La limpieza es el proceso de reemplazar los gases de escape en un cilindro de un motor de combustión interna con la mezcla de aire y combustible fresco (o aire fresco, en el caso de los motores de inyección directa) para el siguiente ciclo. Si la limpieza es incompleta, los gases de escape restantes pueden provocar una combustión inadecuada para el siguiente ciclo, lo que lleva a una reducción de la potencia de salida.
El barrido es igualmente importante tanto para los motores de dos tiempos como para los de cuatro tiempos . La mayoría de los motores de cuatro tiempos modernos utilizan culatas de flujo cruzado y solapamiento de distribución de válvulas para barrer los cilindros. Los motores de dos tiempos modernos utilizan el barrido Schnuerle (también conocido como "barrido de bucle") o el barrido de flujo único.
El puerto de barrido o de barrido se refiere a aquel puerto por donde entra aire limpio al cilindro, el puerto de escape por donde sale la mezcla combustible.
Los primeros motores diseñados deliberadamente para fomentar el barrido fueron los motores de gas construidos por Crossley Brothers Ltd en el Reino Unido a principios de la década de 1890. Estos motores de barrido Crossley Otto fueron posibles gracias al reciente cambio de válvulas de corredera a válvulas de asiento , lo que permitió un control más flexible sobre los eventos de sincronización de válvulas . [1] El cierre de la válvula de escape se produjo más de 30 grados más tarde que en los motores anteriores, lo que proporciona un largo período de "superposición" (cuando tanto la válvula de admisión como la de escape están abiertas). Como estos eran motores de gas, no requerían un largo período de cierre de válvulas durante la carrera de compresión. Los gases de escape se extraían del motor mediante un vacío parcial que seguía a una "bola" de gas de escape del ciclo de combustión anterior.
Este método requiere que el tubo de escape sea lo suficientemente largo para contener el gas durante toda la duración de la carrera. Como el motor Crossley tenía una velocidad de giro tan lenta, esto dio como resultado un tubo de escape con una longitud de 65 pies (20 m) entre el motor y su silenciador de hierro fundido. [2]
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La mayoría de los motores de cuatro tiempos modernos utilizan culatas de flujo cruzado, en las que los puertos de admisión están ubicados en un lado de la cámara de combustión y los puertos de escape en el otro lado. El impulso de los gases ayuda a la limpieza durante la fase de "superposición" (cuando las válvulas de admisión y escape están abiertas simultáneamente).
En los primeros motores de dos tiempos, se utilizó el barrido de flujo cruzado en los primeros motores de compresión del cárter , como los que utilizaban las motocicletas pequeñas. El puerto de transferencia (por donde la mezcla de combustible y aire entra en la cámara de combustión) y el puerto de escape estaban ubicados en lados opuestos de la cámara de combustión. Esta disposición tenía la ventaja de la simplicidad, pero también dirigía la carga entrante directamente hacia el puerto de escape. Para mejorar el vaciado del cilindro de los gases de escape y retener más carga entrante en el cilindro, a menudo se utilizaba un pistón deflector . Esta forma de pistón dirigía los gases de admisión hacia la parte superior del cilindro para empujar los gases de escape hacia abajo y hacia afuera del puerto de escape. Sin embargo, el pistón deflector no era muy eficaz en la práctica (gran parte del flujo de gases tomaba un atajo y aún así no llegaba a la parte superior del cilindro) y la forma del pistón comprometía la forma de la cámara de combustión al provocar trayectorias de llama largas y una superficie excesiva. Por lo tanto, el barrido de bucle vertical rara vez se utiliza en los motores de dos tiempos modernos.
El barrido de Schnuerle (a veces llamado "barrido de bucle" o "barrido inverso") es un diseño utilizado por la mayoría de los motores de dos tiempos sin válvulas modernos. La diferencia clave en comparación con el barrido de flujo cruzado es que los puertos de transferencia están ubicados a cada lado del puerto de escape y apuntan a la pared opuesta del cilindro. [3] A medida que la mezcla de combustible y aire ingresa a la cámara de combustión, viaja a través del cilindro y luego sube por la pared del cilindro opuesta al puerto de escape antes de hacer un bucle en la culata y volver al puerto de escape. Este largo camino de flujo y las direcciones opuestas de los flujos de admisión y escape minimizan la mezcla de gases frescos y gastados y limitan la cantidad de carga fresca que escapa del cilindro antes de que se cierren los puertos. Este método de barrido requiere una mayor comprensión del flujo de gas tridimensional en el cilindro y más cuidado en la ubicación, el tamaño y el ángulo de los diversos puertos.
El barrido uniflow es un diseño en el que la carga fresca de admisión y los gases de escape fluyen en la misma dirección. Esto requiere que los puertos de admisión y escape estén en extremos opuestos del cilindro. Como se usa en algunos motores de dos tiempos, la carga fresca ingresa a través de puertos controlados por pistón cerca de la parte inferior del cilindro y fluye hacia arriba, empujando los gases de escape hacia afuera a través de válvulas de asiento ubicadas en la culata. Otros motores uniflow, como el motor marino Ricardo Dolphin, utilizan una dirección de flujo descendente, con la mezcla de aire fresco y combustible ingresando en la parte superior del cilindro y los gases de escape saliendo hacia la parte inferior del cilindro. Otro diseño utiliza puertos controlados por pistón en ambos extremos del cilindro y dos pistones opuestos en cada cilindro que se mueven en direcciones opuestas para comprimir la carga entre ellos.
El método de barrido de flujo único se ha utilizado a menudo en motores diésel de dos tiempos en vehículos de motor, embarcaciones marinas, locomotoras de ferrocarril y motores estacionarios. Su desventaja es la complejidad, la masa, el volumen y el coste adicionales necesarios para implementar el tren de válvulas de asiento (o el cigüeñal adicional o los balancines necesarios para controlar un segundo pistón).
