Motore a due tempi

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Il motore a due tempi è un tipo di motore a combustione interna, il quale viene alimentato da un impianto d'alimentazione e scarica i prodotti esauriti (gas di scarico) tramite un impianto di scarico.

Funzionamento di un motore moderno a 2 tempi, che sfrutta le risonanze dell'espansione

Primi modelli di motore a due tempi a flussi incrociati

Introduzione

Questo motore si differenzia dal più diffuso motore a quattro tempi principalmente per la differente alternanza delle fasi attive in relazione ai giri dell'albero motore: infatti se nel quattro tempi si ha una fase attiva per ogni due giri dell'albero, nel due tempi si ha una fase attiva (ovvero la fase in cui avviene la trasformazione effettiva dell'energia chimica in termica e dunque cinetica, detta anche espansione) per ogni giro completo dell'albero.

Caratteristiche

Strutturalmente il motore a due tempi, di norma, non presenta le classiche valvole d'aspirazione e scarico, sostituite dalle "luci", ovvero fenditure non circolari ricavate direttamente sul cilindro, aperte e chiuse dal moto alternato del pistone.

Una caratteristica che distingue il motore a due tempi (a parte i modelli con ammissione a disco rotante, e non considerando le esigenze dell'impianto elettrico di accensione) dal quattro tempi è quella di poter funzionare perfettamente in entrambi i sensi di rotazione. Questo è permesso dal fatto che le luci di scarico/travaso vengono aperte e chiuse dal pistone in maniera speculare rispetto al punto morto inferiore, dove la luce di scarico è la prima ad aprire e l'ultima a chiudere. Al contrario, nel 4 tempi la simmetricità non c'è perché deve essere aperta una soltanto delle due valvole (salvo il breve periodo dell'incrocio, in cui sono aperte entrambe), e tassativamente in modo asimmetrico rispetto al punto morto inferiore.

Un'altra caratteristica che distingue il motore a due tempi dal motore a quattro tempi è la "pompa di lavaggio" che permette l'immissione tramite una compressione dei gas, generalmente questa pompa è costituita dal carter pompa, dalla superficie interna del pistone e da un sistema di ammissione dei gas freschi, mentre in altri casi (motori diesel 2T a lavaggio unidirezionale) la pompa di lavaggio è invece una vera e propria pompa volumetrica, azionata solitamente dall'albero motore, mentre in alcuni casi si hanno dei turbocompressori, azionati dai gas di scarico, che aiutano il lavoro della suddetta pompa, non essendo possibile sostituirla completamente.

Organi d'aspirazione

L'ammissione dei gas freschi al carter-pompa può avvenire attraverso quattro differenti dispositivi/modi:

• Piston port, questo tipo di comando avviene tramite l'apertura e chiusura da parte del pistone di una luce sul cilindro.
  Questo tipo d'aspirazione nel carter viene accompagnato dai travasi che vengono a loro volta governati dal pistone.
• Valvola a disco rotante o a manicotto rotante, questo tipo di comando avviene tramite l'apertura e chiusura da parte di un disco fenestrato o da parte dell'albero motore, di una luce sul carter motore, più raramente sul cilindro.
• Valvola lamellare, questo tipo di comando avviene tramite l'apertura e chiusura da parte di una o più lamelle poste su un supporto, che permettono il passaggio del flusso di miscela fresca tramite il cilindro o il carter motore.
  Questo tipo d'aspirazione nel carter viene accompagnato dai travasi che vengono a loro volta governati dal pistone.

Per approfondire, vedi le voci Piston port, Valvola a disco rotante e Valvola lamellare.

Organi di lavaggio

Per il lavaggio, quindi sostituzione dei gas combusti con l'introduzione dei gas freschi si può avere:

• Luce, questo tipo di comando avviene con lo scorrimento del pistone che apre e chiude un condotto, che mette in comunicazione la pompa di lavaggio con il cilindro.
• Valvola a fungo, questo tipo di comando avviene tramite l'apertura e chiusura da parte di una valvola a fungo, del tutto simile a quella di un motore a quattro tempi, permettendo l'immissione della carica fresca direttamente nel cilindro, questo tipo di comando viene utilizzato per i motori Diesel a due tempi unidirezionali.

Per approfondire, vedi le voci Luce (meccanica) e Valvola a fungo.

