Come suggerisce il nome, un motore a due tempi completa un ciclo di potenza in soli due movimenti del pistone. Rispetto ai motori a quattro tempi, i progetti a due tempi offrono una maggiore potenza in uscita a cilindrate equivalenti, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono una costruzione leggera e alte prestazioni. Tuttavia, la loro minore efficienza di combustione e le maggiori emissioni hanno limitato la loro ampia adozione nei veicoli moderni.

Il motore a due tempi risale alla fine del XIX secolo. L'ingegnere scozzese Dugald Clerk progettò il primo motore a due tempi funzionante nel 1879. L'ingegnere tedesco Karl Benz in seguito perfezionò il concetto e lo implementò nei primi prototipi di automobili. Tuttavia, fu solo all'inizio del XX secolo che i motori a due tempi guadagnarono popolarità nelle applicazioni motociclistiche. La loro semplice costruzione e i bassi costi di produzione li resero la fonte di alimentazione preferita per motociclette leggere ed economiche.

I motori a due tempi funzionano in modo fondamentalmente diverso dai progetti a quattro tempi. Mentre i motori a quattro tempi richiedono quattro movimenti del pistone per completare i cicli di aspirazione, compressione, combustione e scarico, i motori a due tempi completano tutti e quattro i processi in soli due tempi:

1. Prima corsa (movimento verso l'alto del pistone):
   • Aspirazione: Il pistone ascendente crea il vuoto nel basamento, aprendo le luci di aspirazione per aspirare la miscela aria-carburante fresca. Alcuni progetti incorporano valvole a lamelle o valvole rotanti per migliorare l'efficienza di aspirazione.
   • Compressione: Il movimento verso l'alto continuo comprime la miscela nella camera di combustione.
2. Seconda corsa (movimento verso il basso del pistone):
   • Combustione: In prossimità del punto morto superiore, la candela accende la miscela compressa, spingendo il pistone verso il basso.
   • Scarico: Il pistone discendente apre prima le luci di scarico, consentendo ai gas di combustione ad alta pressione di fuoriuscire.
   • Scavenging: L'ulteriore movimento verso il basso apre le luci di trasferimento, forzando la miscela fresca dal basamento nel cilindro per espellere i gas di scarico rimanenti. Un efficace design di scavenging è fondamentale per le prestazioni del motore.

L'architettura relativamente semplice dei motori a due tempi è composta da diversi componenti essenziali:

• Cilindro: L'alloggiamento principale in cui avviene il movimento del pistone, con luci di aspirazione, scarico e trasferimento.
• Pistone: Il componente alternativo che converte l'energia di combustione in movimento meccanico.
• Testata: Forma la camera di combustione e ospita la candela.
• Albero motore: Converte il movimento lineare del pistone in forza rotazionale.
• Biella: Collega il pistone all'albero motore.
• Carter motore: Funge da serbatoio di lubrificazione ed esegue funzioni di pre-compressione.
• Candela: Accende la miscela compressa.
• Sistema di alimentazione: Carburatore o iniezione di carburante per la miscelazione aria-carburante.
• Sistema di scarico: Gestisce l'espulsione dei gas e la riduzione del rumore.

A differenza dei motori a quattro tempi con coppe dell'olio, i progetti a due tempi impiegano approcci di lubrificazione alternativi:

• Lubrificazione premiscelata: Olio miscelato direttamente con il carburante, più semplice ma meno efficace.
• Lubrificazione separata: Sistema di iniezione dell'olio dedicato per una migliore lubrificazione.

Vantaggi:

• Maggiore rapporto potenza-peso
• Costruzione meccanica più semplice
• Caratteristiche di accelerazione superiori

Svantaggi:

• Scarsa efficienza del carburante
• Emissioni più elevate
• Lubrificazione inferiore
• Durata operativa più breve

Gli ingegneri hanno sviluppato diverse innovazioni per affrontare i limiti dei due tempi:

• Valvole di potenza: Temporizzazione variabile delle luci di scarico per prestazioni ottimizzate su tutti gli intervalli di giri.
• Valvole a lamelle: Controllo e efficienza di aspirazione migliorati.
• Iniezione diretta di carburante: erogazione precisa del carburante per una combustione più pulita.
• Scavenging stratificato: Riduzione della contaminazione della carica fresca da parte dei gas di scarico.

Nonostante le sfide, i motori a due tempi persistono in applicazioni specializzate:

• Motociclette e scooter di piccola cilindrata
• Motori fuoribordo marini
• Attrezzature per il giardinaggio
• Veicoli da competizione

I progressi nell'iniezione di carburante, nelle tecniche di scavenging e nei carburanti alternativi possono sostenere i motori a due tempi in applicazioni di nicchia in cui la loro densità di potenza e semplicità rimangono vantaggiose.

I motori a due tempi rappresentano un capitolo importante nella storia della tecnologia di propulsione. Sebbene le preoccupazioni ambientali abbiano ridotto il loro ruolo, la continua innovazione può preservare la loro rilevanza in settori specializzati in cui i loro vantaggi unici superano i loro limiti.