/23 TEMA 9 RENOVACIÓN DE LA CARGA EN 2 TIEMPOS
Objetivos /23 <ul><li>Entender el ciclo de funcionamiento de un motor de dos tiempos y sus diferencias con el de cuatro ti...
<ul><ul><li>Introducción </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de funcionamiento  </li></ul></ul><ul><ul><li>Campos de aplicaci...
1. Introducción <ul><li>Características </li></ul><ul><ul><li>Un ciclo por revolución </li></ul></ul><ul><ul><li>Necesidad...
2. Ciclo de funcionamiento <ul><li>Problemas principales: </li></ul><ul><ul><li>Proceso de barrido </li></ul></ul><ul><ul>...
2. Ciclo de funcionamiento (cont.) <ul><li>Problemas principales: </li></ul><ul><ul><li>Proceso de barrido </li></ul></ul>...
3. Campos de aplicación <ul><li>Pequeños motores MEP </li></ul><ul><ul><li>Sencillos </li></ul></ul><ul><ul><li>Baratos </...
3. Campos de aplicación (cont.) <ul><li>Grandes motores MEC </li></ul><ul><ul><li>Complejos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><l...
4. Proceso de barrido <ul><li>Clasificación </li></ul><ul><ul><li>Tipo de bomba de barrido </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Ejemplos </li></ul>/23 TRANSVERSAL DE LAZO MAN DE LAZO SCHNÜRLE EQUICORRIENTE CON VÁ...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Diagrama de distribución </li></ul><ul><ul><li>Diagrama clásico </li></ul></ul><ul><...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Diagrama de distribución (cont.) </li></ul><ul><ul><li>Diagrama asimétrico </li></ul...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Barrido ideal </li></ul><ul><ul><li>No hay mezcla de gases frescos con quemados </li...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Coeficientes para evaluar el proceso de barrido real </li></ul><ul><ul><li>Coeficien...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Mezcla perfecta </li></ul><ul><ul><li>En cada instante, la mezcla fresca  que entra ...
4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Evaluación del proceso de barrido real </li></ul>/23 No tiene sentido Barrido ideal ...
5. Propagación de ondas en flujo compresible <ul><li>Comportamiento no estacionario del gas en el interior de los MCIA (pr...
6.  Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><ul><li>Presión requerida en la lumbrera de escape </li></ul></ul><ul><ul><li...
6.  Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><ul><li>Configuración final </li></ul></ul>/23 A B C
6.  Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><li>Influencia en el régimen de giro en el barrido </li></ul>/23 Llegada del ...
6.  Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><li>Influencia en el régimen de giro en el barrido (cont.) </li></ul><ul><ul>...
Resumen <ul><ul><li>Un motor de dos tiempos realiza una carrera de trabajo por cada vuelta de cigüeñal. </li></ul></ul><ul...
Bibliografía /23 <ul><ul><li>Motores de Combustión Interna Alternativos.  </li></ul></ul><ul><ul><li>M. Muñoz, F. Payri, S...
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Tema09 Renovacion De La Carga En 2 Tiempos

  1. 1. /23 TEMA 9 RENOVACIÓN DE LA CARGA EN 2 TIEMPOS
  2. 2. Objetivos /23 <ul><li>Entender el ciclo de funcionamiento de un motor de dos tiempos y sus diferencias con el de cuatro tiempos. </li></ul><ul><li>Conocer sus ventajas e inconvenientes y, en base a ello, establecer sus aplicaciones. </li></ul><ul><li>Conocer la problemática de estos motores. Definir el proceso de barrido y el fenómeno de cortocircuito e introducir parámetros para cuantificarlos. </li></ul><ul><li>Establecer la importancia del sistema de escape y entender su funcionamiento. </li></ul>
  3. 3. <ul><ul><li>Introducción </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de funcionamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Campos de aplicación </li></ul></ul><ul><ul><li>Proceso de barrido </li></ul></ul><ul><ul><li>Propagación de ondas en flujo compresible </li></ul></ul><ul><ul><li>Diseño del sistema de escape </li></ul></ul>Contenido /23
  4. 4. 1. Introducción <ul><li>Características </li></ul><ul><ul><li>Un ciclo por revolución </li></ul></ul><ul><ul><li>Necesidad de bomba de barrido </li></ul></ul><ul><ul><li>Ausencia de sistema de distribución (no siempre) </li></ul></ul><ul><li>Comparación con motores 4 tiempos </li></ul><ul><ul><li>Mayor potencia (menos del doble) </li></ul></ul><ul><ul><li>Menor rendimiento (si el barrido es por cárter) </li></ul></ul><ul><ul><li>Más sencillo y barato (no siempre) </li></ul></ul><ul><ul><li>Cortocircuito de mezcla fresca (MEP) mayor contaminación </li></ul></ul><ul><ul><li>Mayores temperaturas de funcionamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Mayores desgastes </li></ul></ul>/23
