La differenza tra motori a due tempi e motori a quattro tempi è fondamentale per comprendere come funzionano le macchine che utilizziamo ogni giorno, dalle motociclette ai tosaerba, dai motorini d’epoca alle moderne automobili. Sebbene entrambi trasformino l’energia chimica del carburante in energia meccanica, i due tipi di motori si differenziano per il modo in cui eseguono le fasi di aspirazione, compressione, combustione ed espulsione dei gas. Queste differenze si riflettono in consumi, emissioni, prestazioni e manutenzione. In questa guida tecnica analizziamo i cicli di funzionamento, confrontiamo l’efficienza e spieghiamo per quali applicazioni è preferibile l’uno o l’altro.
Differenza tra motore a due tempi e quattro tempi: il ciclo di funzionamento a due tempi
Il motore a due tempi completa l’intero ciclo termico in un solo giro dell’albero motore, attraverso due corse del pistone: una di salita e una di discesa. Nella fase di salita avvengono contemporaneamente l’aspirazione e la compressione. Quando il pistone è al punto morto inferiore, la miscela aria-carburante entra nel carter attraverso l’apertura della luce di aspirazione.
Durante la salita, il pistone comprime la miscela presente nella camera di combustione mentre chiude la luce di aspirazione, creando nel carter una depressione che aspira nuova miscela dall’alimentazione. Al punto morto superiore, la candela provoca l’accensione e la combustione genera un’espansione violenta che spinge il pistone verso il basso.
Nella corsa di discesa si verificano contemporaneamente l’espansione e lo scarico. La pressione dei gas combusti spinge il pistone verso il basso, producendo lavoro. Quando il pistone scopre la luce di scarico, i gas combusti vengono espulsi dal cilindro. Subito dopo, si apre anche la luce di travaso, attraverso la quale la miscela fresca precedentemente compressa nel carter entra nella camera di combustione, spingendo i gas residui verso l’esterno.
Questo processo consente al motore di due tempi di sviluppare una potenza specifica elevata per cilindrata, poiché ogni giro produce una fase di lavoro. Tuttavia, parte della miscela fresca viene inevitabilmente espulsa insieme ai gas di scarico, aumentando i consumi e le emissioni inquinanti. Inoltre l’olio lubrificante, miscelato al carburante, brucia insieme alla benzina, generando fumi azzurri e incrostazioni.
Ciclo di funzionamento a quattro tempi
Il motore a quattro tempi suddivide il ciclo termico in quattro corse del pistone, richiedendo due giri completi dell’albero motore. La prima fase è l’aspirazione: il pistone scende e la valvola di aspirazione si apre, permettendo al carburante e all’aria di riempire il cilindro. Nella seconda fase, la compressione, il pistone risale, chiudendo entrambe le valvole e comprimendo la miscela.
Al punto morto superiore la candela accende la miscela e inizia la fase di combustione ed espansione, che costituisce la terza corsa: l’aumento della pressione spinge il pistone verso il basso, generando lavoro. Infine, la quarta fase è lo scarico: il pistone risale di nuovo mentre la valvola di scarico si apre, espellendo i gas combusti.
Con il ciclo a quattro tempi, ogni cilindro produce una fase utile di lavoro ogni due giri, ma l’efficienza termica è superiore perché non vi è perdita di miscela fresca nello scarico. L’olio è lubrificato da un circuito separato e non viene bruciato, riducendo le emissioni e migliorando la durata del motore. Il motore a quattro tempi può funzionare con alte compressioni, ottenendo rendimenti migliori e consumi inferiori. La presenza di valvole comandate da un albero a camme consente di ottimizzare i tempi di apertura in base al regime, migliorando prestazioni e riducendo rumori. Grazie a questi vantaggi, il ciclo a quattro tempi è predominante nei motori automobilistici e motociclistici moderni.
