Tipos de Barrido en Motor de 2T

 

 

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

MOTORES DE 2T TIPOS DE BARRIDO.

 Noveno. NIVEL: Noveno. FECHA DE ENTREGA: 2019

 

Tema: TIPOS DE BARRIDO EN MOTORES DE 2T 

Introducción Los motores de dos tiempos han llegado a ser usados en aplicaciones marítimas, estacionarias, motocicletas, motosierras o de manera auxiliar. Estos motores a ventaja de los motores de 4 tiempos llegan a ser más sencillos por no tener demasiadas piezas móviles, por lo cual algunos evitan la lubricación por Carter, y realizando una lubricación  por mezcla de lubricante con combustible, para q las l as piezas móviles como el cigüeñal la  biela el bulón y el embolo se mantengan lubricadas. Uno de los grandes inconvenientes de estos motores es que llega a aparecer el cortocircuito en la renovación de carga, esto que significa, pues que al combustionar los gases de escape y llegar a ser expulsados una parte de los gases de admisión salen por el escape llegando a producir elementos contaminantes, por la quema incompleta de los mismos. Esto provoca que el ciclo de trabajo no sea aprovechado a su máximo máxi mo potencial, lo que además llega a provocar una disminución del rendimiento del motor. En los motores de dos tiempos es indispensable ayudar a que los gases quemados no se crucen con los gases nuevos que ingresan al cilindro, de aquí se parte con lo que se conoce como el proceso de barrido el cual actúa cuando tanto lumbrera de admisión como de escape se encuentran simultáneamente abiertas y se da una remoción de los gases quemados los cuales son producto de la combustión por una mezcla fresca.

El barrido El barrido es una fase característica del ciclo de los motores dos tiempos, durante la cual los gases de admisión se introducen con sobrepresión en el cilindro para facilitar la expulsión de los gases residuales de la combustión precedente.

Figura 1: El barrido de gases quemados Fuente: (MotorGiga, 2014)

 

  El barrido es la fase más crítica y delicada de todo el proceso de funcionamiento del motor de dos tiempos, pues durante un pequeño giro del cigüeñal deben producirse simultáneamente tanto el vaciado de los gases residuales de la combustión que  permanecen en el cilindro como el llenado del mismo con los nuevos gases. Además, esto debe efectuarse sin mezcla entre ambos tipos de gases, para evitar la dilución de los de admisión, así como la pérdida de los mismos por la lumbrera de escape, que permanece abierta durante toda la fase.

Barrido en motores según ciclo de Otto y ciclo de Diesel En los primeros, la mezcla que sale inutilizada por el escape determina un aumento del consumo específico, una disminución del grado de carga y, en consecuencia, un menor rendimiento total del motor. En cambio, los segundos motores resultan beneficiados por el hecho de que el barrido se efectúa efect úa con aire tanto como con mezcla, proporcionada ésta generalmente por compresores independientes y en cantidad sensiblemente superior al volumen del cilindro correspondiente. En estas condiciones el rendimiento del barrido resulta muy elevado, mientras que las inevitables fugas de aire por el escape constituyen una pérdida insignificante del trabajo, del sistema de bombeo.

El barrido y la forma de la cabeza del pistón El sistema de barrido condiciona la forma de la cabeza del pistón (por ejemplo, con adición de deflectores adecuados) y de la cámara de combustión, cuya parte superior s uperior tiene con frecuencia la misión de reflejar hacia las lumbreras de escape el flujo que penetra en el cilindro. Los estudios y experimentaciones sobre distintas configuraciones de cámaras de combustión y variaciones de los flujos de barrido han permitido demostrar que las mejores condiciones se obtienen cuando las corrientes gaseosas se adaptan a las paredes del cilindro durante todo su recorrido y que, por el contrario, un flujo libre difícilmente  puede mantener la dirección prevista, ya que resulta muy afectado por las eventuales imperfecciones, incluso ligeras, que tuvieran las lumbreras y los conductos de admisión. Por este motivo los barridos transversales han sido substituidos por los tangenciales y de contracorriente. En los sistemas unidireccionales de corriente no reflejada (dos tiempos) se tiende a aprovechar el efecto citado introduciendo el flujo de barrido con movimiento tangencial, a fin de que el efecto centrífugo mantenga las corrientes gaseosas contra las  paredes del cilindro.

 

Pistón con deflector Los pistones deflectores se utilizan en motores de dos tiempos con compresión del cárter, donde el flujo de gas dentro del cilindro cili ndro debe dirigirse con cuidado para proporcionar una eliminación eficiente. Con el barrido cruzado, la transferencia (entrada al cilindro) y los orificios de escape se encuentran directamente en los lados de la pared del cilindro. Para evitar que la mezcla entrante pase directamente de un puerto a otro, el pistón tiene una costilla levantada en su corona. Esto tiene la intención de desviar la mezcla entrante hacia arriba, alrededor de la cámara de combustión.

Figura 2: El deflector deflector en el piston Fuente: (MotorGiga, 2014)

´ Mucho esfuerzo, y muchos diseños diferentes de corona de pistón, se destinaron al desarrollo de barrido mejorado. Las coronas se desarrollaron desde una costilla simple hasta una gran protuberancia asimétrica, generalmente con una cara inclinada en el lado de entrada y una curva suave en el escape. A pesar de esto, la captura cruzada nunca fue tan efectiva como se esperaba. espe raba. La mayoría de los motores de hoy en día utili utilizan zan el cambio de Schnuerle. Esto coloca un par de puertos de transferencia en los lados del cilindro y fomenta que el flujo de gas gire alrededor de un eje vertical, en lugar de un eje horizontal

 

  Figura 3: Bombeo complementario complementario de barrido barrido Fuente: (MotorGiga, 2014)

En los motores pequeños que funcionan siguiendo el ciclo de Otto, para el barrido se utiliza universalmente la precompresión en el cárter, que permite utilizar el mismo pistón del motor como elemento de bombeo. Esta solución, aunque presenta inconvenientes de cierta importancia, permite la realización de unidades motrices muy simples, para cuyo funcionamiento no se necesitan otros órganos móviles que los del sistema biela-manivela. biel a-manivela. Ello ha originado la notable difusión actual de los motores de dos tiempos de cilindrada  pequeña. Entre las deficiencias de la compresión en el cárter del motor hay que citar el bajo rendimiento volumétrico del sistema de bombeo, que en el pasado se intentó mejorar utilizando émbolos de dos diámetros, para aumentar el volumen de la mezcla bombeada en relación con la cilindrada del motor. En los motores para coches de competición se utilizaron bombas volumétricas independientes, que inevitablemente complicaban la estructura de la unidad motriz; posteriormente los l os reglamentos deportivos prohibieron su instalación.