UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO.
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA. Carrera:
Ingeniería Mecánica. Tema:
Funcionamiento de: Motor de dos tiempos, Turbocompresor e Intercooler. Nombre:
Carlos Omar Saquinga Ushiña.
MOTOR DE DOS TIEMPOS Es 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, es precisamente la característica esencial que lo distingue del motor de cuatro tiempos, el cual realiza 4 carreras del pistón para completar el cielo de trabajo.
CARACTERÍSTICAS El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción del motor de cuatro tiempos en las siguientes características: Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en que únicamente es activa la cara superior. La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. 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 debe estar sellado y cumple la función de cámara de pre compresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante. La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación. y
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CIONAMIENMTO Proceso de Admisión-Compresión El pistón se desplaza hacia arriba (la culata) desde su punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisión. Mientras la cara superior del pistón realiza la compresión en el cilindro, la cara inferior succiona la mezcla aire combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter ha de estar sellado. Es posible que el pistón se deteriore y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión. FUN
mbrera.- Es un orificio en la pared del cilindro, para que los gases salgan por sí solos, cosa que se efectúa fácilmente, pues se encuentran a mayor presión que la atmósfera (es como al abrir una botella de gaseosa). Pero en el cilindro quedarán residuos aún; conviene barrerlos y sustituirlos por gases frescos y nuevos, compuestos por aire y combustible. Esto se consigue abriendo un poco después 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 echándolos por la lumbrera de escape. Esto es lo que se llama barrido. Lu
Hay que orientar bien las lumbreras para evitar que la mezcla fresca se salga directamente 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 unas lumbreras laterales en sentido contrario al de salida de los gases (barrido tipo Schnuerle o llamado también de lazo). Las
lumbreras de escape y transfer están en el cilindro; las abre y cierra el propio émbolo, mientras que el orificio de admisión lo puede abrir una especie de faldón del émbolo (es habitual en motores de motocicleta) o el cigüeñal; lo que se llama tener válvula rotatoria.
Proceso de Potencia-Escape Al llegar el pistón a su punto muerto superior se finaliza la compresión y se provoca la combustión de la mezcla gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La expansión de los gases de combustión impulsa con fuerza el pistón qu e transmite su movimiento al cigüeñal a través de la biela. En su recorrido descendente el pistón abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de combustión y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla aire-combustible pasa del cárter al cilindro. Cuando el pistón alcanza el punto inferior empieza a ascender de nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo.
COMPRESIÓN Y ADMISIÓN AL CÁRTER
EXPASIÓN
BARRIDO Y TR A NSFERENCIA
COMPRESIÓN Y ADMISIÓN AL CÁRTER
SUPERPOSICION DE LOS TIEMPOS Con el fin de facilitar la compresión del funcionamiento del motor de dos tiempos, a continuación se detalla el funcionamiento de dicho motor, teniendo como referencia las dos carreras que efectúa el pistón en lugar del recorrido de la mezcla. Dichas carreras, se dividen en tres tercios aproximadamente cada una de ellas. Carrera descendente Primer tercio de recorrido.
El piston se encuentra en el P.M.S., el salto de chispa acaba de producirse provocando el desplazamiento del piston. Las lumbreras de escape y de transferencia se encuentran cerradas, sin embargo la lumbrera de admisión, comienza a tener eficacia el tiempo de precompresion. Segundo tercio de recorrido.
En la parte inferior del motor se produce el tiempo de precompresion que finalizara con la apertura de las lumbreras de transferencia. Por la parte superior comienza a descubrirse la lumbrera de escape, iniciandose el escape espontaneo. Tras un pequeño recorrido del piston se descubren las lumbreras de transferencia. Ultimo tercio de recorrido
Termina el tiempo de precompresion al abrirse las lumbreras de transferencia y se produce la entrada de gases frescos en el interior del cilindro, provocando ademas la expulsión del resto de los gases de escape.
Carrera ascendente Primer tercio de recorrido.
Tanto las lumbreras de transferencias como la de escape permanecen abiertas. Segundo tercio de recorrido.
Se cierran las lumbreras de transferencias y la lumbrera de escape permanece abierta. Tercer tercio de recorrido.
Se cierra la lumbrera de escape; compresión de la mezcla al tiempo que se abre la lumbrera de admisión comenzando dicho tiempo.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas:
El motor de dos tiempos, comparado con el de cuatro tiempos, posee una serie de ventajas como son: Menor peso, no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico. Menores dimensiones. Mayor sencillez. Menor costo de fabricación dado que no necesita muchos órganos característicos. Facilidad de regulación de la potencia producida. Regularidad de funcionamiento con cargas bajas. Fácil 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 b
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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. Doble potencia en los grandes motores marinos con compresores de barrido exteriores y con válvulas de admisión. Entre las aplicaciones más interesantes deben recordarse las múltiples unidades motrices del ciclo de Diesel realizadas, 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. Capacidad de funcionar en cualquier posición si está dotado de un carburador adecuado. 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.
