Buscar en diccionario

Buscar por letra
Cerrar teclado

DOS TIEMPOS - Definición - Significado

La concepción del ciclo por Clerk • Los motivos por los que no ha tenido éxito en el sector automovilístico • Su funcionamiento • Tipos de válvulas en los motores • Los sistemas fundamentales de barrido

Un motor alternativo de combustión interna, en el cual el ciclo completo de trabajo se realiza en 2 carreras del pistón, es decir, en una sola vuelta del cigüeñal, se define como motor de dos tiempos. Ésta es precisamente la característica esencial que lo distingue del motor de cuatro tiempos, el cual realiza 4 carreras del pistón para completar el ciclo de trabajo, correspondiendo a cada carrera las 4 fases de: admisión, compresión, explosión y escape.

Sin embargo, la distinción entre los 2 motores es puramente convencional puesto que, mientras en el motor de cuatro tiempos las fases del ciclo se realizan todas en el cilindro, en el motor de dos tiempos interviene un sistema de bombeo independiente para la realización de la fase de admisión. La definición, aceptada universalmente de esta forma, es válida también cuando se utiliza para la fase de admisión el efecto de bombeo producido por el movimiento del pistón en el cárter.

La ausencia de las válvulas, para el control de la admisión y del escape de los gases del cilindro, no puede considerarse una característica especial del motor de dos tiempos, en contraposición a una opinión bastante difundida. Efectivamente, en los primeros treinta años de este siglo eran muchos los motores de dos tiempos que poseían válvulas automáticas o accionadas, utilizadas por lo general para la introducción de la carga fresca en el cilindro, sobre todo en los grandes motores Diesel marinos. Las dificultades de conseguir una perfecta realización de cada una de las fases del ciclo de trabajo, en el motor de dos tiempos, derivan esencialmente del hecho de que el escape de los gases residuales de la combustión y la admisión de la carga de gases frescos en el cilindro se efectúan al mismo tiempo y también de la duración limitada de estas mismas fases.

Por otra parte, la falta de una carrera del pistón destinada a la evacuación de los gases residuales de la combustión determina una situación donde los mismos gases frescos, al penetrar en el cilindro con una sobrepresión apropiada, deben efectuar una acción de barrido, muy influida por el régimen de presión que se produce en el colector de escape, el cual durante dicho barrido se encuentra en comunicación con el cilindro.

Hace tiempo se propusieron y, en algunos casos, se llevaron a cabo numerosas soluciones con el fin de crear una separación más neta entre los fluidos en esta fase, para mejorar la eficacia y evitar los peligros de mezclado; pero la complejidad de los sistemas propuestos anulaba las ventajas fundamentales del motor de dos tiempos, la sencillez de construcción y la consiguiente economía de ésta, sin que por otra parte fuese resuelto completamente el problema.

En su concepción definitiva, el motor de dos tiempos casi nunca utiliza válvulas para el control de la admisión y del escape de los gases del cilindro; la distribución la realiza el propio pistón que, al final de su carrera descendente, destapa 2 o más lumbreras que posee el cilindro, a través de las cuales pasan los gases. La admisión y la precompresión necesaria de la mezcla fresca para el barrido se realizan en el cárter del motor, que es hermético, donde la cara inferior del pistón en movimiento crea la variación de volumen necesaria. En los motores grandes, sobre todo en los pluricilíndricos y en los de ciclo de Diesel, el barrido lo efectúa con frecuencia un compresor especial, exterior al motor.

En su realización práctica, el motor de dos tiempos posee una historia bastante incierta. Después de la concepción teórica del ciclo, atribuida al británico Clerk en 1879, Karl Benz, trabajando independientemente, intentó alrededor de 1880 la construcción de un motor de gas con la fase de compresión en el cárter. Con probabilidad, fue éste el primer motor de dos tiempos de la historia, pero su funcionamiento inseguro hizo abandonar los estudios.

El bajo régimen de rotación que caracterizaba a los motores hasta el año 1900, representaba una indudable ventaja para los motores de dos tiempos, pero su desarrollo tardó varios años en llevarse a la práctica. Luego las tentativas se multiplicaron, sobre todo en los motores de pequeña cilindrada empleados en las motocicletas. Efectivamente, ya en 1902 aparecieron los primeros modelos equipados con motores de dos tiempos. Sin embargo, en automovilismo fue necesario esperar hasta los años veinte, con las realizaciones de Cozette.

