Motor de 2 tiempos

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El motor de dos tiempos, junto con el motor de cuatro tiempos son los motores de combustión interna mas utilizados. Las cuatro fases del ciclo termodinámico (admisión – compresión – explosión o combustión – escape) las realiza en solo dos tiempos. Llamamos tiempo al movimiento lineal del pistón, es decir el movimiento del punto superior al inferior y viceversa.

Aunque el funcionamiento de un motor de dos tiempos sea más complejo de explicar que uno de cuatro tiempos, es mucho mas sencillo.

En un motor de dos tiempos cada vuelta de cigüeñal se produce una explosión mientras que en un motor de cuatro tiempos es cada dos vueltas. La principal diferencia con los cuatro tiempos en estos motores de dos tiempos es que el propio pistón con su movimiento el que abre y cierra las lumbreras (válvulas). De esta manera estos motores carecen de sistema de distribución.

Los motores de dos tiempos producen mayor potencia a igualdad de cilindrada que los motores de cuatro tiempos. Al ser motores mas ligeros, potentes y fiables se montan en ciclomotores, y motos de campo como; motos de enduro, de trial o de motocross. Estos motores se lubrican mediante un aceite que se usa como aditivo en la gasolina, por lo que, debido a temas medioambientales estos motores mas contaminantes se están sustituyendo por los cuatro tiempos.

 

Que es el motor de dos tiempos

Es un motor de combustión interna de pistón cuyo ciclo de trabajo tiene lugar en una revolución de cigüeñal o en dos carreras del pistón. Realiza las cuatro fases termodinámicas de trabajo en dos tiempos. Los motores dos tiempos más frecuentes que existen, son de gasolina, la mezcla de combustible y aire en el cilindro se enciende por una chispa, que por lo general crea una bujía. Aunque también están los de diesel, que difieren porque hay una combustión espontánea del propio combustible inyectado, por la temperatura y presión.

El pistón de este tipo de motores abre y cierra las lumbreras durante su movimiento.

La lubricación en el motor de dos tiempos se realiza mediante aceite disuelto en el combustible. La lubricación por presión circulante, utilizada en motores de cuatro tiempos, no se puede utilizar porque en el ciclo de trabajo se involucra la superficie inferior del pistón.

Al contrario que los motores de cuatro tiempos, estos se deben al  diseño simple y más ligero teniendo a igualdad de cilindrada mayor la potencia específica. Que sean mas potentes es debido al ciclo de trabajo por revolución. La eficiencia es inferior puesto que la compresión y expansión deben ser truncadas a un intercambio de combustible y gases de escape en el mismo espacio de trabajo. Por lo tanto, depende en gran medida de la forma, longitud y diámetro del escape, lo que afecta en gran medida a la admisión de la mezcla de combustión.

En la siguiente animación podemos ver la importancia del diseño del escape en estos motores.

Importancia escape motor dos tiempos
Importancia escape motor dos tiempos

En la actualidad, están en declive no sólo por su menor eficiencia. Esto se debe principalmente por la contaminación, causada por la mezcla de combustible no quemado en el gas de escape y la combustión del aceite lubricante contenido en el combustible.

De todas formas los motores de dos tiempos siguen teniendo los siguientes usos:

  • Generadores de electricidad, en su mayoría motores de gasolina de rendimiento relativamente pequeño.
  • En motocicletas, tales como ciclomotores, scooters, motocicletas clásicas y algunas máquinas de carreras.
  • Motosierras de cadena, cortadoras de cepillo, cortadoras de césped y maquinas similares.

El ingeniero escocés Dugald Clerk construyó el primer motor de Gasolina de dos tiempos en 1878. El motor que creó  fue el motor de dos tiempos (Gasolina) de combustión interna.

Ventajas

  • Respuesta extremadamente rápida al acelerador.
  • Gran rango de velocidad de rotación.
  • Mayor potencia específica.
  • Diseño más simple.
  • Menor peso.
  • La posibilidad de  funcionamiento en posición opuesta.

Desventajas

  • La combustión no es perfecta
  • Mayor consumo de combustible y aceite
  • Más ruidoso
  • Desgaste de las partes del motor mas rápido.