Lubrificazione

Altra differenza dal motore a quattro tempi riguarda la lubrificazione interna:

• Miscelata il lubrificante è aggiunto direttamente alla benzina, operazione che può essere manuale e quindi con l'aggiunta diretta dell'olio da parte del pilota il quale crea la miscela olio&benzina.
• Separata tramite il miscelatore, che può immettere l'olio o tramite il venturi del carburatore o tramite il collettore che collega il carburatore al cilindro o carter pompa, inoltre su questi modelli è presente una spia dell'olio, per evitare che il serbatoio dell'olio si esaurisca.
• Come nel 4T (la maggior parte dei motori a ciclo unidirezionale), la lubrificazione è esattamente come in un normalissimo motore a 4T e può essere a carter umido o carter secco.

Per approfondire, vedi la voce Miscela olio&benzina.

Funzionamento/fasi del ciclo

Ciclo termico di un motore 2T unidirezionale

Ciclo termico di un motore 2T unidirezionale

Il ciclo termodinamico del motore a due tempi, come noto, si sviluppa completamente in un'unica rotazione dell'albero motore, ma la successione completa delle varie fasi che interessano il fluido motore avviene nell'arco di 2 rotazioni, questo avviene perché il pistone svolge una doppia funzione, come meglio spiegato qui di seguito.

Aspirazione

Il pistone, in salita verso il PMS (Punto Morto Superiore), crea una depressione nel carter pompa, e contemporaneamente apre la luce di aspirazione. Nel caso del piston port questa apertura avviene con fasatura simmetrica rispetto al punto morto superiore, con ovvii svantaggi, mentre nel caso della valvola rotante l'apertura ha una fasatura fissa, ma ottimizzata per il miglior rendimento in un certo campo di regimi di rotazione. È invece la depressione presente nel carter a provocare l'apertura automatica della valvola lamellare, con fasatura variabile. La depressione (0.2-0.4 bar) richiama la miscela (aria/benzina) fresca dalla luce di aspirazione immettendola nel carter pompa, che la porterà nel cilindro attraverso le luci di travaso nella fase successiva.

Pre-compressione e Lavaggio

Durante la discesa del pistone verso il PMI (Punto Morto Inferiore) avviene la compressione della miscela nel carter pompa, con un rapporto di compressione compreso tra 1,20:1 e 1,45:1. Nel momento in cui si aprono le luci di travaso, esaurita l'eventuale sovrappressione residua della fase di scarico, la miscela fresca aria-benzina entra nel cilindro anche grazie alla depressione generata dalla parte iniziale dell'impianto di scarico aiuta il travaso dei gas freschi, durante questa fase parte di questa miscela esce anche dalla luce di scarico, mista a gas combusti.

Compressione

Il pistone, risalendo dal Punto morto inferiore, occlude dapprima le luci di travaso, poi quelle di scarico. Fra queste due fasi puo' avvenire una prima compressione a causa dell'onda di pressione riflessa dal controcono dell'impianto di scarico, se questo e' del tipo risonante (detto anche "ad espansione" per via della notevole variazione di sezione). In questo caso, una parte della miscela fresca rientra nel cilindro, anche se la quantità intrappolata nel cilindro è inferiore alla cilindrata, perché comunque sia è sempre presente una frazione di gas combusti.

Nella parte finale della compressione la carica fresca viene movimentata dall'anello di squish, se presente, generando una forte vorticosità che consente una combustione migliore ed un aumento del rendimento termodinamico.

Accensione ed Espansione

L'accensione, avviata da una candela, avviene con anticipi nettamente inferiori a quelli tipici del 4 tempi, nel caso del Motore ad accensione comandata, grazie alla forma piu' razionale della testa permessa dall'assenza delle valvole a fungo. L'eventuale presenza dell'area di squish consente di utilizzare rapporti di compressione molto elevati senza incorrere in fenomeni deleteri, come la detonazione, inoltre nel 2 tempi è inoltre possibile utilizzare un impianto di accensione ad anticipo costante senza una eccessiva perdita di rendimento.

