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Motor Diesel 2 Tiempos: Como Funcionan Y Sus Fabricantes Destacados

Un motor diesel 2 tiempos es un motor que funciona en dos tiempos. Un motor diesel es un motor de combustión interna que funciona con el ciclo Diesel. Inventado en 1892 por el ingeniero alemán Rudolf Diesel, se basó en el diseño del motor de bulbbo caliente y patentado el 23 de febrero de 1893.

Durante el período de 1900 a 1930, los motores diésel de cuatro tiempos disfrutaron de un dominio relativo en las aplicaciones diésel prácticas. Charles F. Kettering y sus colegas, trabajando en las diversas encarnaciones de Electro-Motive y en General Motors Research Corporation durante la década de 1930, avanzaron el arte y la ciencia de la tecnología diésel de dos tiempos para producir motores con relaciones de potencia a peso mucho más altas que los motores diesel de dos tiempos de antaño. Este trabajo fue fundamental para lograr la dieselización de los ferrocarriles en los años 1940 y 1950.

Cómo funcionan los motores diesel 2 tiempos

Cómo funcionan los motores diesel 2 tiempos

Resulta que la tecnología del motor diesel a menudo se combina con un ciclo de dos tiempos en los enormes motores diesel que se encuentran en locomotoras, grandes buques e instalaciones generadoras. Si lees cómo funcionan los motores de dos tiempos, descubriste que hay una gran diferencia entre los motores de dos y de cuatro tiempos es la cantidad de potencia que el motor puede producir. La bujía se dispara dos veces más a menudo en un motor de dos tiempos: una vez por cada revolución del cigüeñal, frente a una vez por cada dos revoluciones en un motor de cuatro tiempos.

Esto significa que un motor diesel 2 tiempos tiene el potencial de producir el doble de potencia que un motor de cuatro tiempos del mismo tamaño. El problema es que un poco de combustible no quemado se escapa cada vez que el cilindro se recarga con la mezcla de aire y combustible. (Consulte Funcionamiento de los motores de dos tiempos para obtener más información).

Motor diesel 2 tiempos

motor diesel 2 tiempos

Los motores de combustión interna de dos tiempos son más simples mecánicamente que los motores de cuatro tiempos, pero más complejos en los procesos termodinámicos y aerodinámicos, de acuerdo con las definiciones SAE. En un motor diesel 2 tiempos, los cuatro “ciclos” de la teoría del motor de combustión interna (admisión, compresión, ignición, escape) ocurren en una revolución, 360 grados mecánicos, mientras que en un motor de cuatro tiempos estos ocurren en dos revoluciones completas, 720 grados mecánicos. En un motor de dos tiempos, se produce más de una función en cualquier momento dado durante el funcionamiento del motor.

Todos los motores diesel usan ignición por compresión, un proceso mediante el cual se inyecta combustible después de que el aire se comprime en la cámara de combustión, lo que provoca que el combustible se auto-encienda. Por el contrario, los motores de gasolina utilizan el ciclo Otto o, más recientemente, el ciclo Atkinson, en el que se mezclan el combustible y el aire antes de entrar en la cámara de combustión y luego se encienden con una bujía.

  • La admisión comienza cuando el pistón está cerca del punto muerto inferior. El aire ingresa al cilindro a través de los puertos en la pared del cilindro (no hay válvulas de admisión). Todos los motor diesel 2 tiempos requieren aspiración artificial para funcionar, y usarán un ventilador impulsado mecánicamente o un turbocompresor para cargar el cilindro con aire. En la fase inicial de la admisión, la carga de aire también se utiliza para expulsar los gases de combustión restantes del golpe de potencia anterior, un proceso denominado barrido.
  • A medida que el pistón sube, la carga de admisión de aire se comprime. Cerca del punto muerto superior, se inyecta combustible, lo que resulta en una combustión debido a la presión extremadamente alta de la carga y al calor creado por la compresión, que impulsa al pistón hacia abajo. A medida que el pistón se mueve hacia abajo en el cilindro, alcanzará un punto donde se abre el orificio de escape para expulsar los gases de combustión a alta presión. Sin embargo, la mayoría de los motor diesel 2 tiempos actuales usan válvulas de asiento montadas en la parte superior y un sistema de barrido uniforme. El movimiento descendente continuo del pistón expondrá los puertos de entrada de aire en la pared del cilindro, y el ciclo comenzará de nuevo.