Desarrollo del ciclo

El ciclo completo se desarrolla de la manera siguiente:

Primer tiempo - En la carrera ascendente hacia el punto muerto superior, el pistón cierra en primer lugar las lumbreras de admisión, terminando de este modo la fase de barrido que se estaba realizando con anterioridad y sucesivamente también la fase de escape. Desde este momento se inicia la compresión de la mezcla fresca, que termina con el encendido cerca del punto muerto superior. En el último espacio de la carrera ascendente, el borde inferior del pistón destapa una lumbrera, a través de la cual se introduce en el cárter una nueva carga de mezcla fresca por efecto de la depresión creada al subir el pistón.

Segundo tiempo - El pistón desciende desde el punto muerto superior por la acción de los gases quemados en expansión y, antes de alcanzar el punto muerto inferior, destapa la lumbrera de escape, a través de la cual los gases comienzan a fluir hacia el exterior por efecto de su presión. En su bajada el pistón realiza al mismo tiempo la precompresión de la carga de mezcla fresca, que anteriormente había sido introducida en el cárter, dando a ésta la posibilidad de penetrar en el cilindro y de expulsar los residuos de la combustión precedente, apenas una ulterior fracción de carrera descendente provoque la apertura de las lumbreras de admisión que comunican con el cárter. De esta manera se completa el ciclo, que se repite cada giro completo del cigüeñal.

El motor de dos tiempos, comparado con el de cuatro tiempos, posee una serie de ventajas como son: menor peso, menores dimensiones, mayor sencillez y menos coste de fabricación, dado que no necesita muchos órganos característicos del segundo. No obstante, está en desventaja en cuanto al consumo específico de combustible y de lubricante, en cuanto a la facilidad de regulación de la potencia producida, en cuanto a la regularidad de funcionamiento con cargas bajas y en cuanto a la refrigeración, especialmente cuando se trata de Potencias específicas elevadas.

Además, el intervalo de una sola vuelta del cigüeñal entre las sucesivas fases activas de trabajo determina una gran uniformidad del par motor, característica ésta que permite dividir por la mitad el fraccionamiento de la cilindrada, en comparación con el de cuatro tiempos, a igualdad de fluctuación del par, y reducir el peso del volante de inercia.

Teóricamente (y sólo teóricamente, puesto que los rendimientos son muy distintos), a igualdad de cilindrada y de número de revoluciones, un motor de dos tiempos debería ofrecer una potencia doble que un motor de cuatro tiempos. En la práctica esto se aproxima a la realidad sólo en los grandes motores marinos con compresores de barrido exteriores y con válvulas de admisión. En los motores empleados en motociclismo y automovilismo la cuestión es muy diferente, puesto que en la fase de barrido se pierde una parte de la mezcla fresca, que puede alcanzar incluso el 50%. En la producción en serie, los 2 ciclos son equivalentes en cuanto a potencia específica, mientras que resulta con ligera ventaja el motor de dos tiempos si se hace referencia a la misma cilindrada y al mismo número de revoluciones.

En los motores de competición con cilindradas unitarias muy pequeñas (50 ce), el motor de dos tiempos alcanza potencias específicas de 300 CV/1, dado el elevado número de revoluciones (18.000 rpm y más), pero es un campo incierto y costoso a medida que se aumenta la cilindrada unitaria.

Muchas veces el trabajo necesario para la admisión y para la compresión de la mezcla en el cárter es superior al absorbido en el motor de cuatro tiempos durante la misma fase de admisión, por la contrapresión sobre el pistón de la fase de escape y para el accionamiento de los órganos de la distribución. El grado de carga, es decir, el volumen efectivo de la mezcla introducida con relación a la cilindrada, es generalmente bastante bajo a causa del escaso rendimiento volumétrico de la bomba de barrido, disminuido por grandes espacios nocivos si está situada en el mismo cárter del motor. Además, una parte de la mezcla introducida en el cilindro se escapa, de manera inevitable, a través de la lumbrera de escape durante la fase de barrido, produciendo un ulterior empobrecimiento de la carga fresca. Por último, la fase de explosión, no puede aprovecharse completamente, dada la existencia de las lumbreras en la parte baja del cilindro, cuya altura determina la duración de las fases de barrido y de escape, que es función del régimen de rotación previsto para el motor.

Entre las aplicaciones más interesantes deben recordarse las múltiples unidades motrices del ciclo de Diesel realizadas, principalmente en tiempos pasados, según el ciclo de dos tiempos, en las cuales la inyección del combustible y el excesivo barrido realizado con compresores independientes eran capaces de anular las deficiencias de llenado y los consumos elevados.

