PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL MOTOARELOR IN DOI TIMPI

de Radu Zaharia

Motorul in doi timpi este este un motor cu combustie interna, ce isi consuma ciclurile termodinamice in doua curse complete ale pistonului. Aceasta eficienta crescuta se indeplineste folosind inceputul fazei de compresie si sfarsitul aprinderii, efectuand simultan fazele de admisie si evacuare. In acest mod, motoarele in doi timpi furnizeaza o putere specifica ridicata.

Primul motor in doi timpi s-a nascut in 1881, constructor fiind inginerul scotian Dugald Clark. Motorul in doi timpi alimentat cu ajutorul pompei formata din partea inferioara a pistonului o datoram inginerului englez Joseph Day.

Pentru a elimina unele discutii privitoare la standardizarea Punctului Mort Inferior (PMI) si Punctului Mort Superior (PMS), figura de mai jos este necesara:

Cum functioneaza motorul in doi timpi:

Un motor in doi timpi este in fapt o masina cu o constructie si functionare elementare ce contine practic doar patru elemente principale in miscare si anume arborele cotit, biela, boltul si pistonul. Din cauza faptului ca unele faze ale ciclurilor se produc simultan, o vizualizare la o prima incercare este destul de dificila, confundandu-se astfel de multe ori inceputul unei astfel de faze cu sfarsitul alteia.

De-a lungul anilor, s-au dezvoltat o varietate de motoare in doi timpi si fiecare tip a avut propriul set de avantaje si dezavantaje. Detaliile grafice din cadrul articolului de fata se limiteaza la un motor cu admisia in carter prin intermediul unei valve reed, montate in lateralul carterului.

Cel mai simplu mod de vizualizare este practic urmarirea debitelor gazoase prin motor, pornind de la dispozitivul de admisie. In acest caz, ciclul va incepe aproximativ undeva la mijlocul cursei, cand pistonul este in urcare si ferestrele de admisie au fost inchise de miscarea acestuia:

Cum pistonul are o miscare de urcare, sub el se creeaza o presiune negativa (vacuum) in volumului definit de peretii carterului. Astfel, se produce un sens de curgere a amestecului aer-combustibil prin valva reed si carburator, umpland volumul carterului avut la dispozitie. Consideram ca faza de admisie este completa, cand pistonul atinge capatul de cursa, in miscarea sa de comprimare (PMI). In realitate insa, amestecul continua sa umple carterul chiar si cand pistonul a trecut imediat de PMI si are miscare de coborare si asta datorita inertiei amestecului aer-combustibil, in special la turatii mari:

In timpul miscarii de coborare a pistonului, presiunea din carter devine pozitiva, crescand pana cand valva reed se inchide. (valva reed poate fi asimilata cu o membrana ce oscileaza datorita variatiilor de presiune de pe suprafetele ei, inchizand sau deschizand un orificiu, dupa caz). Amestecul din carter este astfel comprimat intr-un volum inchis (sa nu uitam ca valva reed s-a inchis) pana in momentul in care pistonul, in miscarea sa de coborare, deschide fereastra de admisie, punand astfel in comun volumul comprimat de sub piston cu volumul vacumat de deasupra pistonului. Urmarea fireasca este de a se

creea echilibrul de presiuni de la mare la mic, astfel, amestecul din carter, prin intermediul canalului de baleaj, ajunge prin fereastra de admisie, in cilindru, deasupra pistonului. Motorul din desenul exemplificat are un baleaj in bucla inchisa (loop scavenged) deoarece amestecul descrie o traiectorie circulara, cum reiese din figura de mai jos. Ceea ce nu este reprezentat in desen este faptul ca initial, amestecul proaspat este directionat pe peretele opus ferestrei de evacuare, reducand astfel pierdera amestecului proaspat aruncat prin fereastra de evacuare.

Admisia continua pana cand pistonul reincepe miscarea de urcare si inchide astfel fereastra de admisie (practic momentul din care am pornit discutia), urmata rapid de o miscare de rotatie de aprox 25 grade a arborelui cotit, cand se inchide si fereastra de evacuare. Amestecul aer-combustibil se afla de data aceasta intr-un voulm inchis deasupra pistonului, urmand a fi mai departe comprimat prin miscarea de urcare a acestuia (practic in acelasi timp cu incarcarea unei noi cantitati de amestec proaspat, in carter, sub piston):

Undeva inainte ca pistonul sa atinga punctul mort in miscarea sa de comprimare (in avans cu aproximativ 30 grd fata de PMI), are loc aprinderea (aprindere care se datoreaza ori momentului scanteierii bujiei, ori conditiilor indeplinite de temperatura si presiune in cazul bujiilor incandescente). Acest moment este asfel sincronizat incat amestecul aprins sa obtina presiunea maxima foarte putin dupa PMI. Destinderea gazelor arse (din acest moment vorbim de gaze arse, nu de amestec) imping pistonul in jos, urmand astfel ca in coborarea lui, sa deschida mai intai fereastra de evacuare. Marea parte a gazelor arse sub presiune, din cilindru, sunt astfel evacuate in primele grade de rotatie ale arborelui cotit, dupa ce fereastra de evacuare a inceput sa se deschida.

Gazele reziduale arse ramase in cilindru sunt apoi impinse prin fereastra de evacuare de catre amestecul proaspat ce intra odata cu deschiderea ferestrei de admisie (deschidere ce a succedat fereastra de evacuare, in aceiasi miscare de coborare a pistonului).

Astfel se completeaza si se reia lantul de evenimente in functionarea motoarelor in doi timpi.

Bibiliografie: Two Stroke Engine - Joseph A. Schuster