Dopo il PMS (punto morto superiore) inizia l'espansione, che di fatto si interrompe al momento dell'apertura della luce di scarico, per via del brusco calo di pressione, questo fatto comunque sia non determina una perdita notevole di rendimento rispetto ad un motore a 4 tempi di pari cilindrata, visto che il motore a quattro tempi richiede un'apertura anticipata delle valvole di scarico, pressoché paragonabile al due tempi. Con il passare degli anni la luce di scarico dei due tempi si è via via ridotta, a favore di una sua estensione nel senso trasversale, in modo da guadagnare corsa utile e avere un rendimento sempre maggiore, del tutto paragonabile a quello dei quattro tempi.

Scarico

In fase di discesa il pistone scopre la luce di scarico. L'espulsione dei gas combusti avviene per semplice differenza di pressione, e non per l'azione di pompaggio del pistone come nel 4 tempi. Lo scarico risonante, se presente, rende piu' veloce questa fase, grazie alla depressione sviluppata dal primo tratto dello stesso, permettendo di ridurre l'altezza delle luci di scarico e aumentare il rendimento.

In alcuni casi (motori con aspirazione lamellare e condotto che collega direttamente il vano della valvola ai condotti di lavaggio) questa depressione puo' addirittura influire sul "rapporto di lavaggio", ovvero aumentare la quantita' di gas freschi che entrano nel cilindro.

Tipologia di Lavaggio/funzionamento

Il lavaggio (o travaso) del cilindro con i gas freschi, nei motori a due tempi, avviene secondo varie scuole di pensiero:

Flussi incrociati

Questo tipo di motore (CrossFlow in inglese) ha due luci, una di scarico e una di travaso, poste ai lati opposti del cilindro, con il pistone munito di deflettore, per evitare che i due flussi (gas di scarico e miscela fresca) si mescolino, quindi la carica fresca va verso la testa grazie alla forma del deflettore, mentre i gas combusti escono.

Questo e' stato uno dei primi sistemi di lavaggio utilizzati nella produzione, ma ha avuto vita breve per via delle complicazioni indotte dal deflettore, che aumenta il peso del pistone, aumenta la superficie esposta alla combustione e rende difficile disegnare una camera di combustione ottimale.

Loop

In questo tipo di lavaggio (Loop-scavenged in inglese), si studiano le varie posizioni e direzioni delle luci e condotti di lavaggio per avere un risultato ottimale ed eliminare la necessità del deflettore. In pratica queste luci sono disposte in direzione opposta alla luce di scarico, imponendo percio' alla miscela fresca di salire verso la testa, invertire la direzione e raggiungere lo scarico soltanto dopo aver effettuato questa "giravolta", da cui il nome inglese. Spesso viene denominato lavaggio "Schnuerle" (o "Schnürl") dopo che il tedesco da cui prende il nome ne inventò una prima forma verso la metà del 1920. Si è ampiamente diffuso dapprima in Germania dal 1930 in poi, e nel resto del mondo dopo la seconda guerra mondiale. Attualmente è il tipo di lavaggio più utilizzato nei motori moderni ad accensione comandata, mentre non è piu utilizzato sui motori ad accensione spontanea, sostituito dal ciclo unidirezionale.

Strutture particolari

Il motore a ciclo loop è stato proposto in alcune particolari e controversie configurazioni, che pio o meno si discostano come struttura da un motore classico.

Motore Bourke

Questo tipo di motore riprende in parte i vantaggi del motore con pistoni a doppio diametro, ma il pistone ha una forma tradizionale.
La sua peculiarità e' di avere al posto delle bielle delle aste, che vengono azionate direttamente dall'albero motore secondo uno schema insolito ad aste, dove ogni asta è dotata di un sistema di tenuta che isola la camera in cui si muove il pistone dal carter, quindi la "pompa di lavaggio", in questo caso, e' costituita dalla parte inferiore del pistone, dal cilindro e dall'asta e relativa tenuta. Il rapporto di pre-compressione e' piu' alto, rispetto al sistema con carter pompa, ma il "rapporto di lavaggio" (rapporto fra volume di gas freschi immessi nel cilindro e volume del cilindro) sarà più basso a causa della minore cilindrata della pompa rispetto alla camera superiore, in quanto alla cilindrata occorre sottrarre il diametro dell'asta di comando del pistone moltiplicato per la corsa. C'è il vantaggio di avere l'imbiellaggio ben lubrificato, dato che è isolato dalla camera-pompa di lavaggio, ma è anche vero che questo sistema non consente regimi di rotazione molto elevati, visti i pesi notevoli delle parti in moto alterno e della complessità del sistema di azionamento delle aste.
L'ammissione della carica fresca alla camera-pompa può essere regolata da uno qualsiasi dei sistemi già visti, invece per quanto riguarda l'immissione della carica fresca nel cilindro, si può seguire sia lo schema a flussi incrociati che il loop.

