Los motores se han convertido en una parte vital de todas las industrias, vehículos y hogares. Los motores tienen muchos tipos, y un motor de dos tiempos es uno de ellos. El nombre del motor de 2 tiempos representa que tiene dos golpes de pistón. El motor de dos tiempos completa un ciclo de energía en solo dos carreras de pistón por revolución del cigüeñal. Su funcionamiento es lo contrario del motor de 4 tiempos, que requiere 4 tiempos del pistón para terminar el ciclo de potencia/energía dentro de dos vueltas del cigüeñal.
En el artículo anterior, hablamos del motor de cuatro tiempos. Por lo tanto, aquí se discutirá el motor de 2 tiempos.

¿Qué es un motor de 2 tiempos?

Un motor de 2 tiempos es un tipo de motor alternativo que utiliza solo dos tiempos del pistón para completar un ciclo de potencia. Un motor de dos tiempos completa una revolución del cigüeñal después de completar dos carreras de pistón. El motor de dos tiempos funciona de tal manera que:

1. Los procesos de admisión y compresión se completan en la primera carrera del pistón.
2. Los procesos de potencia y escape se completan en la segunda carrera del pistón.

La eficiencia térmica de un motor de dos tiempos depende del diseño y el modelo del vehículo. Pero, en general, un motor de gasolina de 2 tiempos solo convierte el 20% de la potencia química (combustible) en potencia mecánica. Solo el 15% de esta energía se utiliza para conducir las ruedas del vehículo, mientras que el 5% restante se pierde para resistir la fricción y otros.

Arriba se muestra un diagrama de un motor típico de 2 tiempos. En lugar de válvulas de aspiración y escape, un motor de dos tiempos utiliza puertos de contrapresión.

Los motores de dos tiempos tienen bajos costos, son altamente eficientes y pesan poco que los motores de cuatro tiempos. Este tipo de motor IC tiene más potencia de salida que un motor de 4 tiempos que completa un ciclo de potencia después de completar cuatro tiempos del pistón o dos revoluciones del cigüeñal.

Los motores de cuatro tiempos tienen un gran tamaño y un gran peso que los motores de dos tiempos porque los motores de cuatro tiempos tienen más piezas que los motores de dos tiempos.

Debido a estas razones, estos motores tienen una relación potencia-peso más alta en comparación con los motores de 4 tiempos. Pero no son muy flexibles que el motor de cuatro tiempos, y también, necesitan una alta lubricación.

Antecedentes del motor de dos tiempos

1. Un ingeniero escocés Dugald Clerk inventó el 1er motor de 2 tiempos, que tenía cámaras de compresión. En 1881, patentó su modelo.
2. El cárter barría el motor utilizando el área debajo del pistón como bomba de refuerzo. Esto se debe generalmente al día de José en el Reino Unido.
3. Un descubridor alemán Karl Benz fabricó un motor de gas de dos tiempos el 31 de diciembre de 1879, que patentó Alemania en 1880.
4. El primer motor práctico de dos tiempos fue diseñado por el yorkshire Alfred Angas Scott. En 1908, comenzó a producir bicicletas de dos cilindros refrigeradas por agua.

En estos motores, los gases de escape envían menos calor al sistema de refrigeración en comparación con los motores de 4 tiempos. Eso significa que hay más energía disponible para hacer funcionar el pistón y, si es posible, el turbocompresor.

Tipos de motores de 2 tiempos

Los siguientes son dos tipos principales de motores de 2 tiempos:

1. 2-motor de gasolina/gasolina de carrera
2. motor diesel de 2 tiempos

1) Motor diesel de dos tiempos

Un motor diesel de 2 tiempos funciona en la base del ciclo diesel. Hugo Guldner inventó el motor diesel de 2 tiempos en 1899. El motor de gasolina de dos tiempos es simple en diseño que un motor diesel de 2 tiempos, pero complejo en un proceso aerodinámico y termodinámico.

