U N I D A D
DE TRABAJO
OBJETIVOS
Al finalizar esta unidad de trabajo los alumnos y alumnas deberán ser capaces de:
– Analizar el funcionamiento de los motores de dos tiempos y sus principales características. – Estudiar el proceso de intercambio de gases en el cilindro mediante lumbreras.
– Analizar las características constructivas de los componentes del motor de dos tiempos.
BLOQUE TEMÁTICO IV
ESTRUCTURA DE CONTENIDOS
1. Características principales. 2. El motor Otto de dos tiempos.
2.1.Constitución.
2.2.Ciclo de trabajo de dos tiem- pos.
2.3.Intercambio de gases en el ci- lindro.
2.4.Tipos de barrido.
2.5.Comparación de motores Otto de dos y cuatro tiempos. 3. Principales componentes del mo-
tor de dos tiempos.
4. El motor Diesel de dos tiempos. 4.1.Ciclo de trabajo.
4.2. Particularidades constructivas.
– Análisis de las principales caracte- rísticas de los motores de dos tiempos.
– Estudio de la constitución de los motores Otto de dos tiempos. – Descripción del ciclo de funciona-
miento del motor de dos tiempos. – Interpretación del diagrama de
trabajo.
– Análisis de los procesos de admi- sión y escape mediante lumbreras. – Estudio del diagrama de la distri-
bución.
– Identificación y estudio de los componentes del motor de dos tiempos.
– Descripción del ciclo de trabajo del motor Diesel de dos tiempos. – Descripción de las características
constructivas del motor Diesel de dos tiempos.
– Participación activa en el desarro- llo de la unidad didáctica. – Receptividad y actitud favorable
para el aprendizaje.
– Orden en el transcurso de las ac- tividades.
– Responsabilidad en el trabajo.
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A
CTIVIDADES INICIALES1. ¿Cuántas carreras utiliza el motor de dos tiempos para completar un ciclo?
El motor de dos tiempos realiza su ciclo de tra- bajo en dos carreras del pistón (180°× 2), en las cuales se llevan a cabo los procesos de admisión, compresión, expansión y escape.
2. ¿Cómo se realiza el intercambio de gases en un motor de dos tiempos?
La admisión y el escape se realizan por lumbreras dispuestas en el cilindro, cuya apertura y cierre está controlada por el desplazamiento del pistón.
3. ¿Qué función cumple el cárter?
El cárter en estos motores es hermético y no contiene aceite, puesto que en él se comprimen los gases de admisión para ser bombeados al ci- lindro a través de la lumbrera de transferencia.
4. ¿Qué vehículos y máquinas utilizan el mo- tor de dos tiempos?
Se emplean en motocicletas, ciclomotores y pe- queños motores fuera borda, también se utilizan para accionar máquinas como motosierras, cor- tacésped y pequeños generadores eléctricos.
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A
CTIVIDADES DEE
NSEÑANZA-A
PRENDIZAJEDe refuerzo
1. ¿Qué funciones cumple el pistón en un motor de dos tiempos?
El pistón cumple tres funciones:
– Controla la apertura y cierre de las lumbreras en su desplazamiento.
– Realiza la compresión de los gases en la cá- mara de combustión por su parte superior. – Lleva a cabo la precompresión de los gases
en el cárter por su parte inferior.
2. Explicar el ciclo de funcionamiento de dos tiempos.
Primer tiempo:
El pistón comienza su ascenso desde el PMI, los gases quemados están saliendo por la lumbrera de escape, barridos por los gases frescos procedentes
del cárter. El pistón cierra la lumbrera de transfe- rencia, lo que provoca un vacío en el cárter, cuan- do se abre la lumbrera de admisión el cárter se lle- na con mezcla fresca de aire y gasolina.
Se cierra la lumbrera de escape y comienza la compresión. Antes de que el pistón llegue al PMS salta una chispa en la bujía iniciando la combustión de la mezcla comprimida.
