Motor de dos tiempos: Todo lo que necesitas saber

Las motos de dos tiempos han sido las más comunes desde principios del siglo XX. Sin embargo, en la actualidad los motores de dos tiempos han perdido mucho terreno con respecto a los de cuatro. Aun así, hay marcas de motos que se resisten a que este tipo de propulsor desaparezca y siguen evolucionándolo para que se adapten a las normativas vigentes.

¿Qué es un motor de 2 tiempos?

A lo largo de la historia, el motor de dos tiempos ha sido el más utilizado en las motos. Sin embargo, las exigencias en las normas sobre emisiones resultan más difíciles de compatibilizar en los de dos que en los de cuatro tiempos. Los orígenes del motor de dos tiempos se remontan a 1879. En aquel año un escocés llamado Dugald Clerk diseñó el primer motor de 2 tiempos y al año siguiente, el alemán Karl Benz, realizó los primeros experimentos con varios modelos construidos por él mismo que empujaron a distintos modelos de coche.

Chasis, frenos, neumáticos, carenados… Todas las partes de una moto han evolucionado mucho a lo largo de la historia y como no puede ser de otra forma, los motores también. Para ver las primeras motos con motores de dos tiempos hubo que esperar a principios del Siglo XX. La utilización este tipo de propulsores revolucionó el mundo de la moto, abriéndose paso en el mercado y siendo elegidos para impulsar a los modelos más ligeros y económicos. Esto se debía a que eran más simples y, por tanto, más sencillos de fabricar.

¿Cómo es el funcionamiento de un motor de 2Tiempos?

El motor de dos tiempos recibe este nombre por el número de carreras que realiza el pistón para completar un ciclo. Dicho ciclo consta de cuatro fases conocidas como admisión (también llamada aspiración o succión), compresión, combustión (o explosión) y escape. Se realiza en dos carreras del pistón, la primera de bajada y la segunda de subida, y que se corresponden con una vuelta de cigüeñal.

Para que todos los trabajos se lleven a cabo en un periodo de tiempo tan corto, el motor de dos tiempos utiliza la cabeza del pistón para comprimir el aire en la cámara de combustión, y también su parte inferior para comprimir los gases en el cárter. La parte alta de un motor de dos tiempos está limitada arriba por la culata y abajo por el pistón, y en ella se produce el proceso de combustión, con las correspondientes cuatro fases, solapándose la primera, con la última. Esto obliga a parcelar el cilindro para que los gases quemados no se mezclen con los frescos, que son regulados por un carburador antes de entrar al cilindro.

La parte baja de un propulsor de 2T, la comprendida entre la zona inferior del pistón y el cigüeñal, es la encargada del proceso de admisión y, por tanto, de introducir la mezcla de aire y gasolina desde el exterior. Esta parte inferior se une de manera intermitente con la superior a través de los transfers.

Si tomamos como punto de inicio el momento de la combustión de la mezcla en la parte alta, el motor de dos tiempos funciona de la siguiente manera: cuando el pistón alcanza el punto muerto superior, la mezcla es quemada por la chispa de la bujía y explota, y esa explosión lanza al pistón hasta el llamado punto muerto inferior.

En un determinado momento de su bajada se descubre la lumbrera de escape ubicada en la periferia del cilindro y que conecta con el exterior. Debido a la elevada presión existente en el cilindro, los gases quemados salen a gran velocidad por la citada lumbrera, disminuyendo la presión del interior.

El pistón sigue bajando y entonces se descubren los transfers, situados estratégicamente a los lados del cilindro, por los que entra la mezcla fresca proveniente de la parte baja del motor y que se encontraba a presión bajo el pistón. Los transfers deben estar orientados de tal manera que el gas fresco empuje al gas quemado hacia la lumbrera de escape sin mezclarse entre ambos.

Las fases de admisión y escape se realizan durante toda la carrera descendente del pistón y una buena parte de la ascendente. Al subir, primero cierra la lumbrera de admisión y después la de escape, y es entonces cuando comienza la parte de la carrera correspondiente a la compresión, que finalizará en el punto muerto superior, cuando la bujía producirá la chispa que hará que el ciclo se repita.

