Motor 2 Tiempos, ¿Qué Es? Características Y Mas

Al Motor 2 Tiempos se le conoce también como motor de ciclo de Otto, debido al nombre de la persona encargada de su diseño y fabricación, el ingeniero alemán Nicolaus August Otto.

Consiste en un motor de combustión interna que tiene la capacidad para realizar las cuatro fases de un ciclo termodinámico (admisión, compresión, explosión y escape) en únicamente dos movimientos lineales del pistón, de subida y de bajada, produciendo una explosión con cada vuelta que el pistón da al cigüeñal.

Por lo general un motor de dos tiempos tiene un precio más económico, pero también hay que decir que son menos ecológicos que los motores de cuatro tiempos. Esto hace que los motores de 2 tiempos cada vez sean menos habituales, estando presentes básicamente en ciclomotores de potencia reducida y en motos de enduro o motocross.

Si te interesa saber todo sobre los motores de 2 Tiempos entonces te interesara este articulo ya que aquí te diremos lo más importante sobre este elemento.

Historia del Motor 2 Tiempo

El primer comercial de dos tiempos motor de compresión de cilindro se atribuye al ingeniero escocés que Dugald Clerk, que patentó su diseño en 1881. Sin embargo, ese primer motor dos tiempos tenía un cilindro de carga separado. El motor con el cárter excavado, que emplea el área debajo del pistón como una bomba de carga, se acredita al inglés Joseph Day.

El 31 de diciembre de 1878, el inventor alemán Karl Benz produjo un motor de gas de dos tiempos, por lo que recibió una patente en 1879 en Alemania. El primer motor de dos tiempos verdaderamente práctico se atribuye al hombre de Yorkshireman Alfred Angas Scott, que comenzó a producir dos cilindros de motocicletas refrigeradas por agua en 1908.

En la actualidad, las versiones de gasolina con encendido por chispa son particularmente útiles en aplicaciones livianas o portátiles como sierras de cadena y motocicletas. Y no solo en aplicaciones ligeras, cuando el peso y el tamaño no son un problema, las características de alta eficiencia termodinámica lo hace ideal para motores diesel de encendido por compresión que operan en aplicaciones grandes.

Estos motores dos tiempos diesel son, por ejemplo, la propulsión marina, las locomotoras ferroviarias y la generación de electricidad. En un motor de dos tiempos, la transferencia de calor del motor al sistema de enfriamiento es menor que en uno de cuatro tiempos, lo que significa que los motores de dos tiempos pueden ser más eficientes.

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¿Qué es un Motor de 2 Tiempos?

El término “dos tiempos” y “dos ciclos” con frecuencia son intercambiados cuando se habla de estos motores. Este término procede de la cantidad de cambios de direccón que los pistones hacen durante cada carrera del motor.

Los motores de combustión interna se utilizan para producir energía mecánica a partir de la energía química contenida en los combustibles a base de hidrocarburos. La parte productora de energía del ciclo de operación del motor comienza dentro de los cilindros con el proceso de compresión.

Después de la compresión, el quemado de la mezcla aire-combustible que libera la energía química y genera productos de combustión a alta temperatura y alta presión. Esos gases entonces se expanden dentro de cada cilindro y transmiten potencia al pistón.

Por ende, conforme el motor opera continuamente, se produce energía mecánica. Cada movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón se le conoce como un tiempo o ciclo, Comunmente se conocen dos tipos de motores de combustión interna: de dos tiempos y de cuatro tiempos.

¿Cómo funciona el motor de dos tiempos?

Se trata de un motor de combustión interna que realiza las cuatro fases del ciclo termodinámico (admisión – compresión – explosión – escape) en 2 movimientos lineales del pistón, o una vuelta completa del cigüeñal, diferenciándose del motor de 4 tiempos en que éste lo realiza en 4 movimientos de pistón, o 2 vueltas de cigüeñal.

La gran diferencia entre los motores de 2 y 4 tiempos, es que en el motor de 4 tiempos se produce 1 explosión por cada 2 vueltas de cigüeñal, por 1 explosión en cada vuelta de cigüeñal en el de 2 tiempos. La gran ventaja del motor de 2 tiempos es que esta diferencia produce mayor potencia de salida del cigüeñal, la gran desventaja es un mayor consumo de combustible.