  5. 5. 2. Ciclo de funcionamiento <ul><li>Problemas principales: </li></ul><ul><ul><li>Proceso de barrido </li></ul></ul><ul><ul><li>Cortocircuito </li></ul></ul>/23
  6. 6. 2. Ciclo de funcionamiento (cont.) <ul><li>Problemas principales: </li></ul><ul><ul><li>Proceso de barrido </li></ul></ul><ul><ul><li>Cortocircuito </li></ul></ul>/23 CP – Compresión CB – Combustión EX – Expansión B – Barrido AT CT AE CE AE AT CT CE
  7. 7. 3. Campos de aplicación <ul><li>Pequeños motores MEP </li></ul><ul><ul><li>Sencillos </li></ul></ul><ul><ul><li>Baratos </li></ul></ul><ul><ul><li>Alta potencia específica </li></ul></ul>/23
  8. 8. 3. Campos de aplicación (cont.) <ul><li>Grandes motores MEC </li></ul><ul><ul><li>Complejos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Bomba de barrido independiente </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Válvulas (no lumbreras) de escape </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Caros </li></ul></ul><ul><ul><li>Elevado rendimiento y potencia especifica </li></ul></ul>/23 Planta de producción de energía 48 MW Menorca (España)
  9. 9. 4. Proceso de barrido <ul><li>Clasificación </li></ul><ul><ul><li>Tipo de bomba de barrido </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido por cárter </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido independiente </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Bomba alternativa </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Bomba rotativa volumétrica </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Turbocompresor </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Forma de corriente de barrido </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido transversal </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido por lazo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido equicorriente </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Diagrama de distribución </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido simétrico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Barrido asimétrico </li></ul></ul></ul>/23
  10. 10. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Ejemplos </li></ul>/23 TRANSVERSAL DE LAZO MAN DE LAZO SCHNÜRLE EQUICORRIENTE CON VÁLVULA EQUICORRIENTE CON ÉMBOLOS OPUESTOS
  11. 11. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Diagrama de distribución </li></ul><ul><ul><li>Diagrama clásico </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Controlado por el émbolo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Diagrama simétrico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sencillez constructiva </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Funcionamiento adecuado a n constante </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Peligro de cortocircuito entre CT y CE </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Además: </li></ul></ul></ul>/23 El pistón sube y la lumbrera de admisión aún está cerrada El pistón baja y la lumbrera de admisión aún está abierta L t L t
  12. 12. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Diagrama de distribución (cont.) </li></ul><ul><ul><li>Diagrama asimétrico </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Objetivo: Reducir cortocircuito </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Válvula rotativa </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>en escape </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>en admisión </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Láminas en admisión </li></ul></ul></ul>/23 Alto régimen Bajo régimen <ul><ul><ul><li>Lumbrera de escape variable </li></ul></ul></ul>
  13. 13. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Barrido ideal </li></ul><ul><ul><li>No hay mezcla de gases frescos con quemados </li></ul></ul><ul><ul><li>Mezcla fresca desaloja totalmente a los gases quemados </li></ul></ul><ul><ul><li>No hay cortocircuito de mezcla fresca </li></ul></ul><ul><ul><li>Gasto de referencia: </li></ul></ul><ul><ul><li>donde </li></ul></ul>/23
  14. 14. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Coeficientes para evaluar el proceso de barrido real </li></ul><ul><ul><li>Coeficiente de admisión: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evalúa la bomba de barrido </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>R S <1 en barrido por cárter </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>R S >1 en barrido independiente </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Coeficiente de carga: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evalua la masa retenida pme </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>en motores sobrealimentados </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Rendimiento de la retención: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evalua el cortocircuito </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Rendimiento del barrido: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evalua la perfección de la evacuación de residuales </li></ul></ul></ul>/23
