Motore a 2 tempi vs motore a 4 tempi: conosci la differenza? Questa è una domanda comune che fanno i nostri lettori, specialmente le persone interessate a come funzionano le cose. Ogni tipo di motore ha i propri vantaggi e svantaggi che saranno evidenti al termine di questo rapporto.
Iniziamo.
Motore A 2 Tempi Contro 4 Tempi
Non riesco a contare il numero di volte che mi è stata posta la domanda: cosa c’è di più grande, un motore a 2 o 4 tempi? La risposta è che può essere la soluzione migliore, in base a ciò per cui viene utilizzato il motore. I motori più piccoli che funzionano a un regime elevato (giri al minuto) tendono ad essere a 2 tempi. I motori più grandi con una maggiore richiesta di coppia a un numero di giri inferiore sono generalmente a 4 tempi. Pertanto il dibattito tra 2 tempi e 4 tempi è incentrato principalmente sull’applicazione per la quale viene utilizzato il motore.
Questo articolo risponderà alla domanda in dettaglio. Inizierò con i fondamenti, descriverò come funzionano questi motori e coprirò i dettagli più fini. Dovremo iniziare comprendendo che cos’è un ciclo o una corsa del motore.
Cos’è Un Colpo Del Motore?
Hai sentito parlare di motori descritti con la propria corsa, questo può anche essere definito un ciclo. Un motore funziona per mezzo di un pistone che si muove su e giù in un tubo. Questo movimento è causato da un’esplosione. I motori a gas utilizzano una scintilla elettrica per accendere il carburante, generando calore che si espande, provocando il movimento dell’aria circostante. Affinché questa esplosione induca il pistone verso il basso, deve avvenire nel vuoto completo. Il pistone deve essere totalmente sigillato dall’ambiente.
VIDEO | Motore a 2 tempi vs motore a 4 tempi
In questo processo, il pistone deve mantenere aria e carburante, accendere il carburante, quindi scaricare i gas di scarico, in modo che il ciclo possa ricominciare da capo. Questo viene ripetuto migliaia di volte al minuto. Da qui l’espressione giri al minuto (RPM). Per ogni giro completo dell’albero motore, il pistone deve andare dalla sua posizione più alta, Punto morto superiore (PMS), al punto più basso, Punto morto inferiore (BDC), e poi di nuovo al PMS. Questo copre una rotazione di 360 della manovella albero, o una singola rivoluzione. A 3000 RPM, questo ciclo si verifica 3000 volte al minuto. Quindi richiede un tempismo preciso.
Questo è il principio di base per praticamente qualsiasi motore a gas. La differenza tra un motore a 4 tempi e uno a 2 tempi è il modo in cui la compressione, la scintilla e lo scarico uniscono le loro attività per raggiungere questo obiettivo.
Come può funzionare un motore a 4 tempi?
Un motore a 4 tempi separa ogni misura della procedura di combustione e scarico in quattro fasi individuali, o corse.
VIDEO | Uno sguardo approfondito ai motori a 4 tempi
Affinché il carburante entri nella camera di combustione, appena prima che il pistone raggiunga il PMS, una valvola (o valvole) si apre per consentire l’erogazione di una miscela di gas e aria dal carburatore o dal sistema di iniezione del carburante. Dopo che una quantità sufficiente di carburante è entrata nella stanza, questa valvola si chiude per creare un aspirapolvere. Questa valvola si chiude quindi sigillando il cilindro e formando un vuoto. Segue la scintilla, creata dalla candela. Ciò provoca successivamente l’esplosione che costringe il pistone a spostarsi verso il basso. Una seconda valvola (di scarico) si apre quindi per consentire la fuoriuscita dei gas combusti. Al momento il vuoto è danneggiato causando una decompressione nel cilindro e lo slancio dell’albero motore spinge il pistone indietro al punto PMS (in alto), pronto per ricominciare l’intero processo.