Estas 4 etapas dividas en 2 tiempos hacen que la explosión de la mezcla desplace el pistón en un movimiento lineal por las paredes del cilindro, esta fuerza lineal se transmite a una fuerza rotatoria mediante el cigüeñal que a su vez lleva esta energía a través de una serie de rodamientos y engranajes que pasan por el embrague, y la caja de cambios (en motores manuales), o por el variador (en motores automáticos) hasta llegar a la rueda motriz.

De este modo, se puede decir que el motor de dos tiempos tiene dos fases de admisión: la de admisión al cilindro y la de admisión al cárter, de forma que sumando ambas, el periodo de admisión ocupa prácticamente todo el ciclo. Sin embargo, para hacerlo más sencillo, solemos describirlo en estos dos tiempos: primero, admisión – compresión, y segundo, combustión – escape.

Primer tiempo: admisión (o succión) – compresión

Definimos el primer tiempo con el ascenso del pistón, que comprime la mezcla de aire, combustible y aceite en el cilindro, y simultáneamente crea un vacío en el cárter. Al completar la carrera, el pistón deja libre la lumbrera de aspiración o preadmisión y llena el cárter con mezcla carburada de gasolina.

Segundo tiempo: combustión (o explosión) – escape

La compresión provoca una chispa en la bujía, que incendia la mezcla comprimida y crea la combustión que empuja el pistón con gran fuerza hacia abajo. El pistón descendente precomprime la mezcla en el cárter y el pistón deja libre en primer lugar la lumbrera de escape, por donde salen los gases de escape, y a continuación la lumbrera de carga, que conecta el cárter con el cilindro, por lo que la mezcla precomprimida pasa por éste y llena el cilindro y expulsando los últimos restos de los gases de escape. De este modo, el cilindro queda preparado para iniciar un nuevo ciclo de dos tiempos.

Una característica de un motor de dos tiempos es que su lubricación interna no se puede realizar con aceite en el cárter, ya que este es utilizado como cámara de compresión de los gases frescos, por lo que el engrase debe llegar desde el exterior incluido en los citados gases frescos formados, por tanto, por una mezcla de aire, gasolina y aceite.

Otra cosa interesante es que no todos los motores de dos tiempos que se han fabricado han sido de un cilindro. También se han producido propulsores de moto de dos, tres y cuatro cilindros.

¿Cuáles son las partes de un motor de dos tiempos?

Un motor de dos tiempos se divide en dos partes: la alta y la baja. La parte alta la forman el cilindro, la culata, la bujía, el pistón y los aros o segmentos. La parte baja la componen el cigüeñal, la biela y el cárter. Ambas partes están unidas por unos conductos de transferencia conocidos como transfers. Además, el cilindro consta de dos ventanas llamadas lumbreras. Una de ellas es la de admisión, por la que entran los gases frescos provenientes del exterior, y la otra es la de escape, que da salida a los gases una vez quemados.

Puedes consultar todas las partes de un motor, pero para hacerse una idea, se pueden agrupar en tres grupos: partes fijas, partes móviles y sistemas auxiliares:

Partes fijas

– el cilindro: es la cavidad del motor, que tal y como su nombre indica tiene forma cilíndrica y dentro de la cual se desplaza el pistón. Está cubierto por la parte de abajo por la culata y por la parte de arriba, por el cárter. En el cilindro están las lumbreras que permiten el intercambio gaseoso.

– la culata: es la pieza que cubre el cilindro y contiene la cámara de combustión. Forma la cámara en la que se desplaza el pistón y puede estar fundida en una sola pieza junto al propio cilindro.

– el cárter: es la cámara donde se encuentran el cigüeñal y la biela y que activa el intercambio gaseoso.

Partes móviles

Las partes móviles de un motor de dos tiempos son:

– los pistones: son las piezas cilíndricas que se desplazan por el interior del cilindro, gestionando el intercambio gaseoso y provocando el movimiento que llega las bielas y el cigüeñal.