  15. 15. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Mezcla perfecta </li></ul><ul><ul><li>En cada instante, la mezcla fresca que entra al cilindro forma con la carga del mismo una mezcla homogénea </li></ul></ul><ul><ul><li>Existe cortocircuito </li></ul></ul><ul><ul><li>Representando el motor mediante un volumen V T + V C , en un pequeño intervalo de tiempo: </li></ul></ul><ul><ul><li>siendo x la fracción volumétrica de mezcla fresca. Se puede obtener </li></ul></ul>/23 cortocircuito residuales
  16. 16. 4. Proceso de barrido (cont.) <ul><li>Evaluación del proceso de barrido real </li></ul>/23 No tiene sentido Barrido ideal Barrido por cárter-bomba Mezcla perfecta Barrido uniflujo R S Coef. de admisión (suministro) Coef. de carga (retención)  S 1 1
  17. 17. 5. Propagación de ondas en flujo compresible <ul><li>Comportamiento no estacionario del gas en el interior de los MCIA (presión, temperatura y velocidad varían con el tiempo) </li></ul><ul><li>Pulso de presión originado en la apertura de la lumbrera de escape </li></ul><ul><li>Condiciones de contorno: </li></ul>/23 Extremo Abierto Extremo Cerrado La “suma” de presiones incidente y reflejada debe resultar en una presión constante (atmosférica) La “diferencia” de presiones incidente y reflejada se anula, anulándose también la velocidad en el extremo
  18. 18. 6. Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><ul><li>Presión requerida en la lumbrera de escape </li></ul></ul><ul><ul><li>Primera aproximación </li></ul></ul>/23 A: pulso debido a la salida de los gases tras AE B: pulso de rarefacción reflejado C: pulso de sobrepresión reflejado Presión en lumbrera (bar) A B C
  19. 19. 6. Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><ul><li>Configuración final </li></ul></ul>/23 A B C
  20. 20. 6. Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><li>Influencia en el régimen de giro en el barrido </li></ul>/23 Llegada del pulso C justo antes del cierre de la lumbrera de escape, evita el cortocircuito Llegada del pulso C muy pronto, introduce gases quemados en el cilindro, estropea el lazo de barrido y no evitará el cortocircuito poco después Régimen de giro: n/2 rpm Régimen de giro: n rpm Llegada del pulso B cerca del PMI, ayuda a extraer gases quemados Llegada del pulso B muy pronto, los gases todavía salen por si mismos
  21. 21. 6. Diseño del sistema de escape (cont.) <ul><li>Influencia en el régimen de giro en el barrido (cont.) </li></ul><ul><ul><li>Efecto en la presión instantánea en el escape </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Motor de 50cc </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Plena carga </li></ul></ul></ul>/23 5500 rpm 8500 rpm Presión medida en la lumbrera de escape
  22. 22. Resumen <ul><ul><li>Un motor de dos tiempos realiza una carrera de trabajo por cada vuelta de cigüeñal. </li></ul></ul><ul><ul><li>Mediante el proceso de barrido se evacuan del cilindro los gases quemados de la combustión y se reemplazan con mezcla fresca. </li></ul></ul><ul><ul><li>El fenómeno de cortocircuito ocurre durante el proceso de barrido y consiste en el paso directo de mezcla fresca desde la admisión al escape, por tanto se ha de intentar reducir al máximo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se puede dotar a los motores 2T de sistemas auxiliares para modificar el diagrama de distribución y evitar el cortocircuito. </li></ul></ul><ul><ul><li>En motores con el diagrama de distribución controlado por el pistón, el diseño del sistema de escape es fundamental para conseguir una presión en la lumbrera de escape que favorezca el barrido </li></ul></ul>/23
  23. 23. Bibliografía /23 <ul><ul><li>Motores de Combustión Interna Alternativos. </li></ul></ul><ul><ul><li>M. Muñoz, F. Payri, Servicio de Publicaciones E.T.S.I.I. de Madrid, 1989. </li></ul></ul><ul><ul><li>Gas flow in the internal combustion engines. </li></ul></ul><ul><ul><li>W.J. Annand, G.E. Roe, Foulis, 1978. </li></ul></ul><ul><ul><li>Internal Combustion Engine Fundamentals. </li></ul></ul><ul><ul><li> J.B. Heywood, McGraw-Hill, 1988. </li></ul></ul><ul><ul><li>The Internal Combustion Engine in Theory and Practice . </li></ul></ul><ul><ul><li>C.F. Taylor, MIT Press. 1985. </li></ul></ul><ul><ul><li>Internal combustion engines. </li></ul></ul><ul><ul><li>R.S. Benson, N.D. Whitehouse, Pergamon Press., 1979. </li></ul></ul>

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