El pistón se desliza hacia arriba desde el PMI (punto muerto inferior), dejando en su recorrido abierta la lumbrera de admisión. En la parte superior, el pistón realiza la compresión y en la parte inferior se succiona la mezcla de combustible y aire a través de la lumbrera de admisión.

Al llegar el pistón a su PMS (punto muerto superior), se produce la máxima compresión de la mezcla de gases de combustión y se produce la explosión gracias a la chispa eléctrica producida por la bujía. Esta explosión produce una expansión de los gases que empuja hacia abajo el pistón, que comunica el movimiento al cigüeñal a través de la biela.

En el recorrido descendente, el pistón abre la lumbrera de escape, que permiten la salida de los gases de la combustión. Al mismo tiempo, se abre la lumbrera de transferencia, por la que vuelve a entrar mezcla de aire y combustible al cilindro, ocupando el vacío provocado por la salida de gases. Al llegar el pistón de nuevo a su PMI, el cilindro vuelve a estar lleno de gases y el ciclo vuelve a empezar.

Una vez finalizado el ciclo, debe producirse la salida de los gases procedentes de la combustión para la entrada de la nueva mezcla, proceso conocido como barrido. En la actualidad, el sistema por antonomasia de barrido de gases es el sistema Schnuerle, o barrido tangencial.

Funcionamiento del Motor

El funcionamiento del motor 2 tiempos se compone de la siguiente manera

ADMISIÓN – COMPRESIÓN / 1er tiempo (desplazamiento desde PMI hacia PMS):

⦁ Empieza el periodo de admisión, todas las lumbreras están abiertas.

⦁ El pistón crea una depresión tras de sí y absorbe los gases frescos a través del conducto de admisión hacia el interior del cárter (cámara de pre-compresión).

⦁ Sobre la mitad de recorrido de la carrera ascendente el pistón ha cerrado todas las lumbreras. En ese instante empieza el periodo de compresión, simultáneamente continua el de admisión.

⦁ El pistón llega al PMS (fin de la carrera ascendente), termina el periodo de compresión pero la admisión continua, puesto que el fluido tiene cierta inercia.

EXPLOSIÓN – ESCAPE / 2ndo tiempo (desplazamiento desde PMS hacia PMI):

⦁ Previo al PMS hay un avance de encendido (instantáneo) y comienza el periodo de combustión (gradual).

⦁ A unos 10º de superar el PMS, el frente la llama alcanza el pistón y comienza la expansión (único periodo de trabajo).

⦁ El pistón es empujado enérgicamente hacia el PMI y la presión alcanza sus valores máximos.

⦁ A la mitad de carrera descendente el pistón descubre la lumbrera de escape y libera a través de su conducto, tanto los gases quemados como calor, y poderosas ondas acústicas (comienza el período de escape simultáneamente con la expansión que decae).

⦁ A medida que el pistón baja, pierde presión arriba en la cámara de combustión, pero la gana abajo en el cárter, donde la mezcla se va pre-comprimiendo.

⦁ Unos pocos grados de cigüeñal después, se abren las lumbreras de transferencia y como en el cárter existe cierta presión (que es superior a la existente en el cilindro), los gases frescos salen a presión, llenando el cilindro en un bucle envolvente que no solo facilita la extracción de los pocos gases quemados que quedan, sino que también salen gases frescos, ayudados por las ondas que viajan a gran velocidad a lo largo del escape y además estas facilitan el llenado del cilindro (mejora la transferencia).

⦁ PMI, acaba expansión pero continua escape y transferencia, antes de que el pistón cierre las lumbreras de transferencia el retorno de estas ondas de escape devolverá gran parte de los gases frescos perdidos al cilindro sobrealimentándolo.

Partes de un Motor 2 Tiempos

Principalmente porque, en vez de válvulas, tiene tres lumbreras, que es por donde entra la mezcla de aire y combustible y también donde se realiza la lubricación. Es el propio pistón las que las bloquea o desbloquea simplemente con su posición.