Per approfondire, vedi la voce Motore Bourke.

Motore Pivotal

Animazione Tipo di motore a due tempi ideato per supplire a tutti i difetti costruttivi e ecologici del classico motore a miscela e che riprende la tecnologia dell'iniezione diretta che era stata abbandonata sulle grandi cilindrate per motori stradali e usata colo dai ciclomotore a iniezione elettronica, inoltre è caratterizzato da un tutt'altro che tradizionale, infulcrato su uno dei lati, accoppiato a un sistema d'ammissione lamellare, ed inoltre questo motore è nato per funzionare a idrogeno.

Lavaggio unidirezionale

Questo tipo di lavaggio (Uniflow-scavenged in inglese) è utilizzato principalmente sui motori Diesel due tempi, ma può essere utilizzato anche per motori ad accensione comandata.

Nel caso di un motore con una struttura classica (generalmente nella configurazione diesel), l'immissione della carica fresca non avviene tramite i travasi, ma tramite una o più valvole a fungo e l'iniettore posti sulla testata del motore, mentre l'espulsione dei gas combusti avviene sempre tramite le luci di scarico poste nella parte bassa del cilindro.
Il nome è dato dal fatto che il flusso dei gas freschi va dalla testa del motore alla luce di scarico quasi in linea retta, limitando così la possibilità di miscelazione con i gas combusti, inoltre ha come secondo vantaggio la possibilità d'utilizzare un carter a bagno d'olio o a secco, dove l'olio non è a contatto con il carburante.

Questa tipologia di motore esiste anche in una configurazione inversa (poco usata), dove si hanno le normali luci di travaso e carter pompa, ma lo scarico avviene tramite una o piu valvola/e a fungo posta/e sulla testata, questa configurazione perde il vantaggio della lubrificazione, dato che in questo caso l'olio deve essere miscelato con il carburante.

motore a 2 tempi a stantuffi contrapposti

Un altro tipico caso di lavaggio unidirezionale si ha nel motore a 2 tempi a stantuffi contrapposti (generalmente nella configurazione ad accensione comandata), dove i due alberi motore sono sfasati opportunamente, in modo da iniziare a scaricare prima che si aprano le luci di lavaggio e da chiudere i travasi per ultimi, in questo modo la "pompa di lavaggio" può attuare una reale sovralimentazione.

motore a due tempi a cilindri paralleli Un'altra struttura di questo ciclo è il motore a due tempi a cilindri paralleli, ideato da Garelli-Marcellino-Isomoto, dove si avevano due cilindri paralleli formati d un unico elemento, una testa che metteva in comunicazione i due cilindri e formata anch'essa in un unico pezzo, dove un cilindro aveva la luce di scarico e l'altro permetteva l'ingresso di carica fresca al carter-pompa ed era munito di almeno un travaso, inoltre i pistoni erano vincolati all'albero motore tramite una sola biella a "Y".

Questa disposizione permetteva d'avere i due pistoni leggermente sfasati tra loro, permettendo d'avere un'apertura anticipata della luce di scarico rispetto alla luce del/i travaso/i e una chiusura posticipata di questi rispetto alla luce di scarico.

A scalinata o con pistoni a doppio diametro

Motore a scalinata Questo tipo di motore (Stepped Piston Engine in inglese), utilizza una tecnica particolare per l'aspirazione e distribuzione della carica fresca nel cilindro del motore, che consiste nell'avere un cilindro complementare e relativo pistone che aspira e distribuisce la carica dentro ad altri due cilindri, dove avviene la combustione, per poter alimentare due cilindri questo pistone (che ruota allo stesso regime dei altri due) ha due camere, di cui una è formata dalla testata, cilindro e pistone, mentre la seconda è formata dal cilindro, pistone e carter.
Per regolare il flusso della carica fresca nel cilindro complementare si può utilizzare la semplice tecnica del piston port, una luce centrale al cilindro che viene aperta solo quando il pistone è alle estremità e alimentare la camera opposta a quella momentaneamente utilizzata, mentre per il flusso diretto a uno dei due cilindri dove avviene la combustione il flusso è governato dal semplice movimento del pistone che apre o chiude le luci dei travasi.

