Motore a due tempi: un'iniezione di elettronica per la gamma Cross

Due tempi sì, due tempi no

Conosciamo bene i pregi del motore a due tempi: potente, leggero, compatto ed economico da realizzare industrialmente. Ma conosciamo bene anche i difetti: nella forma classica, con l’alimentazione a carburatore, una buona parte del carburante esce incombusto allo scarico a causa della sovrapposizione delle fasi di aspirazione e di scarico. Questo non solo si traduce in consumo elevato, un tema oggi di particolare rilevanza, ma genera gas di scarico che è impossibile far rientrare nei limiti imposti dalle normative antinquinamento, ogni volta sempre più restrittive. Questo porta alla rinuncia del carburatore a favore dell’iniezione elettronica, anche se il passaggio non è così scontato.

Quella tradizionale, cioè nel collettore, non fa altro che sostituire il carburatore e quindi non risolve il problema, poiché la carica fresca, spinta nel cilindro dal carter in pressione attraverso i travasi, si mescola comunque con i gas di scarico. Nel corso di questo servizio torneremo su questi tempi, scoprendo che queste affermazioni, pur centrando il problema, non sono del tutto veritiere.

La soluzione migliore è adottare l’iniezione diretta nella camera di scoppio, immettendo la miscela aria-carburante con le luci di scarico chiuse, tecnica che si può realizzare solo impiegando un iniettore che spruzza (direttamente, appunto) nella camera di combustione.

Il concetto è quindi semplice, ma la realizzazione nasconde alcune difficoltà. Prima di tutto il sistema inizia a diventare complesso, poiché il tempo a disposizione per sincronizzare l’iniettore è molto stretto, si parla di pochi millisecondi; poi il carburante deve essere dosato con molta precisione in un intervallo di regimi molto ampio, cosa che diventa difficile soprattutto nelle piccole cilindrate unitarie. Ma sono problemi che si risolvono, come ha fatto l’Aprilia nel 2000 presentando il progetto Ditech.

Oggi ci sono applicazioni di due tempi a iniezione diretta, ma la diffusione è limitata ai motori fuoribordo (che lavorano a regimi più bassi e a carichi costanti) alle moto d’acqua e alle motoslitte, mezzi di nicchia, costosi e con cilindrate superiori.

Un altro problema del 2T è la lubrificazione a perdita, manca il circuito dell’olio, che viene miscelato con il carburante, così in parte si brucia con la combustione e in parte fuoriesce incombusto dallo scarico. Si tratta di piccole percentuali, ma vanno a sommarsi alla quota di idrocarburi incombusti.

Eliminare i difetti, sfruttare i pregi

Visti i problemi del due tempi, in quest’epoca di lotta all’inquinamento e ai consumi alcune aziende investono nella ricerca perché la grande compattezza di questi motori permette di disegnare ciclistiche più leggere, con masse centralizzate, doti che contribuiscono ad assicurare ottime qualità di guida in qualunque condizione, obiettivo essenziale per i modelli destinati alle moto da fuoristrada.

Per esempio, il nuovo motore della KTM 300 SX eroga più di 57 CV e pesa appena 23,9 kg, fissando il nuovo riferimento in termini di rapporto peso/potenza, progettato, come affermano i tecnici, per offrire più coppia di qualunque motore precedente, senza perdere il suo tipico carattere e la rapidità nel prendere giri solita del 2T.

Non è il primo motore a iniezione della Casa austriaca, che dal 2017 ha in catalogo modelli 2T da enduro a iniezione, di cilindrata 150, 250 e 300 cc, con il sistema TPI (Transfer Port Injection). La benzina è spruzzata nei condotti di travaso da due iniettori, con i getti orientati in direzione opposta rispetto all’aria, che passa ad alta velocità dalla camera di manovella al cilindro: questo passaggio controcorrente serve a nebulizzare al meglio il carburante.

In quella posizione sono inoltre protetti dalle alte temperature e dalle elevate pressioni che si generano nel cilindro durante le fasi di combustione ed espansione, e quindi possono essere di tipo convenzionale, quelli utilizzati nei motori a quattro tempi. Il TPI si è dimostrato in grado di limitare il consumo e le emissioni, in regola con le norme antinquinamento, e offre un’erogazione lineare, a vantaggio della guidabilità.

Il nuovo sistema KTM

La Casa di Mattighofen ora ha messo a punto un sistema inedito, che inizialmente presente nella gamma SX delle cross, verrà poi estesa alle enduro. Sviluppato in collaborazione con Keihin (il sistema TPI utilizza Dellorto), si basa su un corpo farfallato da 39 mm con due iniettori di nuova concezione, che contribuiscono a ottenere una combustione ottimale grazie a una nebulizzazione del carburante più fine.

Nel nuovo sistema il corpo farfallato è spostato sulla parte posteriore del motore, nella classica posizione del carburatore. A valle c’è il pacco lamellare in carbonio (della Boyesen), che è stato aggiornato con nuovi deflettori posizionati sulla parte esterna, che sigillano meglio il tratto di aspirazione evitando gli eccessi di miscela nelle salite e discese più ripide, evitando così una carburazione troppo magra o troppo grassa.

Il cuore, o meglio il cervello, della nuova iniezione KTM è la centralina dedicata di Vitesco Technologies, che controlla il corpo farfallato Keihin in modo da assicurare in ogni istante il mix ottimale della miscela aria-benzina e l’anticipo dell’accensione. L’algoritmo di controllo lavora elaborando in tempo reale i dati ricevuti dai vari sensori, che monitorano la temperatura dell’aria e quella del liquido refrigerante, la pressione ambiente e quella nella camera di manovella, il regime del motore e la posizione della farfalla. Inoltre è stata sostituita la precedente valvola sullo scarico comandata da molle calibrate con una nuova unità servoassistita, controllata elettronicamente in funzione della posizione della farfalla e del regime motore.

La centralina dedicata calcola autonomamente la posizione ottimale a ogni istante, assicurando un’erogazione lineare e prevedibile, qualunque sia l’apertura del gas; inoltre ha una funzione autocalibrante, che elimina il rischio di regolazione scorretta.

Infine l’avvento della nuova elettronica e sensoristica ha reso possibile l'implementazione due mappe motore: la mappa 1 è la standard, dall’erogazione più morbida e lineare; la 2 è più aggressiva, con una risposta al comando del gas più pronta ed esplosiva.