GIRI E RENDIMENTI
Le elevate potenze di un motore a due tempi possono essere ottenute sopratutto per il fatto che tale motore può raggiungere limiti elevatissimi di rotazione.
PMS ; Punto Morto Superiore (pistone al massimo della sua corsa verso l'alto)
PMI ; Punto Morto Inferiore (pistone al massimo della sua corsa verso il basso)
Al PMI la compressione che si verifica nella sezione della biella, ad opera dell'inerzia data dal peso del pistone, è parzialmente limitata dalla compressione che si verifica nel carter.
Al PMS c'è la compressione e scoppio, azione che anche questo caso non crea eccessive deformazioni della biella.
Nella biella si verifica uno stress del materiale relativamente basso (inferiore di quanto si verifica nel 4 tempi), e quindi può essere realizzata in modo più semplice e leggero, favorendo regimi di rotazione elevati senza ricorrere a materiali particolarmente pregiati.
In tutti i motori a scoppio, la potenza è il risultato della forza esercitata nello scoppio sulla faccia superiore del pistone, trasmessa attraverso la biella alla leva formata dall'albero motore.
Se non variamo il braccio di leva (la corsa e quindi la cilindrata) gli unici fattori sui quali operare per incrementare la potenza restano la pressione sul pistone ed il numero di giri.
La pressione prodotta al di sopra del pistone varia, da un minimo con pistone in fondo alla sua corsa con entrambe le luci di aspirazione e scarico aperte ad un massimo che si hà dopo l'accensione, compreso tra i 10° e 20° dopo il PMS.
In qul momento la miscela è completamente incendiata e si ha il massimo sviluppo di gas che premono sulla faccia superiore del pistone. Immediatamente dopo la pressione cala ad opera della corsa in discesa del pistone e aumenta il volume della camera in cui i gas si espandono. Agli effetti del calcolo della potenza, viene utilizzata la media di tutte le pressioni che si verificano sopra il pistone prima dell'apertura della luce di scarico.
Contemporaneamente si deve tener conto del lavoro che il pistone effettua nello spostare la miscela dal carter al cilindro e di quello per comprimere la miscela che formano un lavoro negativo.
Sommando istante per istante, deducendo il lavoro negativo si ottiene un valore che viene definito Pressione Media Effettiva (PME). Moltiplicata per la superficie del pistone, per la corsa e per il numero dei giri si ha la potenza.
Se non si varia la cilindrata (aumentando la corsa o l'alesaggio), gli unici sistemi per aumentare la potenza sono di aumentare il PME o in alternativa il numero dei giri.
Si deve tener presente che la PME aumenta nell'ordine delle unità, mentre il numero dei giri aumentano nell'ordine delle migliaia, quindi un motore con bassa PME ma elevato numero di giri ha una potenza più elevata di un motore con PME elevata ma basso numero di giri.
L'aumento del numero di giri, provoca però maggiore stress dei materiali e di conseguenza il motore diventa più fragile.
Ci sono diversi fattori che influenzano l'incremento di potenza, il rapporto fra la loro massima efficienza teorica e quella effettivamente riscontrata viene chiamato rendimento.
RENDIMENTO TERMICO
Il rendimento termico è il rapporto tra il calore di calcolo che si dovrebbe produrre nella combustione e quello che realmente si trasforma in lavoro utile. Il rendimento termico è poco modificabile.
La forma della camera di scoppio e il rapporto di compressione sono i fattori su cui intervenire per ottimizzare il rendimento termico. La modifica del rendimento termico è uno dei punti su cui occorre iniziare in quanto piccole modifiche possono dare risultati interessanti.
RENDIMENTO MECCANICO
Il rendimento meccanico è il rapporto tra il lavoro utile fornito dal motore e quello teorico calcolato senza tenere conto degli attriti e dagli accessori del motore.
Esso è determinato dall'atrito del pistone e dalle fascie elastiche sul cilindro, dall'atrito dei cuscinetti di banco, dalla gabbietta rulli sullo spinotto, dalla potenza utilizzata per l'azionamento di eventuali pompe dell'acqua e dal lavoro di aspirazione e di compressione della miscela.
Il rendimento meccanico si ottimizza riducendo gli attriti, quindi pistoni monofascia, e cuscinetti a basso attrito migliorano sensibilmente il rendimento meccanico inoltre, oltre ad incrementare la potenza, la riduzione degli attriti migliora la longevità e affidabilità del motore.
Inoltre si deve tenere conto che il cambio e il cestello della frizione ruotando a qualche migliaio di giri immersi nell'olio offrono un eccellente freno idrodinamico.
Qesta è la ragione per cui su alcune moto da velocità la frizione è a secco.
RENDIMENTO VOLUMETRICO
Il rendimento volumetrico,è forse il più importante in quanto su di esso si opera quando si vuole ottenere maggiore potenza dal motore.
Il rendimento volumetrico è il rapporto fra la quantità di miscela A/B (A/B miscela aria/benzina introdotta per ogni ciclo) effettivamente introdotta nel cilindro e quella che entrerebbe teoricamente in assenza di resistenze al moto dei fluidi (assenza di turbolenze) e se i tempi di riempimenti travaso e scarico fossero immensamente lunghi.
Girando a mano l'albero motore, l'aria entra lentamente ed alla fine del ciclo la pressione all'interno e all'esterno del cilindro sarebbe la medesima, quella atmosferica. Il rapporto volumetrico in questo caso sarà del 100%.
Quando il motore è in moto l'aria incontra notevoli resistenze ad entrare, vuoi per gli attriti che incontra lungo il suo cammino, vuoi per il tempo ridotto che ha per passare attraverso i canali. A 1.000 giri al minuto, una fase completa del due tempi ha una durata di 6 centesimi di secondo mentre a 10.000 giri al minuto l'aspirazione dura circa 3 millesimi di secondo. Appare quindi veramente impossibile che qualcosa possa entrare nel carter in questo tempo brevissimo.
Diminuire i tempi di aspirazione e travaso significa incrementare la velocità dell'aria il che aumenta resistenze e turbolenze.
La maggior parte delle elaborazioni hanno lo scopo di migliorare il rendimento volumetrico, sia prolungando le fasi di aspirazione e travaso sia modificando i vari condotti.