Il vantaggio di questo sistema è che il pistone è più facilmente lubrificabile e possono essere utilizzati cuscinetti come su un motore a quattro tempi. I brevetti su questo disegno sono detenuti da Bernard Hooper Engineering Ltd (BHE).

Motore a scalinata con pistoni a doppio diametro L'evoluzione di questo sistema è l'utilizzo di pistoni a doppio diametro, dove i cilindri sono almeno due e sono a diametro differenziato, ovvero hanno una zona superiore normale ed una zona a diametro maggiorato piu' in basso (vicino all'albero motore). Anche il pistone è forgiato nello stesso modo. In questo modo la funzione di pompa di lavaggio viene svolta dall'insieme cilindro-pistone maggiorato a fianco, mentre la parte superiore a diametro ridotto funziona come un normale 2 tempi. È evidente che i due pistoni devono avere gli angoli di manovella sfasati di 180 gradi.

Accorgimenti

Nei motori a due tempi ci sono degli accorgimenti per migliorare la funzionalità delle varie fasi e del rendimento globale del motore 2T a carte pompa, infatti il 2T unidirezionale è piu vicino al motore a quattro tempi:

• Espansione, adottando i giusti accorgimenti nel dimensionamento dei condotti è possibile centrare la giusta risonanza in grado di garantire un arco di giri motore piu ampio, migliori la potenza del motore, ridurre la fuoriuscita dallo scarico di carica fresca e ottimizzare anche il rendimento della macchina.
  Tale espediente, se da un lato fornisce buoni risultati sul piano della potenza ed allarga l'intervallo d'utilizzo del motore, migliorandone notevolmente il rendimento, dall'altro necessita di costi maggiori; ed inizialmente questa soluzione era relegata nel campo agonistico, anche se in campo motociclistico si sono avuti quasi subito questa soluzione anche sui veicoli di serie.

• Valvole di scarico, alla metà degli anni Settanta, la tendenza fu di costruire i diversi modelli muniti di valvole comandate da un interruttore centrifugo. Dalla metà degli anni Ottanta circa, gran parte delle aziende costruttrici hanno provvisto i propulsori di apposite valvole di scarico (che assumono un nome diverso a seconda del produttore, come CTS o KIPS) le quali, attraverso l'analisi elettronica degli impulsi generati dalla bobina, sincronizzano l'apertura/chiusura della valvola con il movimento del pistone, in modo da impedire ai gas combusti di rientrare in camera di combustione: ciò ha l'effetto di abbattere i consumi e di incrementare notevolmente le prestazioni.

• Anticipo all'aspirazione, questo valore serve per permetter un ulteriore riempimento del cilindro in fase di travaso sfruttando le risonanze dell'espansione, quest'accorgimento è automatico per i sistemi lamellari che sono autoadattivi e permettono anche una variazione dell'apertura, mentre per i sistemi a valvola ruotante deve essere un valore fisso, ottimizzato per un determinato regime di funzionamento, mentre i sistemi a piston port hanno un grave deficit sotto questo punto di vista, perché devono tenere valori d'apertura ridotti per evitare il reflusso di miscela.
• Ritardo all'aspirazione, questo valore serve per permetter un ulteriore riempimento del carter pompa in fase d'aspirazione, quest'accorgimento è automatico per i sistemi lamellari che sono autoadattivi e permettono anche una variazione dell'apertura, mentre per i sistemi a valvola ruotante deve essere un valore fisso, ottimizzato per un determinato regime di funzionamento, mentre i sistemi a piston port hanno un grave deficit sotto questo punto di vista, perché devono tenere valori d'apertura ridotti per evitare il reflusso di miscela

• Travasi coanda, questi travasi sono usati solo per i motori con un sistema lamellare, per poter trasmettere la risonanza prodotta dallo scarico alle lamelle a velocizzare la loro apertura, migliorare il riempimento del cilindro e ridurre la depressione che si genera sotto al pistone durante la fase d'aspirazione, inoltre con questi travasi si migliora la lubrificazione della parte posteriore del cilindro, per via dell'effetto Coandă e si ha una maggiore libertà per la direzione dei altri travasi.