Desventajas: b
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Este motor consume aceite, ya que la lubricación se consigue incluyendo una parte de aceite en el combustible. Este aceite penetra con la mezcla en la cámara de combustión y se quema pudiendo producir emisiones contaminantes y suciedad dentro del cilindro que en el caso de afectar a la bujía impide el correcto funcionamiento. Su rendimiento es inferior ya que la compresión, en la fase de compresiónadmisión , no es enteramente efectiva hasta que el pistón mismo cierra las lumbreras de transferencia y de escape durante su recorrido ascendente y es por esto, que en las especificaciones de los motores de dos tiempos aparecen muchas veces dos tipos de compresión, la compresión relativa ( relación entre los volúmenes del cilindro y de la cámara de combustión) y la compresión corregida, midiendo el cilindro solo desde el cierre de las lumbreras. Pérdida de compresión también provoca una pérdida de potencia. Además, durante la fase de potencia-escape, parte del volumen de mezcla sin quemar (mezcla limpia), se pierde por la lumbrera de escape junto a los gases resultantes de la combustión provocando no solo una pérdida de rendimiento, sino más emisiones contaminantes. Mayor consumo de combustible. Piezas mas caras. Mayor numero de piezas en ocasiones refacciones difíciles de hallar. Emana gases contaminantes, y es ruidoso. Si se olvida de controlar el nivel de aceite, se daña el motor.
EL TURBOCOMPRESOR Llamado también turbocargador es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna, aunque también se usan en estaciones distribuidoras de gas natural para enviarlo por gasoductos.
Es un tipo de compresor, cuyo movimiento procede de una turbina que está en la corriente de gas de escape. Compresor y turbina están unidos por un eje y encerrados bien en una carcasa común, o bien la turbina integrada en el mismo colector de escape. Los gases de escape inciden en las paletas de la turbina, que puede llegar a alcanzar regímenes de giro cercanos a 300.000 rpm. La presión máxima de un turbocompresor está limitada por una válvula de descarga. Cuando la presión llega a un nivel determinado, la válvula abre un conducto que desvía a los gases de escape, de manera que no inciden sobre la turbina. Esta válvula puede estar controlada neumática o electrónicamente. Para llevar a cabo la combustión completa de los hidrocarburos del combustible, es necesario aportar la cantidad suficiente de oxígeno, el cual no está en cantidad mayoritaria en el aire. El turbocompresor aumenta el rendimiento tanto en motores de gasolina como en Diesel, pero más en el Diesel: M otor de gasolina.- Al meter más aire, hay que meter más gasolina (la proporción es prácticamente constante). La ventaja que da es que disminuye la pérdida por bombeo. M otor de Diesel.- El turbo mete más aire en el motor, sin que necesariamente aumente la cantidad de combustible inyectado. El turbocompresor está montado en la brida de salida de escape del colector de escape del motor. Una vez puesto en marcha el motor, los gases de escape de motor que pasan a través del alojamiento de turbina hacen que giren la rueda de turbina y el eje, los gases se descargan a la atmósfera después de pasar por el alojamiento de turbina. Este responde a las exigencias de carga del motor reaccionando al flujo de los gases de escape del motor. Al ir aumentando cl rendimiento del motor aumenta el flujo de los gases de escape y la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente mandando más aire al soplador del motor. Algunos motores están dotados de Ínter enfriadores para reducir la temperatura de descarga del aire del turbocompresor antes de su entrada en el soplador.
Sistema Intercooler El sistema intercooler consiste en un intercambiador de calor en el que se introduce el aire que sale del turbocompresor para enfriarlo antes de introducirlo en los cilindros del motor. Al enfriar el aire disminuye la densidad de éste por lo que para el mismo volumen de los cilindros se puede introducir mayor masa de aire y así mejorar el rendimiento del motor. Un turbocompresor puede incrementar la potencia y el par motor de un Diesel en un 35% por encima de la versión convencional. De esta manera, un motor turboalimentado de cuatro o seis cilindros, de menor tamaño, puede realizar el trabajo de otro mayor, como un V8 de tipo Convencional.
Sirve para evitar el problema del aire calentado al pasar por el rodete compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de enfriamiento del aire a partir de intercambiadores de calor (intercooler). Con el intercooler (se consigue refrigerar el aire aproximadamente un 40% desde 100°-105° hasta 60°- 65°). El resultado es una notable mejora de la potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire (aproximadamente del 25% al 30%), además se reduce el consumo de combustible y la contaminación.
Existen 3 tipos de intercooler: 1. Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo. 2. Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede ser refrigerado por un radiador, o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depósito ubicado en el interior del coche. 3. Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un intercambiador aire/aire. Para todos los motores sirve el gas natural.
BILBIOGRAFIÁ MOTORES. Técnicas del Automovil. J.M. Alonso. 10ª Edición. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. Análisis y A plicación. Edward F. Obert. http://www.motosonline.net/mecanica.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_dos_tiempos http://mecanicavirtual.iespana.es/el_turbocompresor.html http://es.wikipedia.org/wiki/Biturbo http://es.wikipedia.org/wiki/Sobrealimentación b b b b b b b