Il ciclo di un motore a 4 tempi potrebbe essere semplificato nelle seguenti 4 fasi:
Corsa 1: aspirazione
- La valvola di aspirazione si apre per consentire alla miscela di gas e aria di entrare nella camera di combustione.
Corsa 2: compressione
- La valvola di aspirazione si chiude, comprimendo il gas nel vuoto.
Colpo 3: Combustione (o accensione)
- La candela accende la miscela di gas.
Corsa 4: scarico
- La valvola di scarico si apre, costringendo i gas combusti fuori dalla camera.
Come funziona un motore a 2 tempi?
Un motore a due tempi non utilizza valvole per consentire al carburante di entrare e ai gas di scarico di lasciare la camera di combustione. Questo semplifica le cose e il motore compie il ciclo completo in solo due tempi.
Al posto delle valvole, un motore a 2 tempi ha prese d’aria di scarico e di aspirazione, che sono semplicemente aperture sul lato del cilindro che coincidono con una posizione precalcolata del pistone. Ciò significa che il movimento del pistone viene utilizzato per sigillare o aprire queste porte.
La porta di aspirazione si trova appena sotto il punto TDC. Dopo che il pistone si è spostato verso l’alto dal punto BDC, questa porta è aperta e consente alla miscela di carburante di entrare nella camera di combustione. Quando il pistone si sposta oltre la porta, la parete laterale del pistone blocca l’apertura. Esattamente nello stesso periodo la candela accende il carburante. La compressione risulta dal pistone finale alla bocca di aspirazione, combinata con la combustione simultanea. Quindi la compressione e la corsa di accensione avvengono come una cosa sola.
VIDEO | Motore a 2 tempi vs motore a 4 tempi
La luce di scarico si trova sul lato opposto del cilindro vicino al punto BDC. Quando il pistone si avvicina al punto più basso (BDC), passa attraverso la porta di scarico. Nella parte inferiore del ciclo, il pistone non copre più lo sfiato di scarico e i gas combusti fuoriescono.
Un 2 tempi ha solo una corsa verso l’alto e una verso il basso.
Corsa 1: aspirazione e accensione
- Quando il pistone si sposta verso l’alto, il carburante e l’aria vengono forzati nella camera di combustione. Questo può essere accompagnato dalla scintilla. Ciò accade appena prima che il pistone raggiunga il PMS.
Corsa 2: compressione e scarico
Nella posizione PMS, il pistone blocca la porta di ingresso, sigillando la camera di combustione. Questo comprime il gas e spinge il pistone verso il basso. Nel punto inferiore, lo sfiato di scarico non è più ostruito dal pistone, consentendo la fuoriuscita dei gas combusti.
Differenze meccaniche | Motore a 2 tempi e 4 tempi
Quando si guardano i motori a 2 tempi rispetto a quelli a 4 tempi, le differenze vanno oltre il processo di combustione di base. Un motore a quattro tempi ha valvole sulla parte superiore del motore, alloggiate nella testata del motore, completamente indipendenti e devono essere controllate per aprirsi e chiudersi esattamente al momento giusto. Questo è chiamato fasatura delle valvole. La fasatura delle valvole è controllata meccanicamente da una catena di distribuzione o da una cinghia che aziona un albero a camme una volta che il motore ha più di un cilindro. Questo è assistito da sollevatori idraulici che utilizzano la pressione dell’olio motore per sollevare le valvole.
Schema di un motore Honda a 4 tempi: GX120 / 160/200
La cinghia di distribuzione lavora a fianco dell’albero motore nella base del motore. La cinghia quindi spinge l’albero a camme. Mentre si muove, le camme premono i bilancieri delle valvole o le aste di spinta per avviare e chiudere le valvole. Gli alberi a camme in testa (OHC) funzionano per mezzo di bilancieri delle valvole che sono a diretto contatto sia con la camma che con la valvola. I motori più vecchi hanno spesso camme nella parte inferiore del motore e utilizzano aste di comando per controllare le valvole che si trovano sopra il motore.