Un amplio sector de empleo dentro del campo de los motores pequeños está representado por los motores portátiles utilizados en agricultura. En estos casos, el motor de dos tiempos, además de un peso limitado, presenta la aprecia-ble ventaja de poder funcionar en cualquier posición si está dotado de un carburador adecuado (el motor de cuatro tiempos, al poseer un cárter de aceite, debe mantener una posición fija, aunque no esté en funcionamiento). Otro empleo del motor de dos tiempos es el de fuerabordo para embarcaciones, donde las ventajas del motopropulsor están representadas por la facilidad de instalación y la posibilidad de un transporte fácil.

Por otra parte, el motor de dos tiempos se utiliza actualmente de modo general en los ciclomotores y motocicletas ligeras. También se emplea en motocicletas de cilindradas media y grande.

Los primeros éxitos del motor de dos tiempos datan de los años veinte, es decir, cuando el nivel de la tecnología de construcción y la no disponibilidad de materiales apropiados, hacían bastante difícil la construcción de unidades de cuatro tiempos de cilindrada muy reducida.

En las motocicletas de cilindradas media y grande, en cuya realización intervienen factores que no suelen estar relacionados estrictamente con los costes de construcción o de funcionamiento, la elección del motor de dos o de cuatro tiempos ha estado más influida por la moda del tiempo que por motivos de tipo mecánico. Actualmente puede afirmarse que, en el campo de las dos ruedas para uso turístico, el motor de dos tiempos pierde sus ventajas cuando la cilindrada supera los 580 ce, límite más allá del cual empiezan a prevalecer los aspectos negativos sobre los positivos.

El motor de dos tiempos en el automóvil

En el campo automovilístico, el motor de dos tiempos ha encontrado siempre serias dificultades. Las ventajas económicas derivadas del menor peso del motor de dos tiempos no pueden considerarse requisitos esenciales en el automóvil, puesto que inciden relativamente poco en el coste y en el peso del vehículo completo, en el cual la existencia de estructuras complejas y de un conjunto de órganos mecánicos indispensables desempeñan el papel principal. Para esta aplicación le quedan al motor de dos tiempos las ventajas que se derivan de la uniformidad del par motor y de la elevada elasticidad de marcha, que se traducen en la menor utilización del cambio. Por el contrario, aumentan los factores negativos, puesto que a las desventajas descritas anteriormente deben añadirse otras que se manifiestan en este uso específico, como la irregularidad de marcha al ralentí, los humos del escape y la carencia casi total de la acción frenante del motor en las reducciones de marcha, que se traduce en dificultades y peligros para la conducción, además de una sobrecarga de trabajo para los frenos.

En cuanto al aspecto del gasto energético, debe destacarse que la tendencia constante al aumento de la potencia especifica en los motores para automóviles es desfavorable para el motor de dos tiempos, pues éste, por encima de ciertos límites, consume gasolina en proporción exagerada. En cualquier caso, las curvas características de consumo demuestran que las condiciones óptimas se mantienen en una zona muy estrecha del sector de utilización del motor, fuera de la cual el barrido incompleto y las pérdidas de mezcla fresca en la fase de escape determinan condiciones de funcionamiento desfavorables. Esta situación está en evidente contraposición con la variedad de utilización exigida a un motor que se destina a la auto-propulsión.

Tampoco en el campo de la contaminación atmosférica el motor de dos tiempos parece ventajoso. Las emisiones de los 2 compuestos más contaminantes, el monóxido de carbono y los hidrocarburos incompletamente quemados (los óxidos de nitrógeno no se forman a causa de la más baja temperatura del ciclo), son prácticamente incontrolables en los motores en los que el barrido es efectuado por la carga de mezcla fresca; la situación de los motores de inyección directa de carburante al cilindro, después del cierre de las lumbreras de escape, es claramente superior.

Un factor que influye notablemente sobre la emisión de los hidrocarburos mal quemados en el motor de dos tiempos lo constituye la lubricación, obtenida generalmente con aceite mezclado con el carburante o, de otro modo, del tipo no recuperable. Está claro que este inconveniente podría ser paliado recurriendo a la lubricación con recuperación, empleada actualmente en los motores de cuatro tiempos, sin utilizar el cárter como bomba de barrido.