Segundo tiempo:
Una vez superado el PMS, la expansión de los ga- ses genera una fuerte presión que hace descender el pistón. Primero descubre la lumbrera de escape, saliendo los gases a gran velocidad, debido a la presión que aún existe dentro del cilindro. Al mis- mo tiempo la parte inferior del pistón comprime la mezcla introducida en el cárter, inmediatamen- te después se descubre la lumbrera de transferen- cia y los gases pasan a través de ella desde el cár- ter hasta el cilindro con una presión de 0,4 a 0,8 bar, produciéndose el efecto de barrido, por el cual los gases frescos empujan a los gases quemados hacia la lumbrera de escape. Cuando el pistón lle- ga al PMI, comienza su carrera ascendente y el proceso se repite.
El ciclo se completa en dos carreras, logrando por tanto un impulso o carrera de trabajo por cada vuelta del cigüeñal.
3. Dibujar el diagrama de trabajo indicando cada una de sus partes.
RESOLUCIÓN DE ACTIVIDADES
p0Presión atmósferica.
p1Presión de combustión.
p2Presión al abrirse el escape.
L Carrera.
LE Lumbrera de escape. LT Lumbrera de transferencia. AE Avance del encendido.
1. Cierre lumbrera de transferencia. 2. Cierre lumbrera de escape. 3. Encendido.
4. Presión máxima de combustión. 5. Apertura del escape.
6. Apertura lumbrera de transferencia.
p p1 p2 p0 V PMI PMS 1 2 3 4 5 LE L LT AE. 6
4. ¿Cuáles son las razones del bajo rendi- miento volumétrico del motor de dos tiempos?
La eficacia en el intercambio de gases en el mo- tor de dos tiempos está condicionada por el he- cho de tener que realizar los procesos de admi- sión y escape de forma prácticamente simultánea y durante un reducido ángulo de giro de cigüeñal, por lo que el llenado de los cilindros y por tanto el rendimiento volumétrico no es tan bueno como en los motores de cuatro tiempos.
5. ¿Qué ventajas aporta la instalación de una válvula de lengüeta en la lumbrera de admisión?
Se sitúan sobre el conducto de entrada del cár- ter de manera que se abre por la depresión que genera el pistón al subir, y se cierra al igualarse la presión con el exterior, evitando así que se produzca retorno de los gases cuando son com- primidos.
La abertura y cierre de la lumbrera de admisión ya no depende únicamente del movimiento del pistón, sino también de la presión existente en cárter, de esta manera el llenado es más eficaz, ya que los movimientos de la válvula se adaptan al número de revoluciones, produciéndose una mejora en el rendimiento volumétrico del motor.
6. ¿Qué ángulo gira el cigüeñal entre la apertura de la lumbrera de escape y la de admisión, y por qué?
Desde que el pistón descubre la lumbrera de es- cape hasta que abre la de transferencia, deben de transcurrir entre 10° y 15° de giro del cigüe- ñal con el fin de que haya tiempo suficiente para despresurizar el interior del cilindro y los gases frescos procedentes del cárter puedan entrar produciendo el efecto de barrido. Si la presión no baja lo necesario los gases quemados se in- troducirán en el cárter cuando se abra el con- ducto de transferencia, dando lugar a un defi- ciente intercambio de gases.
7. ¿En qué consiste el barrido?
Al no existir una depresión que aspire los gases al interior del cilindro, éstos tienen que ser in- troducidos a presión desde el cárter, esto provo- ca un efecto de barrido que es aprovechado para desalojar a los gases quemados, y puesto que la lumbrera de escape permanece abierta después de cerrarse la de transferencia, es inevitable la
pérdida de una pequeña cantidad de gases fres- cos.
8. ¿Cómo se realiza el barrido en lazo?
El sistema consta de entre 2 y 5 lumbreras de transferencia situadas a ambos lados de la lum- brera de escape. Los canales de entrada están orientados de forma que los gases frescos que se introducen son enviados hacia arriba. En la zona superior se juntan las corrientes de barrido procedentes de cada lumbrera y descienden em- pujando a los gases quemados hacia la lumbre- ra de escape.
9. ¿Qué diferencias existen entre el barrido en lazo y el transversal?
