Diseño de un nuevo motor de explosión de dos tiempos con etanol como combustible

Abstract

Actualmente, el mecanismo en el cual están basados la mayoría de los motores de explosión mono o pluricilindricos y que montan los vehículos convencionales, es el tradicional mecanismo cigüeñal-biela-pistón. En este mecanismo, el pistón tiene la posibilidad de girar con respecto a la biela y de friccionar con las paredes del cilindro a medida que éste se desplaza por su interior. La fricción entre el pistón y las paredes del cilindro puede ocasionar un desgaste excesivo tanto del interior del cilindro como del propio pistón, y, en el peor de los casos, incluso un atascamiento (o gripaje) del pistón en su recorrido o carrera. Para reducir este desgaste y evitar los indeseables gripajes, los motores requieren de sofisticados circuitos de engrase, los cuales han de proporcionar una película lubricante homogénea y constante entre las paredes del cilindro y las paredes del pistón. En este artículo, se ha diseñado un nuevo motor de explosión reemplazando el mecanismo cigüeñalbiela- pistón tradicional, en el que el émbolo se desplaza con un movimiento alternativo rectilíneo, por un sistema en el que el émbolo describe un movimiento alternativo circular. En este nuevo sistema, el pistón está unido rígidamente a la biela mediante pasadores, suprimiendo el giro del pistón y evitando su contacto con las paredes interiores del cilindro. Esta restricción de giro, reduce tanto el desgaste del pistón y del cilindro como el consumo de aceite lubricante. El motor diseñado funciona con etanol, y su ciclo termodinámico es el de un motor de dos tiempos. En este motor, la admisión de la mezcla airecombustible se realiza mediante lumbreras laterales y el escape de los gases productos de la combustión a través de una válvula situada en la parte superior de la cámara de explosión hemisférica.

Currently, most single or multi-cylinder internal combustion engines mounted on commercial vehicles are based on the Crankshaft-Rod-Piston mechanism. This mechanism allows the piston both to rotate with respect to the rod and to friction with the walls of the cylinder as it moves inside. The friction between the piston and the walls of the cylinder may cause excessive wear inside the cylinder or on the piston itself, and in the worst of cases, a binding (or seizure) of the piston in its path. In order to reduce wear and avoid undesirable seizure, the engine requires effi cient lubrication circuits, which should provide a long lasting lubricating fi lm between the cylinder walls and the piston. This article shows the design of a new combustion engine that replaces the traditional Crankshaft-Rod-Piston mechanical system (in which the piston moves with alternative rectilinear motion) with a system in which the piston moves with alternative circular motion. In this new system, the piston is jointly attached to the rod in such a way that it eliminates rotation and avoids contact with the inner walls of the cylinder. This restriction on rotation reduces both the wear of the piston and cylinder as well as lubricating oil consumption. The designed motor runs with ethanol, and the thermodynamic cycle is that of a two-stroke engine. In this engine, the air-fuel mixture intake is made by side lights, while a valve located at the top of the hemispherical combustion chamber is used for the exhaust of combustion gases.