Consumi, efficienza e prestazioni
I motori a due tempi vantano una potenza specifica elevata perché ogni giro dell’albero motore è una fase di lavoro. Per questo motivo, le moto da cross e le motoslitte degli anni Novanta montavano cilindri di piccola cilindrata in grado di erogare potenze elevate. Tuttavia, il rendimento globale è inferiore: la miscela aria-carburante che non brucia completamente viene espulsa, aumentando i consumi di carburante e l’emissione di idrocarburi incombusti. L’olio lubrificante miscelato alla benzina, bruciando, produce residui che incrostano il cilindro e la candela, richiedendo manutenzione frequente. Il motore a due tempi ha una coppia elevata ai bassi regimi, ma un range di utilizzo ridotto e un’accelerazione spesso “aggressiva”, poco gestibile per i meno esperti.
Il motore a quattro tempi ha un rendimento termico superiore, grazie a un sistema di distribuzione che controlla accuratamente aspirazione e scarico. Il consumo di carburante per kilowatt erogato è inferiore rispetto al due tempi: l’assenza di miscela espulsa e l’elevata compressione permettono di ottenere più lavoro dalla stessa quantità di benzina. Le emissioni sono più pulite e rispettano meglio le normative europee. La coppia è più lineare e il motore ha un’erogazione fluida su un ampio range di giri, risultando più facile da gestire. A parità di cilindrata, un quattro tempi produce meno potenza di picco rispetto a un due tempi, ma offre una maggiore affidabilità e durata. Per ottenere potenze elevate, i costruttori utilizzano sistemi come la sovralimentazione, la fasatura variabile delle valvole e l’aumento di cilindrata.
Applicazioni e tipologie di veicoli
Il motore a due tempi era molto diffuso nel passato per la sua semplicità costruttiva e il costo contenuto. È stato utilizzato in motociclette leggere, ciclomotori, motoseghe, decespugliatori, motori fuoribordo per barche e alcune auto sportive degli anni Sessanta. La sua versatilità e la potenza specifica elevata lo rendevano ideale per veicoli in cui il peso e la compattezza erano determinanti. Con l’entrata in vigore di normative antinquinamento più severe, i due tempi sono quasi scomparsi dai mezzi stradali: oggi sopravvivono nelle motoseghe, nei go‑kart da competizione e in alcune motoslitte, grazie alla semplicità di manutenzione e all’elevata potenza specifica.
Il motore a quattro tempi è ormai lo standard per automobili, motociclette, scooter, generatori e mezzi agricoli. La sua efficienza e la ridotta emissione di inquinanti hanno permesso ai costruttori di rispettare le normative Euro 6 e successive. Nelle moto moderne, i quattro tempi sono dotati di iniezione elettronica, catalizzatori e sistemi di controllo della fasatura per combinare prestazioni e rispetto dell’ambiente. Le auto moderne integrano tecnologie come turbocompressori, sistemi Start&Stop e mild hybrid per ridurre consumi e emissioni. Anche nel settore navale e aereo, i motori a quattro tempi vengono preferiti per l’affidabilità e la durata.
Vantaggi e svantaggi a confronto
I vantaggi del motore a due tempi sono la semplicità costruttiva, il peso ridotto, la potenza elevata per cilindrata e i costi di produzione contenuti. Tuttavia, consuma più carburante, emette più inquinanti e richiede un costante apporto di olio nella miscela. La manutenzione è frequente, con necessità di sostituire spesso candele e pistoni a causa delle incrostazioni. La rumorosità è maggiore e la durata nel tempo inferiore rispetto ai quattro tempi. Nonostante ciò, i due tempi mantengono un fascino particolare per gli appassionati di moto d’epoca e di competizioni, che apprezzano l’erogazione vigorosa e il rumore caratteristico.
Il motore a quattro tempi offre una combustione più efficiente, minori consumi, emissioni ridotte e un ciclo di lavoro più lineare. La lubrificazione separata evita di bruciare olio, prolungando la vita del motore e riducendo le emissioni di fumo. Il costo di manutenzione può essere inferiore sul lungo periodo, ma la complessità della distribuzione e l’uso di più componenti aumentano i costi di produzione. La potenza specifica è inferiore rispetto a un due tempi della stessa cilindrata, per cui è necessario un motore più grande o soluzioni tecniche avanzate per raggiungere potenze elevate. Per questo motivo, il quattro tempi è scelto per la maggior parte delle applicazioni stradali, dove l’affidabilità e il rispetto dell’ambiente sono prioritari.
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