Por estos motivos no parece posible obtener emisiones de gases en cantidades aceptables, aun recurriendo a puestas a punto especiales. Sin embargo, si se considera que, ante unos límites estrictos dictados por la legislación de EE.UU., a partir de 1975 (y también por la europea a partir de los años ochenta) los motores de cuatro tiempos que no sean capaces de satisfacer por sí mismos las normas exigidas deberán estar equipados con dispositivos auxiliares especiales para evitar los contaminantes, el panorama futuro podría presentarse más favorable para un motor de dos tiempos de concepción menos ortodoxa, que quizá fuese capaz de utilizar dispositivos anticontaminantes exteriores menos costosos. Por consiguiente, no se excluye la posibilidad de que un motor, dotado de inyección del carburante, de bomba de barrido independiente y de lubricación por recuperación, pueda satisfacer los requisitos exigidos, sirviéndose únicamente de un catalizador en el sistema de escape para la oxidación de los hidrocarburos y del monóxido de carbono y tener, además, un rendimiento global más elevado.

Los motores de 300 CV/I

Los motivos que determinan la elección entre el motor de dos tiempos y el de cuatro tiempos en lo que se refiere a una utilización normal no son siempre válidos si el motor se destina a la competición, donde a favor del primero influyen, más que la potencia máxima, la aceleración, la elasticidad y la posibilidad de pasarse de vueltas ampliamente. Estos datos han permitido la afirmación definitiva del motor de dos tiempos en las competiciones motociclísticas de todo terreno, motocross y similares, así como en el karting, donde la ausencia del cambio, impuesta por los reglamentos, ha excluido prácticamente el empleo del motor de cuatro tiempos. En época más reciente, las competiciones de velocidad han permitido anotarse igualmente, en motociclismo, un predominio absoluto en las cilindradas pequeñas y medias, aun siendo en este caso el factor determinante la potencia máxima producida por el motor.

En cambio, en los coches de carreras prácticamente ha desaparecido el motor de dos tiempos, que, por otra parte, ya en el pasado era relativamente poco utilizado.

Las elevadas potencias específicas exigidas en la actualidad a un motor para competiciones de velocidad, son obtenibles únicamente con regímenes de rotación muy altos, es decir, realizando el mayor número de fases en la unidad de tiempo. Dada la breve duración que el ciclo de dos tiempos permite a las fases de escape y de barrido, el incremento del número de revoluciones es posible en los motores de pequeña cilindrada unitaria, del orden de 100 ce e incluso menores. La experiencia automovilística enseña que el desdoblamiento de la cilindrada es ya favorable en unidades motrices de sólo 125 ce, y que para un motor de 500 ce son necesarios 8 cilindros. De esto se deduce que para motores automovilísticos, aun sin pretender alcanzar 250-300 CV/1, característicos de las realizaciones motociclísticas de pequeña cilindrada, deberían construirse motores con 24 cilindros o más. La increíble complejidad de construcción de una realización de este tipo tendría una influencia negativa en el rendimiento mecánico del motor, mientras que al mismo tiempo se acabaría por perder las ventajas características del motor de dos tiempos. Se llega también a la misma necesidad de subdivisión de la cilindrada si se considera el problema de la refrigeración, que frecuentemente también en las motocicletas debe efectuarse con circulación de agua, si la aproximación de los diferentes cilindros no permite una refrigeración suficiente.

También en las competiciones deportivas, y no en último lugar en el orden de importancia, interviene el problema del elevado consumo del motor de dos tiempos, que implica el empleo de grandes depósitos para el carburante, de dificultosa colocación en los vehículos modernos de competición y que, sobre todo, llegan a anular completamente la ventaja del poco peso del motor.

La estructura

Estructuralmente, el motor de dos tiempos, en su concepción más generalizada, se distingue del motor de cuatro tiempos por la ausencia de las válvulas en la culata y de sus correspondientes órganos de accionamiento, por la falta (o, como máximo, la presencia de forma elemental) de un sistema de lubricación y por la posición de los colectores de admisión y de escape, unidos directamente al cilindro. Sólo en el caso de la admisión controlada por una válvula giratoria, el colector de admisión está situado en el extremo del cárter, que actúa como una bomba de barrido. El pistón, que tiene la misión de controlar la apertura y el cierre de las lumbreras, presenta generalmente una configuración especial, por su longitud relativa, por la existencia frecuente de ranuras en la falda, que favorecen al flujo de la mezcla por los canales de barrido, y por la forma de su cabeza, a veces condicionada por el sistema de barrido elegido. Otra característica propia del motor de dos tiempos es la existencia de rodamientos sobre las muñequillas de bancada y de biela del cigüeñal, impuesta por el sistema de lubricación sin presión empleado generalmente y que no es apto para usar cojinetes de fricción.

