Quante fasi ha un motore a 2 tempi?

   Questa è la domanda che mi ha rivolto un imminente professore di motori (autoproclamatosi tale) ad una interrogazione, e rappresentava un classico per chi vuole far cadere in trappola lo sprovveduto.

   Voi sapreste rispondere? Uno poco attento risponderebbe 'due', la persona preparata risponderebbe 'quattro', io in pieno tono di polemica e voglia di far schiattare quell'antipatico personaggio, ho risposto 'sei'! Immaginatevi le risate dei presenti.

   Data la semplicità costruttiva, tutti sono portati a credere di conoscere tutto o quasi su questi motori, ma in verità sono pochi quelli che li conoscono a fondo. Il loro funzionamento, nonché i problemi di messa a punto, sono talmente lontani dai motori a 4 tempi, che sono poche le analogie che si possono fare tra questi due mondi.

   Da parte mia, con questo articolo spero di potervi aiutare a chiarire un po' le idee. Ma andiamo per passi:

   Prendendo a riferimento un motore a 4 tempi, diverse sono le particolarità che lo contraddistinguono:

• manca completamente il complesso della distribuzione (albero a camme, valvole, bilancieri, ecc.), che viene sostituito dalle cosiddette 'luci' o meglio feritoie ricavate sul cilindro, le quali vengono aperte/chiuse dal moto alternativo del pistone.
• per ogni cilindro esiste un proprio carter del manovellismo (o carter pompa), che deve essere a perfettamente a tenuta e indipendente dagli altri.
• salvo casi particolari, non esiste un impianto vero e proprio di lubrificazione, ma la stessa avviene per lavaggio e a perdere, in quanto l'olio viene immesso in/direttamente sul collettore di aspirazione e pertanto accompagna la miscela di carburante in tutte le sue fasi.
• mentre nel motore a 4 tempi abbiamo una fase attiva ogni due giri dell'albero motore, nel 2 tempi si ha una fase attiva ogni giro.

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Aspirazione
   Nella corsa di salita, il pistone determina una depressione nel carter, la quale richiama la miscela (aria/benzina) dalla 'luce' 'A' per tutto il periodo per il quale rimane scoperta dal pistone

Precompressione/Travaso
   Nella fase di discesa, dopo l'occlusione della luce di 'A', il pistone crea una pressione nel carter che determina il successivo travaso della miscela nel momento che si apre la luce di travaso 'T'

Compressione
   Durante la risalita, dopo la chiusura delle luci 'T' e 'S', avviene la vera compressione, che raggiunge il massimo nel punto massimo superiore o meglio, allo scoccare della scintilla sulla candela.

Espansione (fase attiva)
   A seguito dell'innesco della miscela avviene l'espansione dei gas (non lo scoppio, non è un cannone), e successiva onda di pressione che tramite l'insieme pistone/manovellismo si trasforma in moto rotatorio sull'albero motore.

Scarico
   Durante la discesa nell'istante che viene scoperta la luce di scarico 'S', termina diciamo la fase espansione ed inizia quella di scarico. Sfruttando ancora l'energia dei gas, gli stessi vengono espulsi dalla camera di combustione verso l'esterno.

   Come è possibile notare, da questa breve descrizione, rispetto ad un motore a quattro tempi, dove le fasi sono ben definite, qui abbiamo un vero accavallamento: la fase di aspirazione è contrapposta alla compressione, il travaso all'espansione ecc.
Dato che abbiamo una fase attiva per ogni giro dell'albero motore, si potrebbe dedurre di poter ricavare una potenza specifica doppia rispetto a quella ottenuta da un analogo motore con ciclo a 4 tempi.
Le cose purtroppo non sono così semplici, anzi i problemi di rendimento che pone questo motore sono notevoli, tanto da limitare considerevolmente la sua potenza utile.
Vero tallone di Achille, il famoso incrocio tra la miscela e i gas di scarico. In tale situazione, come è ovvio immaginare, una parte dei gas di scarico rimane nella camera e parte della miscela fresca (in arrivo dai travasi) fuoriesce dallo scarico.

   Senza contare il problema legato (almeno per questa tipologia) alla cosidetta simmetria della distribuzione delle fasi di aspirazione e scarico. Come è possibile notare nell'esempio sopraesposto, la fasatura imposta dalle luci di aspirazione e scarico è per così dire ruotata di 90° rispetto alle relative fasi teoriche, inoltre l'inizio e la fine delle rispettive fasi risulta simmetrico rispetto al piano orizzontale. Non è possibile ottimizzare l'angolo di anticipo dell'inizio, senza penalizzarne la fine.

   Nel corso dello sviluppo di questo motore, i costruttori si sono adoperati alla meglio per ottimizzarne le prestazioni dello schema sopraesposto, con varie soluzioni più o meno efficienti, arrivando ai giorni nostri ad uniformarsi in ulteriori due tipologie che si differenziano per il tipo di aspirazione adottato: a disco rotante e a valvole lamellari.

Valvola rotante:

In questa tipologia, il collettore di aspirazione è direttamente connesso al carter pompa e pertanto la fase di aspirazione viene controllata dalla cosiddetta 'valvola rotante'. In pratica tale valvola assume la forma di un disco solidale all'albero motore, che con un opportuno profilo controlla la fase di aspirazione. Nella tavola sottostante, tale disco è stato ricavato direttamente in una semimanovella dell'albero motore (vedi motori Piaggio: Ciao, Vespa, ecc.), altri costruttori hanno adottato tecniche alternative più o meno efficienti, ma che rispettano lo stesso principio.

E' indubbio che tale tipologia di distribuzione permette un controllo pressoché completo dell'aspirazione. Il progettista è libero di scegliere l'angolo di apertura e chiusura più ottimale, senza essere vincolato al cosiddetto diagramma simmetrico.

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by C. Michieletto