La gran mayoría de los motores 2 tiempos GM y EMD (Dicho de otra manera, Detroit Diesel), son realmente muy pocos los parámetros que se ajustan y los mas restantes están establecidos por el diseño mecánico de los motores. Los puertos de barrido están abiertos desde 45 grados antes de BDC, hasta 45 grados después de BDC (este parámetro es necesariamente simétrico con respecto a BDC en motores de pistón). Los parámetros restantes ajustables tienen que ver con la válvula de escape y la sincronización de inyección (estos dos parámetros no son necesariamente simétricos con respecto al TDC o BDC), están establecidos para maximizar el escape del gas de combustión y maximizar la entrada de aire de carga.

Un solo árbol de levas opera las válvulas de escape tipo mariposa y el inyector unitario, usando tres lóbulos: dos lóbulos para válvulas de escape (ya sea dos válvulas en los motores más pequeños o cuatro válvulas en el más grande, y un tercer lóbulo en el inyector unitario). Específico para un motor diesel 2 tiempos EMD (567, 645 y 710):

  • La carrera de potencia comienza en TDC ( [0 °]; la inyección de combustible lleva el TDC en 4 ° [356 °], de modo que la inyección de combustible se completará con TDC o muy poco después, el combustible se enciende tan rápido como se inyecta) Después de la carrera de potencia, las válvulas de escape se abren, lo que reduce en gran medida la presión y la temperatura del gas de combustión, y prepara el cilindro para el barrido, con una duración de carrera de 103 °.
  • El barrido comienza 32 ° después, en BDC 45 ° [135 °], y termina en BDC + 45 ° [225 °], para una duración de barrido de 90 grados, el retraso de 32 ° en abrir los puertos de barrido (limitando la longitud del carrera de poder), y el retraso de 16 ° después de que los puertos de barrido se cierran (iniciando así la carrera de compresión), maximiza la eficacia de eliminación, maximizando así la potencia del motor, al tiempo que se minimiza el consumo de combustible del motor.
  • Hacia el final del barrido, todos los productos de la combustión han sido expulsados del cilindro, y solo queda “aire de carga” (los recolectores Roots pueden aspirar la carga, para inducir aire de carga ligeramente por encima del ambiente, o el turbocompresor patentado de EMD, que actúa como un soplador durante la puesta en marcha y como turbocompresor en condiciones normales de funcionamiento, y para la inducción de aire de carga significativamente por encima del ambiente, y que la turboalimentación proporciona un aumento de potencia nominal máximo del 50 por ciento sobre motores Roots soplados del mismo desplazamiento).
  • La carrera de compresión comienza 16 ° más tarde, en BDC + 61 ° [241 °], para una duración de carrera de compresión de 119 °.
  • En los motores equipados con EFI, el inyector unitario controlado electrónicamente sigue accionado mecánicamente, la cantidad de combustible alimentado en la bomba del inyector del émbolo está bajo el control de la unidad de control del motor (en locomotoras, unidad de control de locomotora), en lugar de la tradicional Woodward Regulador PGE, o gobernador de motor equivalente, como con los inyectores unitarios convencionales.

Específico para motores diesel 2 tiempos GM (6-71) y relacionados en carretera / fuera de carretera / marinos:

  • Se emplean las mismas consideraciones básicas (los motores GM / EMD 567 y GM / Detroit Diesel 6-71 fueron diseñados y desarrollados al mismo tiempo, y por el mismo equipo de ingenieros y gerentes de ingeniería).
  • Mientras que algunos motores EMD y Detroit Diesel emplean turboalimentación, solo esos motores EMD emplean un sistema de turbocompresor, tales motores Detroit Diesel emplean un turbocompresor convencional, en algunos casos con intercooling, seguido del soplador Roots habitual, ya que un sistema de turbocompresor sería demasiado costoso para estas aplicaciones muy competitivas y muy sensibles a los costos.

Fabricantes Destacados

  • Burmeister & Wain (parte de MAN Diesel desde 1980), fabrican motores diésel 2 tiempos para propulsión marina a partir de 1930, también fabricados por astilleros con licencia.
  • Detroit Diesel, fabrican motores uniflow (de flujo único) para camiones dentro y fuera de la carretera, autobuses en ruta y aplicaciones fijas.
  • Doxford, son fabricantes de motores diesel marinos de pistón a baja velocidad opuestos.
  • Electro-Motive Diesel, igualmente son fabricantes de motores diesel uniflow para aplicaciones marinas, ferroviarias y estacionarias.
  • Fairbanks-Morse,fabricantes de motores diesel de pistón opuesto para aplicaciones marinas y estacionarias. Y tienen una copia sin licencia mejorada del motor de aviación Junkers Jumo 205.

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Motor Diésel 4 Tiempos Vs 2 Tiempos, Funcionamiento Y Diferencias

 

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