Poiché un motore a 2 tempi presenta un processo più semplificato di utilizzo del pistone per avviare la chiusura delle porte di ingresso e di uscita, non sono necessari questi componenti meccanici aggiuntivi. Questo ha un effetto in più. Le porte di ingresso e uscita passano direttamente attraverso la parete del cilindro. Ciò significa che l’olio non può circolare intorno al pistone, come accade in un motore a 4 tempi.
Un motore a 4 tempi ha un tubo completamente sigillato, le valvole si aprono appena in alto, nella camera di combustione. In modo che l’olio che lubrifica il motore sia tenuto lontano dalla camera di combustione. Un motore a 2 tempi non può farlo. Dopo che il pistone è entrato nella porta di aspirazione, la camera di combustione è aperta nel cilindro. Ciò significa che il carburante e l’olio non possono essere separati. Per questo motivo, i motori a 2 tempi utilizzano un diverso tipo di olio per lubrificare il motore. L’olio viene bruciato con tutto il gas e, di conseguenza, viene miscelato con il carburante. Ciò può essere ottenuto prima di massaggiare il gas nel serbatoio, o mentre il carburante viene indirizzato verso la bocca di aspirazione.
Queste variazioni meccaniche di base tra i motori a 2 e 4 tempi influenzano la manutenzione, le procedure di lavoro e il controllo delle emissioni per questi motori.
Prestazioni e applicazioni | 2 tempi vs 4 tempi
Un motore a 2 tempi ha meno componenti ed è, quindi, più leggero e più aerodinamico rispetto alla consueta ottimizzazione del motore a 4 tempi. Questo è più preferibile per le applicazioni una volta che l’operatore deve mantenere la macchina con la potenza del motore. Gli utensili elettrici portatili, come le motoseghe e le risorse del cortile alimentate a gas, sono un fantastico esempio dell’aumento di peso fornito dai motori a 2 tempi. La riduzione del peso di questa macchina ne facilita la gestione e la manutenzione allo stesso tempo.
Un motore a 2 tempi ha una compressione inferiore e gira più liberamente. Ciò provoca una risposta dell’acceleratore più rapida. Un motore a 2 tempi passerà dal minimo al regime massimo in un brevissimo lasso di tempo. Questi motori generalmente girano molto più in alto dei motori a 4 tempi. Il vantaggio è che i motori a 2 tempi accelerano rapidamente.
Quando si utilizza un avviamento a strappo, la compressione inferiore significa meno sforzo per avviare il motore. L’operatore non possiede trazione contro la resistenza di un motore ad alta compressione. Per combattere questo, molti motori a 4 tempi utilizzano un apparato di decompressione per aprire le valvole e ridurre la compressione quando si avvia manualmente. Ciò significa che il motore ha davvero bisogno di elementi meccanici aggiuntivi, aumentando il peso e aggiungendo anche ai processi di manutenzione e riparazione. I motori a 4 tempi con avviamento elettrico non ne hanno bisogno, poiché il motore elettrico è abbastanza potente da vincere la compressione.
Lo svantaggio delle caratteristiche di compressione molto bassa a rotazione libera di un motore a 2 tempi è che non funzionano bene a bassi regimi. Un motore a 2 tempi ha una fascia di potenza ottimale ai regimi più alti. Quando un motore sperimenta una quantità eccessiva di resistenza, il numero di giri diminuisce. Un motore a 2 tempi non si riprende troppo facilmente da un calo del regime, il che si traduce in una drastica perdita di potenza ai bassi regimi e anche una maggiore possibilità di stallo del motore.