Este tipo de motor de combustión interna se utiliza como la principal fuente de energía no solo en automóviles sino también en aplicaciones de motores todoterreno. Estos motores se usan más comúnmente en aplicaciones de alto rendimiento como plantas de energía hidroeléctrica y barcos.

Un motor diesel de dos tiempos se purga con aire fresco en lugar de una mezcla de aire y combustible. El combustible solo se inyecta después de que todos los puertos se han cerrado para evitar fugas. Estos son más eficientes y menos emisiones de gases de escape en comparación con un motor diesel de 4 tiempos.

2) Motor de gasolina o Gasolina de dos tiempos

Las prioridades del motor de gasolina de 2 tiempos cuando se requiere un alto peso ligero y simplicidad. También se utiliza cuando se requiere una alta relación potencia-peso.

Los dispositivos/motores diésel de 2 tiempos comerciales no están disponibles porque no proporcionan la relación de compresión requerida.

Más información: Diferentes tipos de motores

Principio de funcionamiento del motor de dos tiempos

Un motor de dos tiempos completa un ciclo de potencia en solo dos tiempos del pistón. Un motor de 2 tiempos funciona de la siguiente manera:

• 1ª carrera (las carreras de succión y compresión)
• 2ª carrera (la Potencia y las carreras de escape)

1) Carrera de succión y compresión

• En un motor de 2 tiempos, las carreras de succión y compresión tienen lugar simultáneamente.
• Durante esta carrera, el pistón se mueve hacia arriba desde el centro muerto inferior (BDC) hasta el centro muerto superior (TDC).
• Durante este movimiento ascendente del pistón, comienza a producirse un vacío dentro del cilindro de compresión (cámara de combustión) del motor. Debido a la creación de este vacío, la mezcla de aire y combustible entra en el cilindro a través de un puerto de entrada.
• Después del proceso de succión, el pistón continúa su movimiento ascendente y comprime la mezcla de aire y combustible.
• Al final de la carrera de compresión, la mezcla comprimida se enciende debido a la chispa proporcionada por una bujía. A medida que la mezcla se enciende, se inicia el pistón de carrera de potencia.

2) Carrera de potencia y escape

• Al igual que las carreras de succión y compresión, las carreras de potencia y escape también tienen lugar al mismo tiempo.
• Debido al proceso de combustión, la temperatura, el calor interno y la presión de la mezcla de aire y combustible se vuelven muy altos. Los gases de alta presión producidos durante el proceso de combustión ejercen una fuerza muy alta sobre el pistón debido a que el pistón se mueve hacia abajo (de TDC a BCD).
• El movimiento descendente del pistón gira el cigüeñal, que más se gira el volante del vehículo.
• A medida que se completa la potencia, el pistón se mueve hacia abajo y abre la válvula de escape.
• A medida que se abre la válvula de escape, el pistón empuja los gases de escape fuera de la cámara de combustión.
• A medida que el pistón llega a BDC, el pistón expulsa completamente los gases de escape y llena la cámara de combustión con la mezcla de aire fresco y combustible, y se repite todo el ciclo de trabajo. En BDC, se completa una carrera de potencia del motor de dos tiempos, y ahora el pistón está listo para el siguiente ciclo de potencia.

Leer Más: Funcionamiento del motor de cuatro tiempos

Diagrama PV de ciclo de 2 tiempos

A continuación se presenta el diagrama PV de ciclo de motor de 2 tiempos. En un motor de dos tiempos, un ciclo de trabajo se completa en solo dos tiempos del pistón.