Partes fijas de los motores de dos tiempos

• Bloque motor: donde se encuentran los agujeros o cilindros que conforman las paredes y la parte superior de las cámaras de combustión. También cuenta con las lumbreras:
  • Lumbrera de admisión: por donde se deja entrar la mezcla en el cárter
  • Lumbrera de carga: por donde la mezcla que está en el cárter pasa a la cámara de combustión
  • Lumbrera de escape: por donde se expulsan los gases de escape una vez que se ha quemado la mezcla
• Colector de admisión: conductos por lo que entra el aire en las cámaras de combustión, cuando la posición del pistón lo permite.
• Colector de escape: conductos por lo que salen los gases de escape, cuando la posición del pistón lo permite.
• Bujías: en los motores de dos tiempos se requiere de unas bujías que provoquen una chispa para detonar la mezcla.
• Cárter: Es la parte que cierra el motor por debajo, pero al contrario que en los motores de cuatro tiempos, no contiene el aceite lubricante. En los motores de dos tiempos el aceite va mezclado con el aire y el combustible. Por eso, en lugar de tener forma de cubeta, suele tener forma semicilíndrica para dejar el espacio justo al cigüeñal.

Partes móviles de los motores de dos tiempos

• Pistones: son las partes móviles que cierran las cámaras de combustión por debajo. Van unidos al cigüeñal mediante las bielas.
• Cigüeñal: eje que transforma el movimiento lineal de subida y bajada de los pistones en movimiento circular.
• Bielas: piezas móviles que unen los pistones al cigüeñal.

¿En dónde se utilizan los motores de dos tiempos?

Los motores de dos tiempos son poco costosos de construir en comparación con los de cuatro tiempos. Son más ligeros en peso y también pueden producir una relación potencia/peso más alta.

Por esas razones, los motores de dos tiempos son muy útiles en aplicaciones como sierras de cadena, motores fuera de borda, motocicletas, desbrozadoras, solo por nombrar algunas. Los motores de dos tiempos son más fáciles de poner en marcha en bajas temperaturas.

Parte de esto se debe a su diseño y la ausencia de un cárter de aceite. Esta es la razón por la cual estos motores son comúnmente usados en unidades móviles sobre nieve y removedoras de nieve.

¿Cómo se lubrican los motores de dos tiempos?

Los motores de dos tiempos son considerados como sistemas de lubricación a toda pérdida. Debido a que el cigüeñal es parte del proceso de aspiración, no puede actuar como un depósito de aceite, como lo es en los motores de cuatro tiempos.

La lubricación tradicional de los motores de dos tiempos se hace mezclando el aceite con el combustible. El aceite es quemado junto con la mezcla de aire combustible. Los motores de inyección directa son diferentes, ya que el combustible es inyectado directamente en la cámara de combustión mientras que el aceite es inyectado directamente al cigüeñal.

Este proceso es eficiente debido a que el combustible es inyectado después de que se cierra la lumbrera de escape, por lo que se logra una combustión más completa del combustible, desarrollando más potencia.

Los motores de inyección directa generan mayor cantidad de potencia que los motores tradicionales de dos tiempos. Debido a que el aceite se inyecta directamente dentro del cigüeñal, se requiere menos aceite y se disminuye la tasa de consumo combustible/aceite (relación 80:1).

Los motores de inyección directa operan a mayores temperaturas de combustión, cercanas a los 50 ºC (120 ºF). También requieren más lubricación  que los motores tradicionales de dos tiempos.

Ventajas y desventajas del motor de dos tiempos

Como en todo los casos siempre hay ventajas y desventajas que tiene cualquier elemento y este motor no se escapa de eso a continuación te mencionaremos estos puntos tan importante que tiene este elemento.

Ventajas del motor de dos tiempos

• La construcción de este tipo de motor es muy sencilla y económica, ya que carece de válvulas y, por lo tanto, de cualquier tipo de sistema de distribución.
• Estos motores tienen mucha potencia para su cilindrada porque tienen una explosión cada vez que el pistón sube.
• Por ese mismo motivo tienen par más regular.
• Puede trabajar en cualquier posición, al no haber aceite en el cárter de un motor de dos tiempos.
• Su mantenimiento es bastante más sencillo, porque no tiene tantos elementos como otros motores.
• Tienen una mayor eficiencia termodinámica, ya que se produce una temperatura menor a la hora de realizar la combustión de la mezcla de aire y combustible.