Un veicolo più grande e pesante ha una maggiore resistenza alla potenza del motore rispetto a quello più piccolo. Ciò è di particolare importanza quando il veicolo si avvicina a una pendenza. I generatori possono anche avere una maggiore immunità, assorbendo potenza dal motore. Man mano che l’alternatore aumenta il carico, il numero di giri diminuisce e deve essere ripristinato rapidamente per mantenere il numero di giri costante necessario per una corrente elettrica sicura. A causa di queste limitazioni, i motori a 2 tempi non sono i migliori per auto, camion e motociclette più grandi, il peso di questi veicoli fornisce troppa resistenza alla rotazione di questo motore. Inoltre non sono ideali per i generatori poiché l’alternatore offre troppa resistenza.
Anche se un motore a 4 tempi è molto più capace di bassi regimi, non può accelerare velocemente come un motore a 2 tempi. Il ritardo nel tempo è un fenomeno frequente legato ai motori a 4 tempi. Questo è davvero un ritardo nel tempo della valvola che avanza quando il motore dovrebbe accelerare. La temporizzazione elettronica della scintilla può progredire facilmente, l’elettricità si muove estremamente velocemente. L’avanzamento meccanico di queste valvole richiede tempo e questo contribuisce a ritardare l’accelerazione. Quindi i motori a 4 tempi sono preferiti quando si prevede una coppia superiore a una gamma di regimi maggiore, ma non sono così eccezionali a una rapida accelerazione. La fasatura variabile della valvola (VVT) ha fatto molto per combattere il ritardo nel tempo. Tuttavia, anche con questa tecnologia, i motori a 4 tempi non possono competere con la rapida risposta dell’acceleratore che si ottiene da un motore a 2 tempi.
Poiché i motori a 4 tempi impiegano più tempo per accelerare, i motori a 2 tempi sono preferiti per motociclette ad alte prestazioni e barche a motore. Anche se questo può essere applicato solo nel caso in cui la motocicletta, o la nave, non sia troppo pesante. Un’automobile leggera alimentata da un motore a 2 tempi ha una velocità migliorata, a condizione che il numero di giri rimanga abbastanza alto da mantenere il motore in funzione in modo ottimale alla fascia di potenza degli alti regimi.
Manutenzione e riparazioni | 2 tempi vs 4 tempi
Un motore a 2 tempi richiede una manutenzione di base più frequente. Questo perché l’olio lubrificante viene miscelato con il gas e uno dei motivi è l’aumento del carbonio generato durante la combustione. Il carbonio dell’olio bruciato si raccoglie sulla candela. Ciò richiede una pulizia più frequente della candela. I residui di olio si raccolgono inoltre dal carburatore e questo richiede di pulire il carburatore più frequentemente di quanto si farebbe con un motore a 4 tempi.
L’utente deve anche miscelare l’olio e il gas nel giusto rapporto. Quando c’è troppo olio nella miscela di gas, la combustione non sarà molto efficiente e anche i livelli di carbonio nella stanza (e nel sistema di scarico) saranno eccessivi. Ciò riduce le prestazioni del motore e richiederà una pulizia più frequente della candela e del carburatore. Al contrario, una quantità insufficiente di olio dalla miscela di gas risulterà in una lubrificazione insufficiente. Questo farà surriscaldare il motore, il conseguente danno può essere dannoso per l’esistenza del motore.
Un motore a 2 tempi può richiedere una manutenzione di base più frequente, ma queste procedure sono semplici da eseguire e convenienti. Potrebbe essere necessario eseguire la manutenzione ordinaria su un motore a 4 tempi solo dopo ogni anno o dopo un determinato numero di ore (o chilometri), in base a quale si verifica per prima. Sebbene questo sia meno spesso rispetto ad alcuni motori a 2 tempi, è più complicato e un po ‘più costoso. L’olio della coppa in un motore a 4 tempi deve essere sostituito, oltre al filtro dell’olio.
Poiché i moderni motori a 4 tempi utilizzano sollevatori idraulici per azionare le valvole, è necessario prestare particolare attenzione al livello dell’olio motore e anche al tipo di olio utilizzato. Sia la pressione dell’olio che la viscosità influiscono sulle prestazioni delle alzavalvole idrauliche.
