Motori diesel a due tempi

Principi Funzionali dei Motori Diesel a Due Tempi

I motori diesel a due tempi operano su un ciclo che completa una sequenza di scarico e immissione in soli due movimenti del pistone – una discesa e una risalita. Durante la fase di discesa verso il punto morto inferiore (PMI), avviene lo scarico dei gas di combustione attraverso le luci di scarico, mentre l'aria fresca viene immessa tramite le luci di lavaggio. Queste luci sono aperture nella parete del cilindro che si aprono e chiudono in base alla posizione del pistone. Il vantaggio principale di questo sistema è la potenzialità di raddoppiare la potenza specifica del motore rispetto a un motore a quattro tempi di dimensioni simili, grazie alla maggiore frequenza di combustione. Tuttavia, la sfida principale è stata quella di ottimizzare il processo di lavaggio, ovvero la rimozione dei gas combusti e il riempimento con aria fresca, che nei motori a quattro tempi avviene in fasi separate e più gestibili.

Sviluppo e Complicazioni dei Motori a Due Tempi

I motori diesel a due tempi hanno subito un'intensa fase di sviluppo, con particolare attenzione alla loro applicazione in ambiti industriali e nella propulsione navale, dove la robustezza e la semplicità meccanica sono state valutate positivamente. Nel periodo tra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX secolo, i progettisti hanno esplorato diverse configurazioni di motori a due tempi, che si possono classificare in due grandi categorie: motori con lavaggio trasversale e motori con lavaggio assiale. La differenza tra le due tipologie sta nel percorso dei gas all'interno del cilindro: nel lavaggio trasversale, il flusso è perpendicolare all'asse del cilindro, mentre nel lavaggio assiale, il flusso è parallelo. Queste differenze influenzano l'efficienza del processo di lavaggio e la pulizia del cilindro dai gas combusti.

Tipologie e Caratteristiche dei Sistemi di Lavaggio nei Motori a Due Tempi

I sistemi di lavaggio nei motori a due tempi sono stati oggetto di numerose innovazioni per ottimizzare l'efficienza del motore. Tra le configurazioni più note, troviamo il lavaggio assiale con valvola di lavaggio in testa e luci di scarico in basso, e il lavaggio trasversale con luci contrapposte o sovrapposte. La disposizione e l'altezza delle luci di scarico e di lavaggio sono cruciali per il rendimento del motore e per la prevenzione della perdita di aria fresca. Ad esempio, il sistema FIAT del 1965 prevedeva luci di lavaggio posizionate più in alto per massimizzare l'efficienza, mentre altri sistemi, come quelli di Sulzer, davano priorità a luci di scarico più elevate per minimizzare le perdite. La forma delle luci e la geometria interna del cilindro sono state progettate per promuovere un flusso d'aria ottimale e una combustione completa.

Evoluzione e Preferenze Costruttive dei Motori a Due Tempi

Nel corso del tempo, i motori a due tempi a lavaggio trasversale sono stati preferiti per la loro semplicità costruttiva e per la facilità di manutenzione. Tuttavia, altre configurazioni, come i motori a stantuffi contrapposti e i motori a lavaggio assiale con valvola di scarico in testa, hanno trovato applicazione in specifici contesti. In particolare, i motori a lavaggio assiale con una singola valvola di scarico hanno guadagnato popolarità una volta superate alcune difficoltà tecniche, diventando uno standard in alcune applicazioni. La scelta tra lavaggio trasversale e assiale ha implicazioni dirette sulle proporzioni del cilindro e sull'efficienza del motore. Nonostante la predominanza dei motori a lavaggio trasversale fino alla fine degli anni '70, i progressi tecnologici e la crescente attenzione all'efficienza energetica hanno portato a un rinnovato interesse per i motori a lavaggio assiale, che offrono vantaggi in termini di consumi e di emissioni.