¿Cómo funciona un motor de dos tiempos?

Cómo funcionan juntas las piezas

1. Chispa y potencia

   La chispa saltó a 340°, 20° antes del punto muerto superior, así que a 15° la carga está ardiendo (amarillo) y su presión, unos 34 bar en el gráfico idealizado, empuja el pistón hacia abajo. La cabeza del pistón tapa las ventanas de escape y de transferencia, así que el cilindro está cerrado. Bajo el pistón, la falda aún deja abierta la admisión hasta 80°. A régimen alto la mezcla en movimiento sigue entrando un rato, pero el pistón que baja también devuelve parte, así que el modelo dibuja el flujo de admisión adelgazándose hacia los 80°. Después el cárter queda cerrado.

2. El escape se abre primero

   A 94° la cabeza del pistón pasa el techo de la ventana de escape y el gas quemado, todavía a unos 3,5 bar en el gráfico, sale con fuerza (naranja). Las ventanas de transferencia están más abajo y siguen tapadas otros 29°. En ese tiempo la presión del cilindro baja hacia la del cárter: en el gráfico la línea oscura del cilindro cae hasta encontrarse con la línea verde azulada del cárter cerca de la línea discontinua donde se abren las transferencias. Si se abrieran primero, el gas quemado bajaría al cárter. Mientras tanto, el pistón que baja comprime la mezcla del cárter cerrado hasta unos 1,4 bar.

3. La mezcla fresca entra en lazo

   Desde 123° las ventanas de transferencia quedan destapadas (teñidas de azul) y la carga comprimida del cárter sube por los conductos (líneas azules; el corte abre el conducto cercano desde el cárter hacia arriba). En el gráfico idealizado el cilindro está entonces a unos 1,6 bar, justo por encima del cárter, y baja de él 5° después. Jennings dice que para entonces el cilindro debe estar cerca de la presión atmosférica; los motores reales lo consiguen con ayuda de las ondas de presión del tubo de escape, que este cálculo deja fuera. Las lumbreras de transferencia reales tienen forma para dirigir la mezcla hacia la pared trasera, como muestran las líneas; las ventanas del modelo son cortes simples. La mezcla sube por esa pared, gira bajo la culata y baja hacia el escape, empujando el gas quemado por delante. Esto es el barrido en lazo. Los colores están dibujados, no calculados.

4. El escape se cierra el último

   Las lumbreras de pistón se abren y se cierran a la misma distancia a cada lado del punto muerto inferior, así que las transferencias se cierran a 237° pero el escape no lo hace hasta 266°. Pasado el punto muerto inferior, el pistón que sube ya trabaja contra el flujo de transferencia, que se debilita, y empuja parte de la carga nueva hacia el escape, una de las razones por las que los dos tiempos gastan más combustible. El cárter vuelve a estar cerrado y crece, así que su presión baja por debajo de la del aire exterior.

5. Compresión y admisión

   Con todas las ventanas del cilindro tapadas, la carga atrapada se comprime. Abajo, la falda pasó el suelo de la admisión a 280° y la presión del cárter, que ha bajado a unos 0,8 bar en el gráfico, aspira combustible y aire a través del carburador. A 340° la chispa inicia la siguiente carrera de potencia: una vuelta, una carrera de potencia.

Las piezas principales

Cilindro

Un cilindro con aletas y 70 mm de diámetro interior. El pistón se desliza por dentro y las lumbreras son ventanas reales abiertas en su pared. Las aletas ceden el calor al aire y una junta fina sella el cilindro contra el cárter.

Culata

Cierra el cilindro por arriba. Una zona plana de squish, a 1,2 mm de la cabeza del pistón en el punto muerto superior, rodea una cámara en forma de casquete esférico. Los 26 cc que quedan sobre el pistón al final de su subida son la cámara de combustión.

Bujía

En este modelo salta la chispa 20° antes del punto muerto superior, así que la carga ya está ardiendo cuando el pistón llega arriba. La llama amarilla está dibujada; la combustión del gráfico de presión es un cálculo idealizado, no un modelo de combustión.

Pistón y segmentos

Su cabeza recibe la presión del gas y además hace de válvula de las lumbreras de escape y de transferencia. El borde inferior de la falda abre y cierra la lumbrera de admisión. Dos segmentos lo sellan contra el cilindro y un bulón hueco lo une a la biela.

Biela

Una barra rígida, de 120 mm entre centros, que va del bulón a la muñequilla del cigüeñal. Lleva rodillos de agujas en los dos ojos.

Cigüeñal

Dos volantes circulares unidos por la muñequilla, a 32 mm del eje, así que el pistón recorre 64 mm. Llenan casi todo el cárter, lo que mantiene su relación de compresión cerca de 1,5 : 1. En la vista inicial gira en el sentido de las agujas del reloj, como las ruedas de una moto. Los agujeros junto a la muñequilla equilibran los volantes. La vista en corte omite el volante más cercano para que se vean la muñequilla y la cabeza de biela.

Cárter

Los rodamientos de bolas y los retenes lo cierran alrededor del eje, así que el espacio bajo el pistón funciona como una bomba. Se llena de mezcla mientras el pistón sube con la admisión abierta y se comprime cuando el pistón baja. En la vista en corte se quita la mitad más cercana a ti, salvo la esquina de su plataforma superior bajo el cuarto de cilindro que se conserva, donde el conducto de transferencia cercano desemboca en él.

Lumbrera y tubo de escape

La ventana más grande, en la pared delantera. Se abre la primera al bajar y se cierra la última al subir. Detrás de la ventana el conducto pasa de rectángulo a la sección redonda del tubo. El control de altura de la lumbrera de escape fija su techo, medido desde la cabeza del pistón en el punto muerto inferior: 25,5 mm por defecto.

Lumbreras y conductos de transferencia

Dos ventanas en las paredes laterales, cada una alimentada por un conducto que sube del cárter. Se abren después del escape. Las reales tienen forma para dirigir la mezcla fresca hacia la pared trasera, como muestran las líneas de flujo; aquí son cortes simples. El corte abre el conducto cercano desde el cárter hacia arriba.

Lumbrera de admisión y carburador

Una ventana baja en la pared trasera. La falda la destapa cerca del punto muerto superior y el carburador hace pasar por ella combustible y aire hacia el cárter. Detrás de la ventana el conducto se redondea hasta el diámetro del manguito de goma.

Colores de los gases y líneas de flujo

Dibujados, no calculados. El azul es mezcla fresca de combustible y aire, el naranja es gas quemado, el amarillo es gas ardiendo y el verde azulado es mezcla aspirada al cárter. Las líneas discontinuas muestran hacia dónde se mueve el gas por cada lumbrera abierta y se adelgazan al final de su apertura. Las ventanas teñidas muestran cuánto de cada lumbrera ha destapado el pistón. La carga del cárter se ve más densa cuando sube la presión calculada del cárter.

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