En las soluciones pluricilíndricas, los motores usados más comúnmente son los de 2, 4 y 6 cilindros tanto en línea como opuestos, los de 4 cilindros y raramente 8 en V de 90°, así como los de 4 cilindros en cuadrilátero. También son conocidos los motores desde 4 a 12 cilindros que poseen una cámara de combustión en común de 2 en 2 y accionan 2 cigüeñales distintos (más raramente uno solo).

Los motores con los cilindros en línea poseen generalmente unas dimensiones en sentido axil bastante grandes, tanto por la presencia de las conducciones de barrido entre los cilindros como por la necesidad de interponer entre las manivelas del cigüeñal, además de los cojinetes de bancada, los órganos de retención necesarios para aislar entre sí cada una de las cámaras del cárter que sirven como bombas de barrido. El intervalo entre las fases sucesivas de trabajo se obtiene por el cociente entre el ángulo de giro y el número de cilindros; por ello la uniformidad del par motor es tanto más elevada cuanto mayor es el número de cilindros.

A todos los efectos, los motores con los cilindros opuestos, generalmente más equilibrados que los anteriores en lo que se refiere a las fuerzas alternativas, presentan la simultaneidad de fase por cada par de cilindros opuestos, cuyas manivelas desfasadas en 180° giran en una 8ola cámara del cárter, que tiene la función de bomba de barrido para ambos cilindros. El ángulo de desfase entre los diferentes pares de cilindros es establecido con el mismo principio que se aplica a los motores en línea. Esta construcción especial es, quizá, la más interesante Para un motor de dos tiempos pluricilíndrico, Por el buen rendimiento de las bombas de barrido, que actúan con volúmenes perjudiciales más reducidos, y por las menores pérdidas mecánicas, debidas al número limitado de apoyos de bancada y, sobre todo, de dispositivos de retención de presión en el cigüeñal. La simultaneidad de las fases de trabajo del motor de 2 cilindros opuestos no suele tener un influencia negativa muy importante sobre la uniformidad del par motor, siempre elevado en un motor de este tipo. Sin embargo, esta solución no está muy extendida por motivos de espacio y de coste.

Menos difundidos que los anteriores, los motores de dos tiempos con los cilindros en V de 90° se emplean actualmente en la versión de 4 cilindros, sobre todo en algún tipo de motor fuerabordo de gran cilindrada, a causa de sus reducidas dimensiones, tanto axiles como transversales. Al ser equilibrables en cuanto a sus fuerzas alternativas de primer orden, podrían estar dotados de una sola manivela por cada par de cilindros en V, pero el barrido no uniforme realizado por una sola bomba-cárter obliga a interponer bombas de barrido independientes, disminuyendo la sencillez del cigüeñal. La secuencia de las fases de trabajo no puede ser distribuida de manera equidistante alrededor de la rotación del cigüeñal.

Los motores con cilindros en cuadrilátero resultan del acoplamiento de 2 unidades bici-líndricas, conseguido generalmente con un par de engranajes que une los 2 cigüeñales. Esta solución ofrece indiscutiblemente ventajas y ha sido utilizada en algunos motores de motocicletas de competición, por la facilidad con que pueden montarse 4 válvulas de disco en los extremos de los cigüeñales, una por cada cilindro, para el control de las alimentaciones.

Una disposición especial debida a la firma alemana Junkers, que la adoptó en sus primeras construcciones de motores de dos tiempos destinados a instalaciones fijas y navales y, más tarde, también en los motores Diesel para propulsión automovilística, está representada por el conjunto de 2 unidades de cilindros en línea, unidas entre sí de manera que una sirva de culata a la otra. Los cigüeñales están unidos adecuadamente entre sí para obtener un movimiento sincronizado, aunque opuesto, de los pistones. Debe tenerse en cuenta que en el esquema original Junkers, empleado sólo en algunas unidades motrices muy lentas, no estaba previsto el empleo de 2 cigüeñales, puesto que los pistones superiores estaban unidos al único cigüeñal inferior por medio de 2 bielas largas situadas en el extremo de cada cilindro. De todos modos, el sistema de pistones opuestos dentro de un mismo cilindro, de los cuales uno controla las lumbreras de escape y el otro las de admisión, permite obtener un barrido de elevado rendimiento que se efectúa con una corriente unidireccional, sin recurrir a válvulas accionadas o a dispositivos complicados de dudosa funcionalidad. De todo esto resulta la posibilidad de conseguir altas potencias específicas y reducir excepcionalmente el consumo en un motor que funcione según el ciclo de dos tiempos.