Historia del motor de dos tiempos

El primer comercial de dos tiempos motor de compresión de cilindro se atribuye al ingeniero escocés que Dugald Clerk, que patentó su diseño en 1881. Sin embargo, ese primer motor dos tiempos tenía un cilindro de carga separado. El motor con el cárter excavado, que emplea el área debajo del pistón como una bomba de carga, se acredita al inglés Joseph Day.
El 31 de diciembre de 1878, el inventor alemán Karl Benz produjo un motor de gas de dos tiempos, por lo que recibió una patente en 1879 en Alemania. El primer motor de dos tiempos verdaderamente práctico se atribuye al hombre de Yorkshireman Alfred Angas Scott, que comenzó a producir dos cilindros de motocicletas refrigeradas por agua en 1908.

En la actualidad, las versiones de gasolina con encendido por chispa son particularmente útiles en aplicaciones livianas o portátiles como sierras de cadena y motocicletas.
Y no solo en aplicaciones ligeras, cuando el peso y el tamaño no son un problema, las características de alta eficiencia termodinámica lo hace ideal para motores diesel de encendido por compresión que operan en aplicaciones grandes. Estos motores dos tiempos diesel son, por ejemplo, la propulsión marina, las locomotoras ferroviarias y la generación de electricidad. En un motor de dos tiempos, la transferencia de calor del motor al sistema de enfriamiento es menor que en uno de cuatro tiempos, lo que significa que los motores de dos tiempos pueden ser más eficientes.

Partes motor dos tiempos

Cantidad de máquinas para su uso al aire libre como motosierras o sopladores además de scooters utilizan motores dos tiempos.

Su construcción es más simple que un motor cuatro tiempos, vamos a ver cuál es la función de las partes. Para así, obtener una mejor comprensión de cómo funciona el motor en su conjunto.

Al igual que otros tipos de motores, un motor de dos tiempos tiene un cárter que rodea y protege todas las demás partes del motor. En el interior, tiene un cigüeñal, el cilindro, una biela y un pistón. También tiene una lumbrera de admisión, otra de escape, además la cámara de combustión, donde se produce la energía. que mueve lo que el motor está alimentando.

Partes del motor dos tiempos:

  • Cilindro
  • Biela
  • Cigüeñal
  • Cilindro
  • Cárter
  • Culata
  • Bujía
  • Carburador
  • Sistema encendido

Puedes hacer clic para ver todas las piezas del motor. Aún así, vamos a hacer un resumen de las tres partes fundamentales de los motores 2 tiempos.

Pistón

El pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo en el interior del cilindro. A través de la biela se conecta al cigüeñal. Se forma un vacío en su carrera ascendente, arrastrando aire y combustible hacia el cárter. A través de la válvula de láminas esa mezcla no puede salir del cárter. Cuando el pistón llega a la parte superior, la bujía enciende la mezcla, y envía el pistón hacia abajo.

Biela

La biela se conecta al cigüeñal en un extremo y al pistón en el otro. Traduce el movimiento del pistón, que se mueve hacia arriba y hacia abajo, al cigüeñal.

Cigüeñal

El cigüeñal en un motor de dos tiempos gira, por el movimiento del pistón por medio de la biela. Estas tres partes son las únicas que se mueven en un motor de dos tiempos. Toda la energía producida es un resultado directo de la acción de estas tres partes móviles.

Funcionamiento motor de dos tiempos

Motor 2 tiempos funcionamiento
Motor 2 tiempos funcionamiento

Los motores de dos tiempos son muy sencillos, el pistón con su movimiento lineal por el cilindro actúa como válvula cubriendo o descubriendo las lumbreras. De esta forma no necesitamos válvulas para controlar las fases del motor. Estos motores son muy simples mecánicamente. Carecen de sistema de distribución, completando el ciclo termodinámico en solo dos movimientos del pistón.

Admisión – Compresión

El pistón se desplaza desde el punto muerto inferior al punto muerto superior. La admisión y compresión se realizan al mismo tiempo, por una parte desde el cárter se realiza la admisión de la mezcla de combustible, aceite y aire. Mientras esto sucede, en la parte superior, el pistón se encarga de comprimir la mezcla. El tiempo de admisión – compresión nos deja la mezcla comprimida al máximo y lista para la explosión.

Admisión Compresión motor dos tiempos
Admisión Compresión motor dos tiempos
  • Al empezar el tiempo de admisión todas las lumbreras están abiertas.

