•Relación de compresión. Límite. Combustión en el cilindro.Ciclo de 2 tiempos. Tiempos. Corrección en el ciclo. Diagramas circulares de 2 tiempos y sobrealimentados. Barrido. Métodos de barrido.
CICLO OPERATIVO.
Por ciclo operativo entendemos la sucesión de operaciones que un fluido ejecuta en el cilindro y lo repite con ley periódica. La duración del ciclo es medida por el número de carreras efectuadas por el pistón para realizarlo. Se dice que los motores alternativos son de 4 tiempos cuando el ciclo se realiza en cuatro carreras del pistón y de 2 tiempos cuando el ciclo se realiza solamente en dos carreras del pistón. Esto quiere decir que los motores de 4 tiempos realizan un ciclo cada 2 revoluciones del eje cigüeñal y los de 2 tiempos, cada revolución.
CICLO DE CUATRO TIEMPOS:
La secuencia cíclica de las transformaciones en el motor diesel de cuatro tiempos es:
1º Carrera ------ Llenado del cilindro con aire atmosférico (aspiración)
2º Carrera ----- Compresión de la carga de aire para elevar su presión y temperatura a la necesaria para inflamar y quemar el combustible. (compresión)
3º Carrera ---- Combustión del combustible y expansión de los gases quemados. (combustión)
4º Carrera ---- Vaciado del cilindro de los gases quemados descargándolos. (escape)
Cuando estas transformaciones se completan el ciclo se repite.
DIAGRAMAS DE PRESIÓN VOLUMEN:
Haremos la representación del diagrama P. V. teórico de un motor diesel de 4 tiempos, para lo cual suponemos que cumple las condiciones siguientes:
Las aspiraciones del aire atmosférico y la descarga de los gases quemados será a presión atmosférica.
La compresión del aire y la combustión – expansión de los gases se harán sin recibir ni tomar calor, es decir, será un proceso adiabático.
Las válvulas se abrirán y cerraran completamente en los puntos muertos.
La inyección comenzara en el PMS y la combustión será a presión constante.
Corrección del ciclo de 4 tiempos
Los inconvenientes que presenta el desarrollo del ciclo teórico de los motores reales, dieron lugar a introducir correcciones en el ciclo, es decir, que, las aperturas y cierres de las válvulas, no se realizan al comienzo y final de las carreras correspondientes. Los inconvenientes que presenta el ciclo teórico son pequeños en los motores de baja velocidad, pero aumentan con el aumento de la velocidad del motor.
Para corregir estas deficiencias se procedió a variar las aperturas de la válvula de admisión, se abre antes. del PMS y se cierra después del PMI con un retardo obteniéndose un me,jor llenad'o del cilindro con aire atmosférico.
La inyección del combustible comienza antes del PMS , para dar tiempo al combustible a comenzar la ignición, y este anticippoo se incrementa cuando se incrementa la velocidad del motor.
Para obtener el total desalojo de los gases de la combustión, en el tiempo de escape, la válvula se abre antes del PMI y se cierra después del PMS con un retardo . Este retardo coincide con el anticipo de apertura de válvula de admission, llamándose a este momento como “cruce de válvulas”.
Diagramas corregidos del ciclo de 4 tiempos.
CICLO DE DOS TIEMPOS:
Para la realización de este ciclo se requieren dos carreras del pistón o sea una vuelta del cigüeñal. Los tiempos son:
1º Tiempo ---- Aspiración de la carga de aire atmosférico y compresión del mismo.
2º Tiempo ---- Combustión, expansión de los gases producidos y descarga de dichos gases. Este es el tiempo de trabajo.
CORRECCION EN EL CICLO DE DOS TIEMPOS.
Estas correcciones se realizan en el ciclo para mejorar el funcionamiento del motor real.
-1er tiempo - El pistón está en el PMI, el cilindro recibe el aire de barrido por las lumbreras de admisión, las válvulas de escape, mecánicamente operadas, están abiertas pero se cierran un momento antes que las lumbreras de admisión, dando lugar a una carga de aíre atmosférico a una presión ligeramente superior a la atmosférica, presión que depende de la bomba de barrido. Cuando la carga. del aire en el cilindro tiene mayor presión que la atmosférica se dice que el motor es sobrealimentado.
-2do. tiempo el piston se encuentra antes del PMS, y en ese instante comienza la inyección del combustible líquido finamente pulverizado con el mismo criterio que en el ciclo de 4 tiempos, comenzando así la combustión y la expansión de los gases de la misma; es decir,el trabajo del motor.
Diagrama corregido del ciclo de 2 tiempos.
Motor a explosión de dos tiempos convencional.
Sulzer RT Flex
BARRIDO
El barrido es una fase característica del ciclo de 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. 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 aire. Además, esto debe efectuarse sin mezcla entre el aire y los gases de la combustión, 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. En cuanto a esto conviene distinguir entre los motores que funcionan según ciclo de Otto y los que lo hacen con 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 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.
En los motores diésel de dos tiempos se usan básicamente dos tipos de bombas de barrido:
a) bomba lobular
b) bomba a pistón
A la bomba de barrido se la llama también compresor volumétrico.
La función de las bombas de barrido o compresores volumétricos no es la misma que la de los sobrealimentadores, ya que operan a presiones muy bajas.
Motor de dos tiempos con Bomba de Barrido Lobular
Bomba de Barrido Lobular de un motor Detroit.
Ciclo de dos tiempos con bomba de barrido.
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