• Smussatura delle luci, le luci dei travasi devono essere smussate per evitare che i spigoli diventino incandescenti o che comunque raggiungano temperature piu elevate e si dilatino maggiormente, portando ad avere una maggiore usura delle fasce elastiche se non rischiare il grippaggio.

• Polmone di recupero, questo sistema costituito da un elemento cavo va applicato e messo in comunicazione al collettore d'aspirazione, tale elemento riesce a funzionare soprattutto con il comando gas completamente azionato, richiamando miscela fresca quando la valvola d'ingresso nel carter motore è chiusa e la pressione nel condotto d'alimentazione aumenta, mentre si svuota alla sua apertura quando la pressione diminuisce, in modo da aumentare leggermente il riempimento del carter migliorando anche la funzionalità della valvola lamellare e far funzionare in modo leggermente piu continuo il carburatore, anche se ne riduce leggermente la facilità di carburazione data una depressione nel condotto di venturi tendenzialmente piu bassa, aumentando leggermente le doti del motore (questo elemento ha un funzionamento analogo al condensatore in elettronica).

Rispetto al 4T

Tale motore è sempre stato paragonato con il motore a quattro tempi, cambiando le sue caratteristiche, pregi e difetti con il passare del tempo.

Confronto con il motore 4T, dalla sua origine fino a anni '90

Come si può notare, mentre in un motore a quattro tempi le fasi sono ben definite, nel due tempi si arriva ad un vero e proprio accavallamento: infatti il travaso avviene in contemporanea allo scarico, così come la compressione corrisponde nel ciclo all'aspirazione.

Nei motori ad accensione comandata con ciclo loop, flussi incrociati o a scalinata, c'è l'incontro, nella fase di travaso/scarico, della miscela fresca e di quella combusta fa sì che una parte della prima miscela combustibile possa uscire dal condotto di scarico, oppure che una parte dei gas di scarico resti nella camera di combustione, intaccando in questo modo la potenza specifica del motore, che nel ciclo teorico sarebbe doppia rispetto ad un propulsore a quattro tempi.

Inizialmente il limite del motore a due tempi è proprio quello di fornire un rendimento globale (volumetrico, termico e meccanico), a parità di cilindrata, più basso rispetto a quello di un quattro tempi, a causa sia delle perdite inevitabili nella fase di lavaggio, sia anche se in piccola parte, della ridotta pressione media effettiva (conseguenza della minore cilindrata utile, sia in fase di espansione che in quella di aspirazione della carica). Con l'ausilio di accorgimenti specifici come lo scarico risuonante (espansione), tuttavia anche per tale motore si è di molto migliorato il rendimento volumetrico, mentre il rendimento termico e meccanico è sempre stato superiore rispetto al motore a quattro tempi, arrivando ad avere un rendimento globale (volumetrico, termico e meccanico) quasi ai stessi livelli del motore a quattro tempi (sempre alimentati a carburatore), portandolo ad avere una potenza specifica quasi doppia (a parità di regime di potenza massima).

Questi limiti sono molto ridotti nei motori ad accensione spontanea (diesel 2t) che inizialmente erano a ciclo loop, il cui limite era una perdita di comburente (aria) dallo scarico, il che richiedeva l'iniezione di minor combustibile, mentre nei piu recenti motori ad accensione spontanea, che utilizza lo schema a ciclo unidirezionale (applicabile anche nei sistemi ad accensione comandata), si utilizza un compressore centrifugo o turbocompressore per poter pulire e riempire meglio il cilindro, con questa soluzione il motore a due tempi ha un rendimento superiore a qualsiasi tipologia di motore a quattro tempi, senza perdere le sue caratteristiche principali, (minor costo, minor manutenzione e maggiore leggerezza).

Attuali limiti rispetto ai 4T

Attualmente il maggiore limite dei motori ad accensione comandata due tempi rispetto alle motorizzazioni 4T, anche se utilizzata da tempo (dal 2000 circa) per i motori fuoribordo per piccole imbarcazioni come il gommone, risulta estremamente difficile adoperare l'iniezione diretta per i motori motociclistici che hanno regimi di funzionamento molto piu elevati, dove l'unico modello prodotto con tale sistema d'alimentazione è stato il Vdue della Bimota, il quale però è dovuto ritornare all'alimentazione a carburatore.
Questo primo insuccesso dell'iniezione diretta è dovuto al fatto che il cilindro non si riempie sempre allo stesso modo e la disuniformita della carica, creando molti problemi, mentre attualmente si sta cercando, da parte di aziende motociclistiche come l'Aprilia, di riproporre l'iniezione diretta con buoni risultati, anche se tale sistema rimane confinato agli scooter, che vengono classificati come ciclomotore a iniezione elettronica.