  • El pistón absorbe la mezcla hacia el interior del cárter, esta parte se llama cámara de precompresión.

  • En el movimiento al punto muerto superior el pistón cierra las lumbreras comenzando en ese momento la compresión.

  • El pistón finaliza el tiempo de compresión dejando la mezcla en la cámara de combustión de la culata.

Explosión – Escape

El pistón se desplaza desde el punto muerto superior al punto muerto inferior. Este tiempo comienza cuando la bujía genera la chispa eléctrica que hace detonar la mezcla previamente comprimida. La energía generada por esta explosión hace que el volumen de los gases aumenten y finalmente mover el pistón hacia el punto muerto inferior. En el movimiento descendente del pistón, se descubre la lumbrera de escape, permitiendo que los gases de la explosión salgan del motor.

Pero hay más, se abre la lumbrera de transferencia volviendo a entrar mezcla nueva y al bajar transfiere la mezcla del cárter al cilindro.

En este tiempo es el único momento que el pistón a través de la biela transmite el movimiento alternativo al cigüeñal en forma de movimiento rotativo. El tiempo de explosión – escape nos deja la mezcla explotada y los gases saliendo del motor.

Explosión Escape motor dos tiempos
Explosión Escape motor dos tiempos
  • El avance de encendido hace que comience el tiempo de explosión.

  • El frente de llama y la expansión de los gases empujan al pistón en su único tiempo de trabajo.

  • En el movimiento al punto muerto inferior el pistón abre la lumbrera de escape, liberando los gases de la explosión.

  • La nueva mezcla fresca se va precomprimiendo en el cárter.

  • Al llegar al punto muerto inferior los gases de la explosión continúan saliendo por el escape debido a inercias.

  • El escape es una parte fundamental para el correcto funcionamiento de estos motores puesto que debe mantener compresión a la vez que evacua rápidamente los gases quemados.

 

Restricciones motor dos tiempos

Para los vehículos de dos ruedas es válida la norma de emisiones Euro 4 a partir de enero de 2016, independientemente de si el vehículo está equipado con un motor de dos tiempos o cuatro tiempos. La introducción de esta norma llevó a la terminación generalizada de la evolución de los motores de dos tiempos en las pequeñas motocicletas (anteriormente para ellos la norma a aplicar fue Euro 2). Ya, un estándar de Euro 3 no era factible para los motores de dos tiempos.

La última motocicleta con motor de dos tiempos mayor de 150 cm3 destinada a funcionar en carreteras públicas fue la Aprilia RS 250, que se fabricó hasta 2002. Estaba equipada con un motor dos tiempos de 249 cm3  de volumen y una potencia de 40kW (se trataba de un nuevo diseño del motor Suzuki RGV 250 Gamma). Solo hay una excepción: en el año 2013 KTM produjo la Freeride 250 R, que tiene una versión de carretera de un motor de dos tiempos, limitada a 7 cv (5 kW), para cumplir con la norma Euro 3.

Las pequeñas motocicletas (con una capacidad de hasta 50 cm3) todavía cumplen la norma para hidrocarburos y oxigenación de nitrógeno, aplicable a los turismos. Scooters con motores dos tiempos (con una capacidad de hasta 50 cm3) siguen debido a que sus emisiones son la alternativa para cumplir la norma.

Estas restricciones cumplen un  papel importante sobre la contaminación del aire en muchas grandes ciudades.

Si deseas saber mas sobre las normativas Euro, puedes visitar esta página.

Preguntas y respuestas

¿Cuáles son los motores de dos tiempos?

Son los motores que realizan el ciclo termodinámico en dos vueltas de cigüeñal.

¿Cuál es la diferencia de un motor de 2 y 4 tiempos?

En los motores de dos tiempos el pistón abre y cierra las lumbreras.

¿Cuál es la diferencia entre una moto 2t y 4t?

Las de dos tiempos producen mas potencia a igualdad de cilindrada. Es necesario realizar la mezcla de aceite en combustible. Sus escapes tienen una panza.

¿Qué son las lumbreras en un motor de 2 tiempos?

Son las aberturas que tiene el cilindro de los motores dos tiempos para realizar la admisión y el escape de gases.

¿Cuántos tiempos tiene un motor?

Admisión, compresión, explosión y escape.

¿Quien fue el inventor del motor de dos tiempos?

Dugald Clerk


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