Atraídos por estas prerrogativas alentadoras, algunos constructores trataron de utilizar cilindros de este tipo en las competiciones deportivas. Deben recordarse a este propósito los experimentos que la Fiat realizó en 1925 con un motor de 1.500 ce y 12 pistones y que, sin duda, hubiesen conducido a resultados interesantes si aquel mismo año la empresa no hubiese decidido su retirada de las competiciones deportivas.

Según el mismo sistema, la firma Junkers realizó el primer motor con ciclo de Diesel para aeroplano en los años que precedieron a la primera guerra mundial. El Jumo 205, interesante por las grandes y múltiples soluciones de vanguardia adoptadas, registraba consumos de combustible muy reducidos, por debajo de 180 g/CVh.

Del mismo modo que en un motor de cuatro tiempos, las prestaciones de uno de dos tiempos dependen fundamentalmente de la cantidad de mezcla que es posible introducir en el cilindro en cada ciclo y en cada régimen de rotación. Cuando el motor esté provisto de bomba de barrido en el cárter, dicha cantidad no puede igualar el valor efectivo de la cilindrada en todo el campo de utilización, tanto por el escaso rendimiento volumétrico de la misma bomba, como por las inevitables fugas de la carga fresca, que influyen negativamente en el rendimiento del barrido y, por tanto, en el grado de carga. Sin embargo, se observa que mientras en el motor de cuatro tiempos el llenado del cilindro se efectúa casi por completo por los gases frescos y está condicionado por la apertura de la mariposa del carburador, con la ventaja de una regulación fácil de la potencia, en el de dos tiempos el llenado no se modifica substancialmente con las aperturas parciales de la mariposa, por efecto de la cantidad variable de gases residuales de la precedente combustión que permanecen en el cilindro. Al variar las condiciones de carga no se manifiestan, por tanto, alteraciones importantes en los valores de compresión, sino que se modifica el grado de dilución de la mezcla que, en determinadas condiciones, como en la marcha al ralentí, puede alcanzar límites tales que

impiden un encendido regular de la carga. En estas condiciones el motor funciona irregularmente y necesita dos o varias fases sucesivas de barrido para que los gases presentes en el cilindro alcancen las necesarias características de inflamabilidad.

La admisión en el cárter, a través de una lumbrera realizada en el cilindro y controlada por el movimiento del pistón, tal como se ha descrito anteriormente, es utilizada en la mayoría de los motores de dos tiempos por su sencillez, aunque esta solución resulta poco conveniente para alcanzar rendimientos volumétricos elevados de la bomba-cárter en todo el campo de utilización del motor.

Efectivamente, al tomar el diagrama de apertura una disposición simétrica respecto al punto muerto superior, un aumento de las dimensiones de la lumbrera destinada a obtener un avance notable de la apertura a favor del llenado, conlleva un retraso correspondiente del cierre que, superados ciertos límites, llega a ser perjudicial. Es necesario que el cierre se produzca en el instante en que la mezcla contenida en el conducto de admisión se para, por efecto del aumento de presión en el cárter, que se opone a la inercia de movimiento de la columna gaseosa. Desde este instante un retraso posterior en el cierre daría lugar a un retorno de la mezcla y sería completamente negativo. El equilibrio varía con el régimen de funcionamiento del motor, por lo cual las dimensiones de la lumbrera deben ser optimizadas según los regímenes de mayor utilización del motor y sus características de prestación previstas. El instante de apertura y, por consiguiente, la duración de la fase de admisión, dada la simetría del diagrama, queda fijada una vez que se ha definido el ángulo de cierre. De todo esto resultan la limitación del tiempo disponible para la realización de la fase, elevadas depresiones en el cárter y una velocidad de la mezcla en los conductos que dan lugar a sensibles pérdidas de carga a lo largo de los mismos y también a ruidos en la admisión.

Estos motivos han inducido a los fabricantes de motores de dos tiempos a estudiar la aplicación de válvulas automáticas o accionadas, para un control de la fase de admisión sin las limitaciones del sistema descrito. Las válvulas automáticas presentan la ventaja de poder adecuar la duración de la admisión al régimen de rotación del motor, del cual depende la variación de las condiciones que regulan el movimiento del fluido; sin embargo, en su realización práctica pueden presentarse algunos inconvenientes, puesto que la inercia de las partes móviles no permite llevar a la práctica una ley de apertura que está de acuerdo con la exigida. Las válvulas en forma de hongo, presentes en algunos vehículos antiguos, han sido substituidas en la actualidad por válvulas de chapa de acero, o de material plástico, con una masa muy reducida.