En este ciclo, los procesos de admisión y compresión se producen simultáneamente en la primera carrera del pistón, mientras que los procesos de potencia y escape se producen simultáneamente en la segunda carrera del pistón. A continuación se ofrece una explicación de las etapas del ciclo de 2 tiempos:

1. Ciclo ideal (línea verde): La línea verde en el diagrama anterior representa la carrera de succión, mientras que un motor de 2 tiempos no tiene esta carrera. Esto se debe a que cuando se enciende el motor de 4 tiempos, el pistón se tira hacia arriba y el pistón debe tirarse hacia abajo para aspirar la mezcla de aire y combustible. Sin embargo, como se muestra (línea 1 a 2), el motor de dos tiempos puede continuar aspirando la mezcla de aire y combustible de inmediato.
2. Compresión adiabática (1 a 2):En esta etapa, el puerto de admisión se abre y el pistón se mueve hacia abajo. Durante el movimiento descendente del pistón, comprime la mezcla de aire y combustible. Debido a este proceso de compresión, la temperatura y la presión de la mezcla aumentan, pero no habrá cambio de calor. Por lo tanto, este proceso se conoce como un proceso adiabático (sin cambio de calor). Como el ciclo de compresión está a punto de terminar (en el punto 2), una bujía proporciona una chispa a la mezcla comprimida y la enciende.
3. Proceso isocórico (2 a 3): En esta fase, a medida que la mezcla comprimida alcanza el punto 2 (como se muestra en el diagrama anterior), la mezcla de aire comprimido y combustible se enciende debido a que su temperatura, energía térmica y presión se vuelven muy altas. Pero durante este proceso, el volumen de la mezcla permanece constante. Por lo tanto, este proceso se conoce como el proceso isocórico (del mismo volumen). El proceso de combustión se completa en el punto 3 y en este punto se almacena una gran cantidad de energía térmica y presión en la mezcla, que se usa en la carrera de potencia.
4. Carrera de potencia (línea 3 a 4): En este proceso, el calor y la presión almacenados (debido a la combustión) en la mezcla de aire y combustible se usan para empujar el pistón hacia abajo, lo que mueve aún más el cigüeñal. Este cigüeñal mueve aún más el volante y mueve el vehículo. Por lo tanto, este golpe se conoce como golpe de potencia. Durante este proceso, el volumen del cilindro de compresión aumenta.
5. Carrera de escape (línea 4 a 1): Durante este proceso, el movimiento hacia abajo del pistón se utiliza para eliminar el calor inútil del cilindro. Cuando el calor inútil sale del cilindro, la energía cinética de las moléculas pierde debido a esa disminución de presión. Pero en un motor de dos tiempos, no hay fase de escape, y el proceso comienza de nuevo, y se ingresa una nueva mezcla de aire y combustible, y todo el proceso se repite.

Lea también: Funcionamiento del ciclo Otto

Partes del motor de 2 tiempos

Un motor de dos tiempos tiene los siguientes componentes principales:

1. Cilindro
2. Culata
3. Pistón
4. Anillos de pistón
5. Biela
6. Cárter
7. Cigüeñal
8. Válvulas
9. Bujía (Para motor de gasolina)

(Para motor diesel)

1) Cilindro

El cilindro de un motor de 2 tiempos está construido de hierro fundido. Este cilindro también se conoce como cámara de combustión. Este es un lugar donde el pistón es recíproco. Debido a la reciprocidad del pistón, la mezcla de aire y combustible se comprime en el cilindro. Tiene puertos de entrada y salida.

Leer más: Diferentes tipos de motores

2) Culata

Artículo principal: Culata

Este componente del motor se encuentra en la parte superior del cilindro de un motor. En el caso del motor de gasolina, la culata contiene una bujía. Tiene un inyector de combustible en el caso de un motor diesel de dos tiempos.

3) Pistón

Es la parte principal del cilindro que tiene movimiento alternativo dentro de la cámara de combustión. Está construido de una aleación de Aluminio.

4) Anillos de pistón

Cada pistón del motor tiene principalmente 2 o 3 anillos. Este anillo de pistón evita que el gas altamente presionado escape por el cilindro. Esto también es útil para mantener limpias las paredes del cilindro.

5) Biela

Artículo principal: Biela

Está hecha de aluminio o aleación de acero y absorbe fuerzas ligeras y fuertes. Esta parte del motor une el cigüeñal y el pistón. Un extremo de un cigüeñal está unido al pistón y el otro extremo al cigüeñal. Envía el movimiento del pistón hacia el cigüeñal.