Un altro modo per aumentare ulteriormente le prestazioni delle motorizzazioni ad accensione comandata a due tempi è l'utilizzo della cosiddetta iniezione indiretta, la quale permette d'avere un condotto d'aspirazione di maggiore diametro e di lunghezza ridotta rispetto al carburatore, permettendo un migliore riempimento del carter pompa.

Pregi e difetti

Questo motore a seconda del tipo di ciclo utilizzato ha diversi pregi/difetti

Pregi principali

• Motore reversibile, (Esclusi i motori unidirezionali) questi motori possono ruotare in un verso o nell'altro senza che vi siano problemi di grippaggio per difetto di lubrificazione.
• Motore più leggero e maneggevole, dato le minori e maggiore semplicità delle parti meccaniche necessarie al suo funzionamento.
• Motore inclinabile, come nel caso di motoseghe, etc. (Esclusi alcuni motori unidirezionali).
• Affidabilità maggiore, avendo meno parti mobili per il suo funzionamento è soggetto a un numero inferiore di fenomeni, il che ne migliora l'affidabilità
  • Minor rischio di grippature in confronto ai motori a quattro tempi con lubrificazione a carter umido.
• Risposta piu "scattante" e rapida, dovuto al fatto che si ha un accensione a ogni giro invece che ogni due, dimezzando di fatto il tempo di risposta (questo è valido a parità di regime e di unità termiche).

Difetti principali

• Emissioni di gas supertossici (esclusi la maggior parte dei motore a cicli unidirezionali), dovuto alla combustione di benzina e olio, problema analogo al motore diesel.
• Minor rendimento (esclusi i cicli unidirezionali), dovuto a una durata della fase di scarico-travaso, dove si ha la fuoriuscita di una parte della miscela fresca.
  • Consumo specifico piu elevato (esclusi i cicli unidirezionali), soprattutto in confronto ai motori ad iniezione diretta e dovuto alla perdita di carica fresca dallo scarico.
• Costi dell'olio lubrificante (esclusi la maggior parte dei motore a cicli unidirezionali).

Note ed applicazioni

La Bimota 500-Vdue, unica 500 con iniezione diretta

Tale motore è comunque attualmente impiegato su motocicli di media-piccola cilindrata, generalmente pari o inferiore a 250 cm³ (125 e 50) in quanto la semplicità costruttiva ed il ridotto costo di produzione lo rende preferibile al 4 tempi che resta comunque più complesso e richiede più manutenzione in quanto le parti in moto sono di più (albero a camme, valvole, catena di distribuzione, ecc.).

Una valida evoluzione del motore a due tempi è stata recentemente proposta da due case motociclistiche che hanno adottato al posto del tradizionale carburatore, un sistema di iniezione diretta della benzina nel cilindro, pioniera comunque in questo campo fu nota casa riminese con un motociclo da strada di carattere sportivo di 500 cm³ bicilindrico.

Il vantaggio di questo sistema è un totale abbattimento dei consumi ed ovviamente dell'inquinamento, poiché essendo un ciclo controllato da una centralina elettronica, la benzina viene iniettata direttamente nel cilindro in quantità calibrata e solamente quella necessaria alla combustione, così non deve passare per i travasi ne per il carter dell'albero, dove comunque avviene una perdita di carburante in quanto si deposita sulle pareti e quindi va sprecato. La lubrificazione viene fatta in maniera separata comunque ad olio perso. Quest'alimentazione inoltre permette di ridurre in maniera drastica gli inquinanti emessi dal motore a due tempi, poiché la combustione non è mai perfetta per via dell'olio (motivo in più per usare oli migliori) e con il lavaggio una parte del carburante immesso va persa, mentre con l'iniezione diretta gran parte del carburante partecipa alla combustione. Questo sistema permette quindi d'avere una potenza specifica leggermente superiore (dato che il lavaggio viene eseguito con sola aria e olio, permettendo un maggior riempimento di comburente nel cilindro), ma si ha soprattutto un aumento del rendimento energetico (consumo specifico minore) proprio perché sono stati drasticamente ridotti i suddetti sprechi.

