autoveicolo

motore a due tempi

Il motore a due tempi è un tipo di motore a combustione interna: alimentato da un impianto d'alimentazione, scarica i prodotti esauriti (gas di scarico) tramite un impianto di scarico.
Fu inventato dall'ingegnere Dugald Clerknel 1879 e sperimentato per la prima volta nel 1880 da Karl Benz. Questo motore si differenzia dal più diffuso motore a quattro tempi principalmente per la differente alternanza delle fasi attive (fasi utili o di potenza) in relazione ai giri dell'albero motore: se nel quattro tempi si ha una fase attiva o di espansione (fase in cui avviene la trasformazione effettiva dell'energia chimica in termica e dunque cinetica) per ogni due giri dell'albero, nel due tempi se ne ha una per ogni giro completo dell'albero.

Strutturalmente, il motore a due tempi di norma non presenta le classiche valvole d'aspirazione e scarico, sostituite dalle luci, feritoie ricavate sul cilindro, aperte e chiuse dal moto alternato del pistone.
Una caratteristica che distingue il motore a due tempi (escludendo i modelli con ammissione a disco rotante e le esigenze dell'impianto 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 soltanto una delle due valvole (salvo nel breve periodo dell'incrocio, in cui sono aperte entrambe), e tassativamente in modo asimmetrico rispetto al punto morto inferiore.
Un'altra caratteristica che distingue i due motori è la "pompa di lavaggio", che nel due tempi permette l'immissione per compressione dei gas: generalmente essa è costituita dal carter pompa, dalla superficie interna del pistone e da un sistema di ammissione dei gas freschi. In altri casi (vedi i motori diesel 2T a lavaggio unidirezionale) la pompa di lavaggio è una vera e propria pompa volumetrica, azionata solitamente dall'albero motore; in ulteriori casi dei turbocompressori azionati dai gas di scarico aiutano il lavoro della suddetta pompa, la quale non è completamente sostituibile.
Esse sono presenti solo nei motori con carter-pompa e l'ammissione dei gas freschi può avvenire attraverso quattro differenti dispositivi e modalità:

Se non si adopera il sistema a carter pompa si utilizzano altri sistemi che sostituiscono la funzione del carter pompa, essi vengono normalmente impiegati sui motori a quattro tempi come soluzione alla sovralimentazione: in questo caso non è necessario adoperare alcun tipo di valvola in aspirazione.
Per il lavaggio, la sostituzione dei gas combusti con i gas freschi, si possono avere:

• Luce: lo scorrere del pistone apre e chiude un condotto che collega la pompa di lavaggio al cilindro.

• 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 PMS, con ovvi 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 fresca (aria-benzina) dalla luce di aspirazione immettendola nel carter pompa, che la porterà nel cilindro attraverso le luci di travaso nella fase successiva.
  

  Pre-compressione e Lavaggi 

  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, che 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 PMI, occlude dapprima le luci di travaso, poi quelle di scarico. Fra queste due fasi può avvenire una prima compressione causata dall'onda di pressione riflessa dal controcono dell'impianto di scarico, se quest'ultimo è 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 è inferiore alla cilindrata, perché comunque 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 più razionale della testa permessa dall'assenza delle valvole a fungo. L'eventuale presenza dell'area di squish consente rapporti di compressione molto elevati senza incorrere in fenomeni deleteri, come la detonazione; inoltre nel 2 tempi è possibile utilizzare un impianto di accensione ad anticipo costante senza una eccessiva perdita di rendimento.
  Dopo il PMS inizia l'espansione, che si interrompe all'apertura della luce di scarico per via del brusco calo di pressione, tuttavia non vi è una perdita notevole di rendimento rispetto ad un 4 tempi, visto che entrambi richiedono una simile apertura anticipata delle valvole di scarico. Con il passare degli anni la luce di scarico dei due tempi si è via via ridotta, a favore di una sua estensione trasversale, in modo da guadagnare in corsa utile e rendimento, 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 risuonante, se presente, velocizza 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, come nei motori con aspirazione lamellare e vano della valvola collegato ai condotti di lavaggio, questa depressione può addirittura influire sul "rapporto di lavaggio", aumentando la quantità di gas freschi che entrano nel cilindro.
  

  Tipologia di lavaggio e funzionamento

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

  Flussi incrociati

  
  

  Motore a due tempi a 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 è stato uno dei primi sistemi di lavaggio utilizzati nella produzione, ma ha avuto vita breve per via delle complicazioni indotte dal deflettore, che appesantisce il pistone e aumenta la superficie esposta alla combustione, rendendo difficile il disegno di una camera di combustione ottimale.
  