Il livello dell’olio deve essere valutato regolarmente perché il funzionamento della valvola è determinato dalla corretta pressione dell’olio. Se il livello dell’olio è troppo basso o la pompa dell’olio è difettosa, la pressione dell’olio sarà inferiore a quanto dovrebbe essere. La bassa pressione dell’olio provoca il malfunzionamento delle valvole e può facilmente provocare guasti al motore o gravi danni al motore. Se la pressione dell’olio è troppo grande, perché la coppa dell’olio è stata riempita eccessivamente, anche il motore si danneggerà. Il fissaggio delle valvole del motore è una procedura complicata e costosa, quindi è fondamentale che un motore a 4 tempi funzioni sempre alla corretta pressione dell’olio, utilizzando il tipo corretto di olio.
Quando si va dalla manutenzione ordinaria alla manutenzione e riparazione a lungo termine, i motori a 2 tempi sono più facili ed economici da continuare. Per la sua semplicità, un motore a 2 tempi è molto più facile da smontare e rimontare. Richiede meno tempo e richiede meno abilità per riparare un motore a 2 tempi. Meno componenti, come nessuna valvola o pompa del petrolio, significa che c’è meno da sbagliare. Con un uso prolungato, le valvole necessitano di attenzione. Le guarnizioni degli steli delle valvole e gli spessori si usurano nel tempo, così come le valvole stesse e le aperture delle valvole dal motore. La rimozione e il fissaggio delle valvole è complicato e può richiedere ingegneria tecnica.
Per le riparazioni del motore fai-da-te, guardando a 2 tempi rispetto a 4 tempi, il motore a 2 tempi sarà l’opzione più semplice e meno costosa. Anche se un motore a 2 tempi normalmente creerà più calore e questo probabilmente ridurrà la vita del motore.
Livelli di emissione e rumorosità | 2 tempi vs 4 tempi
L’inquinamento atmosferico causato dai motori a combustione interna è una questione sexy e gli standard di emissione vengono costantemente rivisti. La Federal Environmental Protection Agency (EPA) e la California Air Resources Board (CARB) sono le due agenzie più importanti che regolano le quantità di emissioni di motori a benzina e propanegas negli Stati Uniti. Per soddisfare questi standard, i produttori di motori devono adottare misure per ridurre le emissioni nocive dei gas di scarico.
Poiché i motori a 2 tempi producono livelli più elevati di emissioni tossiche, desiderano dispositivi di controllo delle emissioni più complicati. Questi sono principalmente una parte del silenziatore per includere i gas di scarico prima che raggiungano l’atmosfera. Ciò aumenta il costo delle macchine che utilizzano motori a 2 tempi. Anche i meccanici di controllo delle emissioni montati sui motori a 2 tempi devono essere sostituiti più spesso e generalmente hanno garanzie meno favorevoli rispetto ai motori a 4 tempi. Poiché l’EPA e il CARB introducono normative più severe a lungo termine, si discute sul fatto che il motore a 2 tempi potrebbe non essere in grado di soddisfare tali standard. Questa è una delle principali preoccupazioni che circondano l’uso dei motori a 2 tempi.
Se si tratta di livelli di rumorosità a 2 tempi rispetto a 4 tempi, anche il motore a 2 tempi non se la cava bene. L’azione di entrambe le corse costituisce un motore di ricerca, che può essere di grande preoccupazione nelle località metropolitane. Non solo le macchine rumorose sono motivo di irritazione nei quartieri residenziali, alcune autorità regionali hanno una legislazione restrittiva per prevenire l’inquinamento acustico urbano. Queste normative possono rendere inutilizzabili alcuni motori in queste regioni a causa degli alti livelli di rumorosità. Poiché i motori a 4 tempi sono più semplici, è meno probabile che questi motori rappresentino probabilmente un grosso problema in termini di livelli sonori elevati.
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