Desventajas del motor de dos tiempos

• La contaminación producida por estos motores es mayor, por la presencia de aceite en la mezcla. Este aumento de emisiones no solo se debe a que el lubricante se queme en cada explosión, sino que su misma presencia provoca que la mezcla quemada no cumpla con la relación estequiométrica ideal.
• El desgaste de las piezas del motor de dos tiempos es superior a un motor de cuatro tiempos. El motivo principal es porque el régimen de giro de estos motores es bastante superior a los motores de cuatro tiempos que todos conocemos.
• Tienen una eficiencia menor.

¿En qué se diferencian los motores de dos tiempos y los de cuatro tiempos?

Un motor de cuatro tiempos requiere de cuatro ciclos del motor (dos hacia arriba y dos hacia abajo) y dos revoluciones del cigüeñal para completar un ciclo de combustión y proporcionar un impulso de trabajo.

La diferencia fundamental entre un motor de dos tiempos y uno de cuatro tiempos está en el proceso de salida de gases, o dicho de manera simple, la remoción de los gases quemados y el fin de cada proceso de expansión y la inducción de una mezcla fresca para el siguiente ciclo.

El motor de dos tiempos tiene una expansión o ciclo de potencia en cada cilindro durante cada revolución del cigüeñal. El proceso de carga y expulsión ocurren simultáneamente conforme el pistón se mueve desde la posición más baja o más alta.

En un motor de cuatro tiempos, los gases quemados primero son desplazados por el pistón durante el movimiento ascendente y posteriormente ingresa aire fresco durante el movimiento descendente.

 Esto significa que se requieren cuatro ciclos del motor para completar dos vueltas del cigüeñal y completar un ciclo de potencia, contra una sola vuelta necesaria en un motor de dos tiempos. En otras palabras, un motor de dos tiempos opera en 360 grados de la rotación de cigüeñal, mientras que los motores de cuatro tiempos operan en 720 grados de rotación del cigüeñal.

Restricciones de los motores dos tiempos

Para los vehículos de dos ruedas es válida la norma de emisiones Euro 4 a partir de enero de 2016, independientemente de si el vehículo está equipado con un motor de dos tiempos o cuatro tiempos.

La introducción de esta norma llevó a la terminación generalizada de la evolución de los motores de dos tiempos en las pequeñas motocicletas (anteriormente para ellos la norma a aplicar fue Euro 2). Ya, un estándar de Euro 3 no era factible para los motores de dos tiempos.

La última motocicleta con motor de dos tiempos mayor de 150 cm³ destinada a funcionar en carreteras públicas fue la Aprilia RS 250, que se fabricó hasta 2002. Estaba equipada con un motor dos tiempos de 249 cm³  de volumen y una potencia de 40kW (se trataba de un nuevo diseño del motor Suzuki RGV 250 Gamma). Solo hay una excepción: en el año 2013 KTM produjo la Freeride 250 R, que tiene una versión de carretera de un motor de dos tiempos, limitada a 7 cv (5 kW), para cumplir con la norma Euro 3.

Las pequeñas motocicletas (con una capacidad de hasta 50 cm3) todavía cumplen la norma para hidrocarburos y oxigenación de nitrógeno, aplicable a los turismos. Scooters con motores dos tiempos (con una capacidad de hasta 50 cm³) siguen debido a que sus emisiones son la alternativa para cumplir la norma. Estas restricciones cumplen un  papel importante sobre la contaminación del aire en muchas grandes ciudades.

Los seis principales tipos de Motor 2 Tiempos montados en ciclomotores

1. Euro 2

Cuando escuches hablar de motores Euro 2, a lo que hace referencia esa denominación es a una categoría correspondiente a la Normativa Europea sobre Emisiones de gases contaminantes. En concreto, se aprobó en 2003 mediante el reglamento 94/12/CE.

Sin duda, su principal elemento de interés es que cuenta con un excelente sistema de refrigeración que se fundamenta en un tubo ubicado en el exterior del propio motor y que se muestra, por ello, extraordinariamente resistente al calentamiento. Evidentemente, es más contaminante que sus sucesores.