– las bielas: son las piezas alargadas que unen los pistones con el cigüeñal, transmitiendo el impulso del pistón al cigüeñal, para transformar el movimiento rectilíneo en giratorio.

– el cigüeñal: es un eje con ángulos o codos, parecido a una manivela, que cambia el movimiento rectilíneo del pistón en un movimiento giratorio que permitirá impulsar la transmisión y, por tanto, la rueda motriz.

Sistemas auxiliares:

– carburador: es la pieza mecánica que se encarga de hacer la mezcla aire/combustible en la proporción adecuada para que se pueda producir la ignición de la gasolina. La mezcla se conoce como gas fresco o simplemente gas.

– sistema de encendido: es el mecanismo eléctrico que genera una corriente y controla la tensión de la misma para generar la chispa que inflama el gas en la cámara de combustión.

– escape: es la pieza encargada de evacuar hacia el exterior los gases que se producen en la combustión, contribuyendo también a reducir la temperatura de los humos y a retener algunas partículas contaminantes.

Evolución de los motores de dos tiempos

A partir de mediados de los años 70 del siglo XX, los motores de dos tiempos comenzaron a incluir una válvula parcializadora en el cilindro en la zona de la lumbrera del escape. El rendimiento era muy elevado en algunos casos y entregaban la potencia de una manera difícilmente controlable, por lo que se ideó este sistema para intentar que la entrega fuese más progresiva. La válvula de escape se abre más o menos dependiendo del régimen de giro, y su función es la de mejorar la respuesta al acelerador o, lo que es lo mismo, incrementar el par motor a bajo y medio régimen. El objetivo de las válvulas de escape es el de aumentar el rango de utilización de los motores y así hacerlos más dóciles. El accionamiento de estos elementos puede ser mecánico, electrónico o hidráulico. Se puede decir que cada marca de motos tiene su propio sistema, aunque todos han sido desarrollados con una misma finalidad.

En esos años también se comenzó a montar una válvula de láminas o caja de láminas en el conducto de admisión, que podía conectarse al cilindro o directa al cárter, o las dos cosas a la vez. Este tipo de válvula solo permite el paso de los gases en sentido de entrada al motor. Las láminas van montadas en un soporte rígido y se levantan hacia un solo lado consintiendo la entrada de los gases frescos y evitando que parte de ellos se escapen por la admisión.

Otro tipo de sistema de admisión menos común empleado en algunos motores de dos tiempos es el de válvula rotativa. En este sistema, la admisión está colocada en uno de los laterales del motor y conecta directamente con el cárter.

¿En qué se diferencia de un motor de cuatro tiempos?

Un motor de cuatro tiempos necesita cuatro carreras del pistón para completar las cuatro fases o, lo que es lo mismo, tiene que realizar dos vueltas de cigüeñal para realizar las fases de admisión, compresión, combustión y escape.

Ventajas y desventajas de los motores de 2 tiempos

En comparación con un motor de dos tiempos, el motor de cuatro tiempos tiene una menor potencia específica (entre un 30 y un 50%) y, por tanto, a igualdad de cilindrada, el rendimiento de un motor de dos tiempos es mayor.

Sin embargo, con el mismo cubicaje el motor de dos tiempos consume más gasolina y contamina más. Al producir más potencia, el propulsor de dos tiempos también se calienta más y, por tanto, necesita de un sistema de refrigeración más efectivo.

Los motores de cuatro tiempos poseen más piezas que los de dos tiempos. Sus culatas incluyen válvulas de admisión y de escape, accionadas por árboles de levas, y estos a su vez están movidos por cadenas, correas dentadas, engranajes, etc. Esto quiere decir que, además de más caros de producir, son más pesados y complejos. A su favor hay que decir que, por norma general, los motores de cuatro tiempos son más fiables en el apartado mecánico y por lo tanto requieren un menor mantenimiento.

Con respecto al funcionamiento, los motores de cuatro tiempos vibran menos y son menos rumorosos. Además, el aceite que los lubrica lo llevan dentro del cárter y funcionan solo con gasolina. De este modo, al utilizarlos nos olvidamos de hacer mezclas con gasolina y aceite, y los gases quemados que emiten son menos contaminantes.