  
  

  
  

  Motore Pivotal

  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 solo dai ciclomotore a iniezione elettronica, inoltre è caratterizzato da un tutt'altro che tradizionale movimento del pistone, infulcrato su uno dei lati, accoppiato a un sistema d'ammissione lamellare, ed inoltre questo motore è nato per funzionare a idrogeno. Il motore riprende in parte le caratteristiche del motore pendolare di Taurozzi, caratterizzato dal suo movimento oscillatorio che permette di annullare la forza laterale che normalmente si sviluppa sul cilindro durante il normale scorrimento del pisto

motore 4 tempi

I motori a quattro tempi sono motori termici comunemente usati nelle automobili ne esistono vari tipi, in grado di bruciare molti tipi di combustibili fossili o naturali, come benzina, gasolio, metano, GPL, metanolo, E85 ed E95.
Questo tipo di motore oltre che nelle automobili, è di larga diffusione sulle motociclette e più recentemente su molti modelli di scooter, ma soprattutto nei camion di basso tonnellaggio.
Il termine "a 4 tempi" deriva dal fatto che la combustione avviene per quattro passaggi successivi, con alcune differenze tra motore ad accensione comandata e motore ad accensione spontanea:

1. Aspirazione: si ha l'introduzione di aria o di una miscela aria-combustibile nel cilindro;
2. Compressione: la miscela aria-combustibile viene compressa volumetricamente, generalmente durante questa fase si ha l'inizio della combustione;
3. Espansione: si ha l'espansione volumetrica dei gas combusti, generalmente durante le prime fasi d'espansione si ha la fine della combustione;
4. Scarico: si ha l'espulsione dei gas combusti dal motore.Intuendo la possibilità di ottenere lavoro da una miscela chimica, Eugenio Barsanti insegnante di fisica, costruì e presentò ai suoi studenti un rudimentale congegno per cui, se intromessa una miscela e scoccata una scintilla, trasformasse l'esplosione in forza lavoro. Perfezionandolo, costruì insieme all'Ing. Felice Matteucci un motore monocilindrico con pistone verticale. Successivamente nel 1861 il tedesco Otto sperimentò il suo primo motore a gas a 4 tempi che dovette abbandonare a causa di difficoltà tecnologiche. Nel 1867 i tedeschi Otto e Langen idearono un motore 4 tempi a gas, con accensione della miscela compressa, presentato l'anno dopo a Parigi. La grande intuizione di Otto stava nel far scoccare la scintilla a miscela compressa anziché solamente aspirata, aumentando in questo modo il rendimento del motoreNei motori ad accensione comandata le valvole di aspirazione si aprono per consentire l'ingresso della carica, che nei motori ad iniezione diretta è solo comburente (tipicamente aria) mentre per i motori ad iniezione indiretta o a carburatori consiste nella miscela preformata di combustibile-comburente. Il pistone scende dal punto morto superiore (PMS) al punto morto inferiore(PMI): durante questo tragitto la biella compie 1 corsa e la manovella ruota di 180°. Scendendo, le due creano una forte depressione nella camera di combustione, grazie alla quale, insieme all'inserimento di carburante da parte di un iniettore, la camera si riempie della quantità di carburante calcolata dalla centralina elettronica sulla base della pressione sul pedale dell'acceleratore.
   Per i motori diesel si hanno solo l'aspirazione d'aria e l'iniezione diretta.
   

   Compressione

   Le valvole di aspirazione si chiudono e il pistone risale dal PMI al PMS, comprimendo la carica all'interno della camera di combustione.
   Nei motori diesel viene compressa aria e le pressioni raggiunte al termine di questa fase sono maggiori rispetto a quelle dei motori ad accensione comandata. L'elevata temperatura incendia il combustibile iniettato alla fine della fase di compressione.
   La valvola di scarico si apre prima che il pistone arrivi al PMI questa fase si chiama "Scarico libero", sceso al PMI risale spinto dal movimento degli altri pistoni o per effetto delle masse volaniche nei motori monocilindrici "Scarico forzato", espellendo i gas provocati dalla combustione attraverso l'apertura delle valvole di scarico, che fanno evacuare il gas combusto dal cilindro, preparandolo ad un nuovo ciclo, mentre i residui della combustione vengono immessi nel collettore di scarico, collegato all'impianto di scarico, costituito dalla marmitta catalitica, dal silenziatore e in alcuni casi, come nel motore diesel, anche dal filtro attivo antiparticolato, filtrando i gas e scaricandoli nell'aria. Le dimensioni di questi ultimicomponenti sono proporzionali alla cilindrata del motore.