2. Euro 3

La normativa que regía los motores Euro 3 fue publicada por la Unión Europea en el año 2006 mediante el reglamento 98/69/CE y ha estado vigente hasta el 31 de diciembre de 2017. Su principal ventaja respecto al Euro 2 radica en el hecho de que posee un tamaño menor y una forma más compacta.

Esto hace que, por ejemplo, el cigüeñal esté formado por un pistón único y que la transmisión primaria sea la responsable de activar las bombas del aceite y del agua. También goza de un funcionamiento más fluido y eficiente y permite disfrutar de una mayor potencia con menor cantidad de emisiones contaminantes.

3. Euro 4

Los motores Euro 4 fueron regulados en el año 2005 mediante la normativa 98/69/CE. Fue el último tipo que no tuvo en consideración el volumen de partículas en suspensión. En las motocicletas, se estima que son capaces de reducir, respecto a los Euro 3, un 59 % las emisiones de monóxido de nitrógeno, un 48 % los hidrocarburos y un 56 % el monóxido de carbono. Por su parte, aunque miden sus emisiones de CO2, no disponen de ninguna limitación al respecto.

4. Minarelli LC

Este motor de dos tiempos recibe este nombre por contar con un sistema de refrigeración LC. Fabricado en aluminio, está disponible en versiones de 70 cc y 94 cc. Su cilindro, en muchas ocasiones diseñado en específico para el ámbito de la competición, es extremadamente potente y viene acompañado de una salida de escape tabicada llamada T-Port y de seis transfers.

Gracias a ello, y mediante un proceso de encarar el cárter con dicho cilindro, es capaz de alcanzar entre los 19 y los 20 CV de potencia y de girar a 14 500 revoluciones por minuto, si bien es cierto que suele limitarse a 8000.

5. AM6

Los motores AM6 son, sin lugar a dudas, los más resistentes que existen para motocicletas de marchas provistas de una cilindrada de 49 cc. Además, más allá de las versiones que se pueden comprar de fábrica, es posible prepararlos fácilmente si se poseen unos pocos conocimientos sobre mecánica.

A esto hay que añadir, además, que suelen montar pistones con 48 mm de diámetro y bulones de 12 mm. Si se comparan con los motores Euro 3, puede decirse que resultan más sencillos y potentes, pero también más contaminantes y pesados.

6. Piaggio LC

Este es el nombre de uno de los motores más montados y demandados de la marca Piaggio para ciclomotores. También puede presumir de contar con un cilindro con salida de escape tabicada, lo mismo que pasaba con el Minarelli LC y con otros clásicos del mundo de la motocicleta como el Malossi MHR, el Stage6 Racing y el Hebo Manston.

En líneas generales, es capaz de ofrecer una potencia de hasta 12 CV sin apenas dificultad siempre que se combinen con cigüeñales reforzados, carburadores de gran tamaño y escapes adecuados. Está fabricado en una sola pieza de aluminio, lo que hace que sea muy resistente y compacto.

¿Qué motor de 2 tiempos es mejor?

Esa es una cuestión complicada y difícil de responder. Evidentemente, aquellos que se encuentran adaptados a la normativa Euro 4 son los más modernos y menos contaminantes, por lo que también deben considerarse como los más eficientes y los de mejores prestaciones.

Sin embargo, los motores Euro 3 y AM6 merecen una mención especial. Hay que tener en cuenta que han permanecido vigentes durante más de una década y que, hoy en día, son los montados por la mayoría de las motocicletas. Esto se ha traducido en que tanto los fabricantes como los propios usuarios hayan sido capaces de sacar de ellos sus máximas prestaciones.

Esperamos haberte sido de ayuda a la hora de comprender un poco más la variedad de tipos de motor de 2 tiempos en ciclomotores . Sin duda, aunque hay modelos más allá de los aquí comentados, estos son los más importantes.

Si te ha gustado y crees que has aprendido algo nuevo sobre el Motor 2 Tiempos  y si te sirvió de algo la información y recomendaciones de nuestro artículo, no dudes en dejar un comentario y compartirlo.

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