Quasi tutti i motori delle automobili funzionano sul ciclo a quattro tempi, così chiamato perché impiega quattro tempi di induzione, compressione, accensione e scarico del pistone per produrre una combustione della miscela carburante/aria. Ciò significa che l'albero motore ruota due volte per completare ogni ciclo.
Un motore a due tempi
Alcuni motori più piccoli, tuttavia, in particolare quelli montati su alcuni ciclomotori o motocicli, funzionano su un ciclo a due tempi:il pistone è in una corsa di potenza ogni volta che si sposta lungo il cilindro, quindi l'albero motore gira solo una volta durante ogni ciclo. Anche alcune auto hanno utilizzato questo motore, come il Wartburg Knight e alcune delle prime Saab.
I primi due tempi erano del tipo uniflow. Con questo design, la miscela aria/carburante viene forzata nel cilindro da un compressore rotativo (compressore) azionato dal motore. Non è presente la valvola di ingresso:è invece presente un foro allungato, detto luce, nel fianco del cilindro in prossimità del fondo corsa del pistone. La porta viene aperta o chiusa quando il pistone passa su e giù per il cilindro. I gas di scarico di solito escono attraverso una convenzionale valvola a fungo azionata da una camma.
Il ciclo inizia con una corsa verso il basso in cui la combustione del carburante spinge il pistone verso il basso. Quando il pistone scopre l'apertura di ingresso alla fine della sua corsa, il carburante e l'aria vengono spinti al di sopra di esso. Durante la salita il gas di scarico viene espulso e il carburante viene compresso, pronto per essere sparato. Per consentire che ciò avvenga, la valvola di scarico si apre appena prima che il pistone discendente scopra la luce di ingresso, quindi non c'è resistenza alla carica in arrivo.
La maggior parte dei moderni motori a due tempi funziona in modo leggermente diverso. Invece di avere un soffiatore per forzare la miscela aria/carburante nei cilindri, usano la cosiddetta compressione del basamento.
Questo tipo di motore non necessita di valvole convenzionali. Le luci di ingresso conducono nella parte inferiore del cilindro che è aperta al basamento:più in alto del cilindro sul lato opposto c'è un'altra serie di luci che conducono al tubo di scarico. Una luce di trasferimento risale al cilindro dal basamento, entrando a un livello leggermente più alto della luce di aspirazione, ma un po' più in basso della luce di scarico.
Durante la corsa verso l'alto il pistone scopre la luce di ingresso e consente alla miscela aria/carburante di affluire nel carter, sotto il pistone. A volte c'è un intaglio sul lato del pistone attraverso il quale la miscela può passare per raggiungere il carter.
Quando il pistone raggiunge la parte superiore del cilindro, la miscela aria compressa/carburante viene azionata da una candela, costringendo il pistone a scendere durante la corsa di potenza.
Quando il pistone scende, comprime la miscela carburante/aria nel basamento e scopre anche il punto di scarico seguito da vicino dalla luce di trasferimento. I gas di scarico iniziano a fuoriuscire quando la luce di scarico viene scoperta e vengono ulteriormente aspirati (forzati fuori) dalla miscela aria/carburante che entra dalla luce di travaso sotto una leggera pressione dal carter.
Per aiutare a rimuovere i gas di scarico dal cilindro, la parte superiore del pistone è spesso sagomata per deviare la miscela in entrata verso l'alto. La miscela poi si raddoppia quando colpisce la testata, scorre lungo il lato della luce di scarico e spinge fuori i gas di scarico.
La quantità di moto dei gas dalle porte di trasferimento, che saranno state aperte in prossimità del fondo della corsa discendente, continua ad espellere i prodotti di scarico fino alla chiusura delle porte di scarico. Questo sistema di espulsione dei gas di scarico è noto come loop scavenging.
Il design dello scarico è più critico in un motore a due tempi che in un motore a quattro tempi. I gas di scarico bruciati non vengono espulsi positivamente dal pistone che sale verso l'alto, quindi è essenziale che l'impianto di scarico offra la minima resistenza al percorso dei gas.
Con la maggior parte dei due tempi, la carica di ingresso precipitosa verso l'interno aiuta a spazzare via i gas di scarico residui dal cilindro. Il problema è che parte della carica di ingresso, il carburante incombusto, può essere dispersa nell'atmosfera perché entrambe le porte di ingresso e di scarico sono aperte insieme per un po' di tempo. Tuttavia, il design del tubo di scarico e del silenziatore può essere sfruttato per ridurre al minimo questo effetto.
Quando una carica di scarico lascia il cilindro, invia un impulso, un'onda d'urto, lungo il tubo di scarico, che viene riflesso dall'estremità del tubo. Prestando particolare attenzione al design dello scarico, gli ingegneri possono predisporre un sistema in grado di utilizzare l'impulso di ritorno dello scarico per spingere la carica in ingresso, che sta cercando di seguire i gas di scarico lungo il tubo di scarico, di nuovo nel cilindro.
Nella maggior parte dei motori il basamento e la coppa contengono l'olio per lubrificare le parti mobili del motore. Ma con una compressione del basamento a due tempi, il basamento non può farlo perché è necessario per la compressione iniziale del carburante e dell'aria.