Todas las válvulas automáticas presentan la desventaja de perjudicar la admisión, por las sensibles pérdidas de carga que se producen en los conductos, por lo que en algunas realizaciones recientes destinadas al empleo deportivo han aparecido sistemas mixtos, en los cuales, junto con una admisión controlada por el pistón, se encuentra un sistema automático de láminas, a través del cual, se efectúa la carga antes de que el pistón destape la lumbrera del cilindro.

En algunos casos se ha demostrado más ventajoso el empleo de válvulas rotativas, con las cuales pueden conseguirse diagramas de admisión asimétricos, puesto que no dependen del movimiento alternativo del pistón. Antes de los años veinte ya se conocian dispositivos de este tipo, tal como lo atestiguan numerosos proyectos, patentes y realizaciones de aquel tiempo. Las diferentes soluciones pueden englobarse en 2 sistemas básicos diferentes: las camisas cilindricas y los discos rotativos, las primeras más usadas en los tiempos antiguos, y los segundos en la actualidad.

La preferencia concedida por los fabricantes al segundo sistema, muy difundido a partir de los años cincuenta, es debida a las indudables ventajas que ofrece éste en cuanto a sencillez de construcción, seguridad de funcionamiento y facilidad de lubricación, pero, sobre todo, por los más altos rendimientos volumétricos obtenibles, como consecuencia de la posibilidad de empleo de conductos de admisión rectilíneos y de gran diámetro.

Con muy pocas excepciones, el empleo de válvulas rotativas no ha tenido mucha difución fuera de las competiciones y especialmente en los motores multicilíndricos, en los cuales la instalación y la accesibilidad suelen presentar problemas. Los motores de dos tiempos para el automóvil han permanecido con la admisión por lumbrera, controlada por el pistón, mientras que en los motores fuerabordo se ha generalizado el empleo de las válvulas automáticas laminadas, de más fácil instalación.

En la fase de barrido, cuya duración depende de la altura de las lumbreras, la mezcla contenida en el cárter es transferida al cilindro, a través de uno o varios conductos de forma adecuada. La carga fresca expulsa los productos de la combustión anterior encauzándolos hacia la lumbrera de escape, que permanece abierta durante toda la fase de barrido. De esto resulta que el rendimiento del barrido está muy influido por la presión existente en el conducto de escape y por la disposición y orientación de los conductos de transferencia. Por tanto, en un motor de dos tiempos la forma del silenciador adquiere una importancia especial.

En relación con la disposición de las lumbreras de admisión en el cilindro y de la dirección de las corrientes de barrido en el interior del mismo, pueden distinguirse 4 tipos fundamentales de barrido, relacionados con principios de funcionamiento diferentes y con la evolución cronológica del motor de dos tiempos.

1 -Barrido por corriente transversal. Utilizado durante más de treinta años en la casi totalidad de las realizaciones, está caracterizado por la disposición de las lumbreras de admisión frente a las de escape y por una forma especial del deflector de la cabeza del pistón, que obliga a la carga fresca a desviarse hacia la parte alta del cilindro. El peso elevado del pistón debido a la presencia del deflector, la forma irregular de la cámara de combustión derivada de este último y la insuficiente garantía del recorrido correcto realizado por los gases frescos han determinado el abandono del sistema, prefiriéndose en la actualidad el barrido tangencial.

2 -Barrido por contracorriente. Poco conocido y empleado casi únicamente por la fábrica alemana MAN en las grandes unidades motrices Diesel, el sistema está caracterizado por la posición de las lumbreras de escape encima de las de admisión, en la misma parte del cilindro. La corriente de barrido roza en este caso la cabeza del pistón y después la pared opuesta del cilindro, a lo largo de la cual asciende hacia la culata. En cualquier caso, las lumbreras de admisión y de escape están dispuestas en toda la circunferencia del cilindro, por lo que la corriente de barrido toma una marcha ascendente a lo largo del cilindro, cuyas paredes roza sólo en su descenso sucesivo hacia las lumbreras de escape.