6) Cárter

es la parte más significativa del motor de dos tiempos. Incluye bielas, cigüeñales, lubricantes y otros componentes potentes del motor. Los cárteres del motor están hechos de hierro fundido o de fundición en arena de aluminio fundido.

Leer más: Funcionamiento del cárter

7) Cigüeñal

Artículo principal: Cigüeñal

Se utiliza hierro fundido o acero forjado para construir el cigüeñal del motor de 2 tiempos. Los motores diesel tienen cigüeñales de acero para aliviar el estrés. Este eje cambia el movimiento vertical del pistón alternativo en un movimiento giratorio.

8) Puertos

El motor utiliza puertos para fines de succión de combustible y escape. Estos puertos se conocen como puertos de entrada y salida.

El motor de dos tiempos tiene los siguientes tres puertos:

• Puerto de escape
• Puerto de transferencia
• Puerto de admisión

9) Bujías

Las bujías solo se usan en motores de gasolina. El objetivo de este componente del motor dentro del cilindro es encender la mezcla de combustible y aire. Proporciona una chispa al combustible comprimido.

10) Inyector de combustible

En un motor diesel de dos o cuatro tiempos, el combustible se pulveriza en el cilindro del motor a través de un inyector conocido como inyector de combustible. Se instala en la culata.

Aplicaciones de motores de dos tiempos

• Estos tipos de motores IC se usan más comúnmente para motocicletas todoterreno, carreras, cortadoras de césped, bicicletas, barcos.

• Estos motores también se utilizan para motores fueraborda, comedores de malezas, motosierras y aplicaciones.

• Uso de motores de gasolina de dos tiempos en aplicaciones de vehículos pequeños, como motocicletas, ciclomotores y SUV.
• Se utilizan para la propulsión de buques.
• Estos motores se utilizan para embarcaciones a motor fuera de borda pequeñas, grupos electrógenos y de bombeo.
• Los motores de 2 tiempos no son perfectos para aplicaciones de servicio pesado.

Ventajas y desventajas de los motores de 2 tiempos

El motor de dos tiempos tiene las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas del motor de 2 tiempos

• Tiene un bajo costo que los motores de cuatro tiempos.
• Un motor de dos tiempos tiene una gran potencia en comparación con un motor de 4 tiempos.
• son fáciles de mantener.
• Un motor de 2 tiempos produce un par constante en el cigüeñal del motor.
• Tiene un diseño simple que un motor de 4 tiempos.
• Estos motores de combustión interna son fáciles de inicio.

Desventajas del motor de 2 tiempos

• Requiere un alto enfriamiento que un motor de 4 tiempos.
• Tiene una baja eficiencia que el motor de 4 tiempos.
• Estos motores tienen una baja eficiencia volumétrica.
• Estos motores producen más contaminación que los motores de 4 tiempos.
• Tienen un funcionamiento más ruidoso que un motor de 4 tiempos.

Sección de preguntas frecuentes

¿Hay un motor de 2 tiempos?

¿Necesita aceite un motor de 2 tiempos?

¿Por qué el motor de 2 tiempos es tan rápido?

¿Cuántos stokes hay en un motor de dos tiempos?

¿Son los motores de 2 tiempos más potentes?

¿Qué sucede si no pones aceite en 2 tiempos?

¿Es 2 o 4 tiempos más rápido?

Conclusión

Los motores de dos tiempos tienen algunas ventajas, principalmente para el trail, donde su peso ligero es una gran ventaja. Tienen desventajas en comparación con los motores de 4 tiempos, como un gran éxito, una banda de potencia estrecha, un pobre kilometraje de gasolina y la necesidad de desmontajes bastante frecuentes (que afortunadamente no es difícil). El motor de 2 tiempos se utiliza en motosierras, herramientas para el césped, automóviles con control remoto, bicicletas de tierra y motores para botes, etc…

1. Diferentes tipos de motores
2. Funcionamiento de motores de 4 tiempos
3. Diferencia entre motores de 2 y 4 tiempos
4. Tipos de motores alternativos