El sistema de barrido en lazo consigue una bue- na eficacia de barrido y la pérdida de gases fres- cos es mínima, aunque en la parte superior del cilindro queda sin barrer un pequeño núcleo de gases quemados. El sistema transversal tiene el inconveniente de que necesita un deflector la ca- beza del pistón.
10. Dibujar el diagrama de distribución indi- cando los siguientes puntos:
– Apertura y cierre de la lumbrera de escape.
– Apertura y cierre de la lumbrera de transferencia.
– Apertura y cierre de la lumbrera de admisión.
– Ángulos de compresión y expansión. – Ángulos de admisión y compresión en
el cárter. Encendido PMS PMI Escape Compresión del cárter Transferencia Depresión del cárter Apertura de escapeApertura de escape Cierre de escape Cierre de escape Aper tura de la transferenciaApertura de la transferencia Aper tura de la admisi ón Aper tura de la admisi ón Cierre de la transferencia Cierre de la transferencia Cierre de la admisi ón Cierre de la admisi ón Compresión Expansión
11. ¿Qué ventajas tiene el motor de dos tiem- pos respecto al de cuatro?
El motor Otto de dos tiempos tiene una consti- tución sencilla, carece de sistema de distribución y de circuito de engrase a presión.
El par que se obtiene en el motor de dos tiem- pos es mayor y más uniforme que en el de cua- tro ya que el pistón recibe doble número de im- pulsos.
12. ¿Por qué motivo el cigüeñal y la biela gi- ran sobre rodamientos en lugar de hacer- lo sobre cojinetes de fricción?
Los cojinetes de fricción necesitarían para su co- rrecto funcionamiento engrase a presión, sin embargo los rodamientos pueden funcionar con pequeñas cantidades de aceite.
13 ¿Qué tipo de cámara de combustión usan generalmente los motores de dos tiempos?
La cámara de combustión generalmente tiene forma semiesférica, este tipo de cámara es po- sible gracias a la ausencia de válvulas, presenta una reducida superficie respecto a su volumen, lo cual favorece el proceso de combustión y per- mite relaciones de compresión altas.
14. Explicar el proceso de barrido en un mo- tor Diesel de dos tiempos.
El pistón descubre la lumbrera de escape des- cargando la presión y a continuación la de ad- misión que permite la entrada de aire impulsado por la bomba de soplado con una presión entre 1 y 1,4 bar.
Este aire realiza el barrido por el interior del cilin- dro obligando a salir a los gases quemados por la lumbrera de escape y expulsando también parte de este aire que suministra la bomba con el fin de asegurar un buen barrido que se prolonga hasta que al subir el pistón, cierra las lumbreras.
15. ¿Qué ventajas tiene la instalación de vál- vulas de escape en el motor Diesel?
La válvula de escape permite un barrido muy efi- ciente, además al no existir la lumbrera de esca- pe se logra un mejor aprovechamiento de la pre- sión de la combustión debido a que aumenta la carrera de expansión.
16. Explicar cómo se realiza el barrido equi- corriente o uniflujo.
Este sistema requiere la instalación de válvulas de escape.
Las lumbreras de admisión se sitúan en la parte baja del cilindro y están orientadas de forma que la corriente de aire admitida adquiere un movi- miento circular que barre tangencialmente el ci- lindro de abajo arriba. Los gases son expulsados por la válvula de escape que ha sido abierta con la suficiente antelación para descargar la presión al final de la expansión, y cierra momentos des- pués de que el pistón cubra las lumbreras de ad- misión. Los puntos de apertura y cierre del esca- pe ya no dependen del desplazamiento del pistón, sino que pueden calcularse los ángulos más convenientes como en el motor de cuatro tiempos. En este caso el diagrama de distribución correspondiente al escape puede ser asimétrico.
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DE TRABAJO
OBJETIVOS
Al finalizar esta unidad de trabajo los alumnos y alumnas deberán ser capaces de: – Conocer las principales características del motor rotativo.
– Analizar las características constructivas de los componentes del motor rotativo. – Analizar el ciclo de funcionamiento del motor rotativo.