CICLOS DE LOS MOTORES DE 2 Y 4 TIEMPOS

Vm = 2Sn / 60000

RESUMEN

Ciclo 2T

Ciclo 4T

MOTOR 2T

MOTOR 2T

El motor 2T, realiza la admisión, compresión, expansión y escape en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Existe en ciclo Otto como en ciclo Diesel.

Se diferencia del motor de 4T, en el que éste realiza los cuatro tiempos en dos revoluciones del cigüeñal.

MOTOR 2T

• Lo común para los motores 2T es el uso de la mezcla fresca ó aire para expulsar los gases de combustión del cilindro, llamado “barrido”, por diferentes procedimientos.

• En la pared del cilindro 4, lleva tres lumbreras, de admisión 7, de barrido 2 y de escape 6, el cárter 9 (caja de cigüeñal) está aislado de la atmósfera. La lumbrera de admisión 7 está unida al carburador 8; la lumbrera de barrido 2, comunica a través del canal 1 con el cárter 9 del motor.

MOTOR 2T• El pistón 3 sube del p.m.i. al p.m.s. cerrando al principio de la carrera la

lumbrera de barrido 2 y luego la de escape 6.• Comienza la compresión de la mezcla carburante.• En este lapso en la caja de cigüeñal 9 se crea una depresión.• Tan pronto como la falda del pistón abra la lumbrera de admisión 7 a través

de ella se aspira al cárter la mezcla carburante procedente del carburador 8.• Cuando el pistón se encuentra próximo al p.m.s. la mezcla de trabajo

comprimida se inflama por la chispa eléctrica de la bujía 5. Al quemarse la mezcla, la presión de los gases crece bruscamente.

MOTOR 2T

• Bajo la presión de los gases, el pistón baja al p.m.i.• En el cilindro ocurre la expansión de los gases.• Tan pronto como el pistón cierre la lumbrera de admisión 7, en el cárter 9

comenzará la compresión de la mezcla antes suministrada.• Al final de la carrera, el pistón abre la lumbrera de escape 6 y la lumbrera de

barrido 2. A través de la lumbrera de escape abierta, los gases de desecho salen a gran velocidad a la atmósfera-

• La presión en el cilindro baja rápidamente.

MOTOR 2T• Para el instante en que se abre la lumbrera de barrido, la presión de la mezcla

carburante comprimida en la caja del cigüeñal, será más alta que la de los gases quemados en el cilindro. Por eso la mezcla carburante de la caja del cigüeñal entra por el canal 1 en el cilindro y llenándolo expulsa los restos de los gases de desecho a través de la lumbrera de escape.

• El ciclo de trabajo del motor diesel 2T transcurre análogamente al de carburador, diferenciándose en que al cilindro no llega la mezcla carburante, sino el aire.

• Para asegurar una buena purga y llenado del cilindro, la mayoría de motores diesel 2T llevan bombas de barrido especiales.

LUMBRERA:

Al llegar al p.m.i ya no podemos aprovechar más la energía de los gases. Además, por estar ya quemados, no sirven para repetir con ellos otra vez una compresión.

El orificio en la pared del cilindro, se denomina lumbrera, para eliminar los gases, efectuándose fácilmente, pues hay mayor presión que la atmósfera. Los residuos de la combustión, conviene barrerlos y sustituirlos por gases frescos y nuevos, compuestos por aire y combustible. Esto se consigue abriendo otra lumbrera que comunique con un depósito donde se tiene preparada mezcla fresca a presión. Entra por sí misma y desplaza a los gases residuales expulsándolos por la lumbrera de escape. Esto es lo que se llama barrido.Hay que orientar bien las lumbreras para evitar que la mezcla fresca se pierda por el escape, sin empujar primero a los gases residuales. Por ello, algunos émbolos poseen una pared deflectora para tratar de evitarlo. En la actualidad esto se consigue orientando lumbreras laterales en sentido contrario al de salida de los gases.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS MOTOR 2T

• Ventajas El motor de dos tiempos no requiere de válvulas siendo más liviano y de

construcción sencilla. Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, desarrolla más

potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular. No almacena lubricante. Son motores más ligeros y necesitan de menor mantenimiento, debido al

menor número de piezas que los componen.

• Desventajas El motor 2T es altamente contaminante ya que en su combustión se quema

aceite continuamente, y nunca termina de quemarse la mezcla en su totalidad.

Al no quemarse la mezcla en su totalidad en el interior de la c.c. y debido al barrido de los gases de escape mediante la admisión de mezcla, no se aprovecha completamente todo el combustible utilizado generando un rendimiento menor.

Al ser un motor con mayor régimen de giro, sufre un mayor desgaste que el 4T.

Son menos eficientes económicamente que los motores 4T, debido al consumo de aceite y combustible.

MOTOR 4T

MOTOR DE 4T

El motor 4T tanto de ciclo Otto como ciclo diesel, precisa de cuatro carreras del pistón (dos vueltas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico de combustión. Estos cuatro tiempos son:

MECH

MEC

MOTOR 4T

• Primer tiempo ó admisión: en el descenso del pistón aspira la mezcla a-c en los MECH o el aire en MEC. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.

• Segundo tiempo ó compresión: la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. El cigüeñal gira 180º y ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.

