hay conexión directa entre la biela y el cigüeñal porque cojinetes de metal liso y aceite de lubricación separan los dos componentes. La biela también se conoce como conrod.
Lubricación del Cigüeñal y Biela
- Bulón del Pistón – conecta la biela al pistón. El bulón del pistón también se conoce como pasador del pistón.
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¿Cómo funcionan los motores de combustión interna (CI)?
Los motores de cuatro tiempos y dos tiempos son ambos tipos de motores de combustión interna (CI). Todos los motores CI deben completar cuatro etapas principales para completar un ciclo completo de combustión (ciclo de potencia). Estas etapas son:
- Admisión
- Compresión
- Encendido (Potencia)
- Escape
Las etapas anteriores también se conocen a veces como:
- Aspirar
- Comprimir
- Explosión
- Expulsar
Los motores de cuatro tiempos requieren un ciclo completo (movimiento completo entre PMS y PMI, o PMI y PMS) por etapa. Los motores de dos tiempos completan varias etapas por ciclo.
¿Cómo funcionan los motores de dos tiempos?
El siguiente video es un extracto de nuestro Curso de Video Online sobre los Fundamentos de los Motores de Combustión Interna.
Etapa de Admisión
Cuando el pistón se acerca al punto muerto inferior (PMI), comprime la mezcla de aire y combustible dentro del cárter y se descubre el puerto de transferencia. Tan pronto como se descubre el puerto de transferencia, la mezcla de aire y combustible comprimida fluye desde el cárter hacia el espacio de combustión.
El pistón luego comienza a moverse hacia el punto muerto superior (PMS) y cubre el puerto de transferencia mientras también descubre el puerto de entrada del cárter; la mezcla de aire y combustible comienza a fluir desde el puerto de entrada descubierto hacia el cárter.
Etapa de Admisión del Motor de Dos Tiempos
Etapa de Compresión
El pistón continúa moviéndose hacia el PMS y cubre el puerto de escape. La mezcla de aire y combustible dentro del espacio de combustión se comprime por el pistón a medida que se mueve hacia el PMS. Tanto la temperatura como la presión dentro del espacio de combustión aumentan significativamente durante esta etapa.
Etapa de Compresión del Motor de Dos Tiempos
Etapa de Encendido
Poco antes del PMS, una chispa de una bujía enciende la mezcla de aire y combustible. Se produce la ignición y un rápido aumento de presión y temperatura fuerza al pistón de regreso hacia el PMI.
Etapa de Encendido del Motor de Dos Tiempos
Etapa de Escape
Cuando el pistón se mueve hacia el PMI, ocurren dos cosas. Primero, se descubre el puerto de escape y los gases de escape se descargan del espacio de combustión. Segundo, el movimiento del pistón hacia el PMI comprime la mezcla de aire y combustible dentro del cárter.
El pistón se acerca al PMI y se descubre el puerto de transferencia; la mezcla de aire y combustible comprimida entra en el espacio de combustión y el ciclo comienza de nuevo.
Etapa de Escape del Motor de Dos Tiempos
El siguiente video muestra el ciclo de combustión de dos tiempos en detalle:
Aplicaciones Típicas del Motor de Dos Tiempos
- Motocicletas
- Cortadoras de Césped
- Motores Fuera de Borda para Barcos
- Sopladores de Hojas
Aunque los motores de dos tiempos se utilizan principalmente para aplicaciones de motores pequeños, vale la pena señalar que los motores de dos tiempos también son los motores más grandes del mundo. Estos grandes motores de dos tiempos se utilizan en buques de la marina mercante y pueden pesar varios miles de toneladas.
Gran Motor de Dos Tiempos (pistón colgando de una grúa)
Ventajas del Motor de Dos Tiempos
- El motor de dos tiempos tiene considerablemente menos partes (25-50% menos partes) que un motor de cuatro tiempos.
- La reducción de partes le da al motor un diseño mucho más simple que un motor de cuatro tiempos.
- El peso de un motor de dos tiempos es mucho menor que el de un motor de cuatro tiempos.
- Debido a la reducción de peso, el motor de dos tiempos tiene una mayor relación potencia-peso que un motor de cuatro tiempos.
Desventajas del Motor de Dos Tiempos
- El diseño más simple del motor también lleva a una reducción en la eficiencia en comparación con un motor de cuatro tiempos.
- Los motores de dos tiempos son generalmente más ruidosos que los motores de cuatro tiempos.
¿Por qué los motores de dos tiempos son más ligeros que los motores de cuatro tiempos?
El cárter está lleno de gasolina, aire y aceite, por lo que no hay necesidad de bombas de aceite lubricante adicionales, tuberías o filtros. Tampoco hay necesidad de bombas de agua de refrigeración porque no hay pasajes de refrigerante en la culata (no hay sistema de agua de refrigeración). El diseño del motor de dos tiempos tampoco requiere varillas de empuje o válvulas de escape, etc., todo esto lleva a una gran reducción de peso en comparación con un motor de cuatro tiempos.
¿Por qué los motores de dos tiempos son menos eficientes que los motores de cuatro tiempos?
Los motores de cuatro tiempos tienen más partes del motor y pueden controlar mejor cuándo las válvulas de admisión y las válvulas de escape se abren y cierran. Controlar el tiempo de las válvulas permite extraer la máxima cantidad de energía de la etapa de potencia antes de que ocurra la etapa de escape; esto da un aumento general en la eficiencia del motor.
El tiempo de inyección de combustible puede controlarse más estrictamente con un motor de cuatro tiempos en comparación con un motor de dos tiempos. La cantidad y duración de la inyección pueden controlarse utilizando un árbol de levas o un sistema de riel común, lo que nuevamente lleva a un aumento en la eficiencia del motor.
Componentes del Modelo 3D
Este modelo 3D muestra todos los componentes principales asociados con un típico motor pequeño de dos tiempos, que incluyen:
- Pistón
- Bujía
- Revestimiento del Cilindro
- Cárter
- Contrapeso del Cigüeñal
- Varilla del Pistón
- Bulón del Pistón
- Aletas del Intercambiador de Calor
- Puerto de Transferencia
- Puerto de Admisión de Aire y Combustible
- Puerto de Escape
Recursos Adicionales
http://www.animatedengines.com/twostroke.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_dos_tiempos
https://ciencia.howstuffworks.com/transporte/motores-equipos/dos-tiempos1.htm