3 -Barrido unidireccional. En teoría es el esquema más correcto para la consecución de un elevado rendimiento y por este motivo ha sido objeto de estudios y de numerosas patentes, no siempre de realización fácil y conveniente. Basado en el principio de evitar las inversiones de flujo en el cilindro, el barrido unidireccional es el empleado ampliamente en las unidades motrices Diesel de gran potencia con el uso de válvulas en cabeza accionadas, como es habitual en los motores de cuatro tiempos, para el control de la admisión del aire que proviene de unos compresores apropiados. En los pequeños motores rápidos provistos de bomba-cárter, en los cuales la solución de válvulas no es factible, fue utilizado en tiempos pasados el cilindro desdoblado, configuración usada ya en los años veinte en el motor para la motocicleta Garelli y, más tarde, rehabilitada por la Puch, la DKW, la TWN y otras, aunque fuese con formas ligeramente diferentes. A costa de una notable complicación en estos motores, el barrido unidireccional se obtenía utilizando los cilindros comunicados entre sí, a través de la única cámara de combustión, provistos de pistones de movimiento coordinado, uno empleado para el control de las lum-beras de admisión y el otro para las de escape. Además, en casi todas las realizaciones, un ligero desfase entre los movimientos de los pistones permitía una corrección ventajosa del ciclo, anticipando la apertura y el cierre del escape. Estas soluciones, en auge en los años que precedieron a la segunda guerra mundial, y utilizadas también por la DKW en los motores de competición, fueron abandonadas al conseguir el perfeccionamiento del barrido tangencial, más económico y apropiado a los regímenes elevados de los motores modernos.

Dentro del tema del barrido unidireccional debe recordarse la solución de cilindros opuestos, mencionada con anterioridad, donde también uno de los pistones controla la apertura de las lumbreras de barrido y el otro, anticipado adecuadamente respecto al primero, las de escape. Aunque esta solución permitía obtener potencias específicas elevadas, han quedado muy pocos ejemplares de realizaciones prácticas en motores de autopropulsión, incluso de las destinadas a usos deportivos, tanto por su complejidad y peso, como por los serios problemas de refrigeración que implica el sistema.

1 -Barrido tangencial. Propuesto por el alemán Snürle en los años treinta, el sistema prevé el desdoblamiento del conducto de barrido y la circulación tangencial de las 2 corrientes, que se encuentran a lo largo de la pared del cilindro opuesta al escape, para volver a subir juntos hacia la culata. Las ventajas consisten en la supresión del deflector sobre el pistón, en la posibilidad de conferir a la cámara de combustión una forma más idónea, tanto para los fines de la combustión misma como para una correcta desviación del flujo de barrido hacia el escape y, finalmente, en el mejor control del ñujo de barrido, cuyo recorrido se mantiene adherente a las paredes del cilindro, de manera que se reducen los peligros de mezclarse con los gases quemados. El sistema de barrido tangencial, perfeccionado con el tiempo, se ha impuesto a todos los demás, ya que no altera las ventajas de sencillez, básicas en un motor de dos tiempos.

El barrido se efectúa por la diferencia de presión que existe entre la bomba-cárter y el cilindro, en el instante de apertura de las lumbreras de admisión, que necesariamente es tanto más elevada cuanto más breve es la duración de la fase y más alta la contrapresión de los gases quemados que no han sido aún evacuados del cilindro. Para mantener un buen par motor en altos regímenes y alcanzar una potencia elevada, es necesario anticipar la apertura de las lumbreras de escape respecto a las de admisión y prolongar el tiempo de apertura de estas últimas, ampliando la sección de las mismas. Por este motivo, a veces es conveniente incrementar el número de lumbreras, cuya anchura unitaria no puede superar ciertos límites, pasados los cuales podría producirse el clavado de los segmentos del pistón.

Un aumento excesivo de la presión de barrido no es positivo, ya que implica un incremento de trabajo pasivo. Es conveniente aumentar el salto de presión dando una forma y unas dimensiones adecuadas al sistema de escape que, adaptado al mejor régimen de funcionamiento del motor, puede crear una depresión favorable en el cilindro durante la apertura de las lumbreras de admisión. Actualmente, las puestas a punto de este tipo son muy frecuentes en un motor de dos tiempos e influyen de manera determinante sobre las prestaciones, a falta de las cuales, no sería posible pensar en alcanzar las actuales potencias específicas de los motores para motocicletas de competición.

Etiquetas: d
estrellaestrellaestrellaestrellaestrella3 / 5 - Basado en 4 opiniones
Tu valoración: estrellasestrellasestrellasestrellasestrellas
Tasamos y compramos tu coche
Compramos tu coche

 ¿No sabes de que año es tu coche?
 ▸ Calcúlalo a partir de la matrícula

Seguro Express
¡Calcula el seguro de tu coche en
tan sólo 30 segundos!
El automóvil a fondo
Nuevo buscador de coches