• Tercer tiempo ó expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los MECH salta la chispa en la bujía provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los MEC, se inyecta combustible pulverizado autoinflamándose por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.

• Cuarto tiempo ó escape: el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al p.m.s. se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo.

CICLO REAL 4T

Pérdidas de calor : son importantes; al estar el cilindro refrigerado para el buen funcionamiento del motor, una parte del calor se trasmite a las paredes.

Tiempo de apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape : para mejorar el llenado y vaciado del cilindro, las válvulas de admisión y escape se abren con anticipación lo que provoca pérdida de trabajo útil.

Combustión no instantánea : si el encendido fuese en el p.m.s.la combustión ocurriría mientras se aleja de dicho punto perdiendo trabajo, por ello se anticipa la combustión cuando el pistón está cerca al p.m.s. redondeando la isocora con menor pérdida de trabajo útil.

Pérdidas por bombeo : en teoría la admisión y escape ocurren a presión cte. Pero existe rozamiento lo que provoca pérdida energética.

Ciclo real es el que refleja las condiciones efectivas de funcionamiento de un motor y cuando se representa en un diagrama P- V, se denomina diagrama indicado.Las diferencias entre el ciclo teórico y el ciclo real están causadas por :

AAA : Al abrir antes de llegar al p.m.s. se evita el estrangulamiento de la mezcla.

RCA : Al cerrar después que el pistón llegó al p.m.i. consigue que siga entrando mezcla al cilindro debido a la inercia.

AAE : Consigue que la presión interna baje antes evitando el estrangulamiento a la salida y la pérdida de energía necesaria para el barrido de los gases.

RCE : Consigue una mejor evacuación de los gases debido a la succión provocada por la alta velocidad de los gases de escape, evitando que parte de los gases queden en el cilindro impidiendo la entrada de mezcla fresca.

AE : Compensa el tiempo necesario para que al final de la combustión el movimiento del pistón en su fase de trabajo sea mínimo.

VARIACIONES DE APERTURA Y CIERRE DE VALVULAS, ADELANTO DE ENCENDIDO

Para conseguir que el ciclo real se acerque al teórico se adelanta y retrasa el comienzo y fin de entrada y salida de fluido al cilindro, para conseguir mejor llenado y evacuación, así como adelantar el encendido para compensar el tiempo para la combustión.

EJEMPLOS

VARIACIONES DE APERTURA Y CIERRE DE VALVULAS, ADELANTO DE ENCENDIDO

El cruce de válvulas ó solapo es el período en que las válvulas de admisión y escape están simultáneamente abiertasDebido a la velocidad de los gases de escape se crea una succión que facilita el ingresa de mezcla fresca y barre los gases residuales.Se beneficia el rendimiento del motor ya que elimina mejor los residuos de gases quemados y hace que la nueva mezcla sea lo más pura posible.El reglaje depende del fabricante.

AAA RCA AAE RCE AE

10-30º 40-60º 40-60º 5-30º 10-40º

VENTAJAS Y DESVENTAJAS MOTOR 4T• VENTAJAS:

El uso de combustibles líquidos, de gran poder calorífico, proporciona elevadas potencias y amplia autonomía, la gasolina en los motores Otto y diesel en los motores Diesel, aunque también se usan combustibles gaseosos.

Rendimientos aceptables, aunque raramente sobrepasan el 50%

Amplio campo de potencias, que permite su empleo en la alimentación de máquinas manuales pequeñas así como grandes motores marinos.

• DESVENTAJAS:

Los combustibles empleados son derivados del petróleo ( recurso no renovable.

Contaminación. Los gases de la combustión son los responsables de la contaminación en las ciudades (efecto invernadero y cambio climático)

DIFERENCIAS Y COMPARACION

DE MOTORES 2T Y 4T

DIFERENCIAS ENTRE MOTORES DE 2T Y 4T

El motor 2T se diferencia en su CONSTRUCCIÓN, del motor 4T en lo siguiente :

• Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor 4T, en el que únicamente esta activa la cara superior.

• La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de lumbreras (orificios situados en el cilindro). Carece de válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores 4T. 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 está sellado y cumple la función de cámara de

precompresión. En el motor 4T, el cárter sirve de depósito de lubricante.

• La lubricación en el motor 4T se efectúa mediante el cárter, en el motor 2T se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y 5 %.

COMPARACION MOTOR 2T Y 4T

• La potencia del motor 2T a bajas rpm supera al motor 4T, pero al aumentar la velocidad comienza a disminuir dicha superioridad

• El funcionamiento del motor 2T es más uniforme, permite instalar una volante más ligera.

• La construcción y empleo del motor 2T es más sencillo, no tiene mecanismo de distribución de gases.

• Económicamente el motor 2T es menos efectivo, debido a una purga menos perfecta del cilindro al expulsar los productos de combustión y pérdida de potencia al accionar la bomba de barrido, sobre todo en motores de carburador

GRACIASMotores en versiones de 6 a 14 cilindros, en línea. Diseñados para los buques portacontenedores de gran tamaño.El diámetro del cilindro es 38 “Cada cilindro desplaza 111.143 centímetros cúbicos (1820 litros) y produce 7780 caballos de fuerza. El desplazamiento total asciende a 1.556.002 centímetros cúbicos (25.480 litros) de la versión de catorce cilindros.