Il bicilindrico 500 cm³, una rarità in mano a pochi appassionati del marchio, aveva un motore allo stato dell'arte 500 cm³ bicilindrico a V di 90°, 110 CV di potenza alimentato ad iniezione elettronica diretta con 2 iniettori per cilindro. Nonostante la bontà del progetto dove inizialmente c'era un pesante aiuto dell'elettronica, per semplicità la casa ha poi preferito ripiegare sui carburatori, dato anche i problemi iniziali legati a questo sistema, molto complicato, poco studiato e sviluppato, portava in alcuni casi a far spaccare i pistoni.

Da notare che attualmente il motore a due tempi trova valida applicazione nel campo navale su motori di enorme cilindrata dove la fase passiva del lavaggio viene rimossa in quanto ne sopperisce il funzionamento un sistema di turbocompressione dove i gas di scarico alimentano una turbina che fa girare un compressore che comprime l'aria fresca e l'invia tramite appositi condotti ai cilindri.
Questa sua valenza vale anche per i motori dei fuoribordo, dovuto alla migliore funzionalità di tale motore, anche se verso che dal 2005 sono sempre piu i costruttori a produrre motori a quattro tempi per fuoribordo. ^[1]

Numero di cilindri

Nel corso dei anni questo tipo di motorizzazione è stato proposto in varie frazionalizzazioni:

Monocilindrico

Utilizzato sulla maggior parte delle moto 2T e sulla totalità di quelle prodotte ai giorni d'oggi, dove le cilindrate prodotte vanno dai piccoli 50cc per ogni categoria di moto al 700 prodotto dalla tedesca Zabel utilizzato per il sidecarcross.

Bicilindrico

Attualmente non più prodotto per l'utilizzo stradale, ma utilizzato con cilindrate tra i 250 e i 500cc solo sulle moto stradali come l'Aprilia RS 250, la Bimota VDue 500, inoltre è necessario anche citare la Yamaha RD 350 (bicilindrica frontemarcia) con cui negli anni ottanta una generazione di appassionati ha iniziato a correre con prestazioni notevoli e costi tutto sommato contenuti e nota per il suo motore potente e robusto, chiedeva però un'accurata messa a punto della ciclistica.

Per quanto riguarda nel campo delle competizioni viene applicato sulle moto da GP nelle classi 250 e tuttora le moto che corrono nella classe 250 sono tutte equipaggiate con un bicilindrico.

Tricilindrico

Utilizzato soprattutto negli anni 60-70 su motociclette stradali di cilindrata medio-alta, come la Kawasaki Mach III 500 o la seguente 750 H2. Negli anni 80 ricordiamo la Honda NS, di 500 cc nella versione da Gran premio e di 400 cc in quella stradale, mossa da uno tricilindrico a V di 90° (due cilindri orizzontale ed uno verticale).

Quadricilindrico

Utilizzato sulle vecchie motoGP nella classe 500, come la Suzuki RG 500, l'Honda NSR 500, la Yamaha YZR 500 e la Cagiva C594, mentre nella classe 125 si ha la Yamaha RA31 del '67, con i cilindri a V.

Su delle moto stradali è comparso solo in sporadici ma significativi casi, come sulla Suzuki RG-Γ 500, in pratica una replica stradale delle motociclette di Hamamatsu utilizzate nella classe maggiore, dove il motore in questo caso lo schema era denominato "in quadrato", il motore si componeva cioè idealmente di due bicilindrici frontemarcia uno dietro all'altro.
Degna di nota anche la coeva Yamaha RD 500 (4 cilindri a V), che per quanto apprezzatissima non divenne però un oggetto "di culto" quanto il "Gamma".

Esacilindrico

Utilizzato nella versione con alimentazione diesel come propulsore per il carro armato Chieftain.

Note

1. ^ Castrol: Silenzio...arrivano i fuoribordo a 4 tempi

Collegamenti esterni

• Descrizione del funzionamento di un motore a due tempi in azione
• Motore a 2 tempi ai suoi albori
• Motore a scalinata
• Motore a scalinata con pistoni a doppio diametro

• Motore a due tempi unidirezionale a cilindri paralleli
• Motore Pivotal