Actualmente, cuando miramos al interior del cilindro de un motor de dos tiempos, encontraremos sus paredes literalmente llenas de agujeros para poder realizar la admisión, transferencia y el escape de los gases. Si nos fijamos en los motores japoneses de dos tiempos, veremos que tienen una enorme lumbrera de escape rodeada por cuatro o seis lumbreras de transferencia. Aunque no siempre ha sido este el camino. Remontándonos a 1904 en el que Alfred Scott patentó su original dos tiempos twin vertical. Entonces en 1906 el motor francés Garard apareció con válvula de admisión por disco rotativo (válvula rotativa). Scott también desarrolló un motor con válvula rotativa en 1912, ganando la competición “Senior TT” en ese año y en el siguiente. Aunque se realizaron algunos diseños innovadores, en general la evolución de los motores de dos tiempos permaneció estancada hasta los tiempos de la segunda guerra mundial.

A mediados de los años treinta, la compañía DKW le dio un impulso importante a los motores de dos tiempos. DKW fabricaba económicas motocicletas de dos tiempos y trató de cambiar la imagen de los motores de dos tiempos. Ellos encargaron los servicios de un ingeniero llamado Zoller para construir una 250 de carreras, con la cual posteriormente ganaron en el “TT de la Isla de Man” en el año 1938. Esto condujo al desarrollo de una 125, empleando una original disposición de las lumbreras inventada para motores de dos tiempos diesel por el ingeniero Alemán Dr. Schneurle. Fue este concepto el cual hizo que, posteriormente, el motor de dos tiempos se convirtiera en una económica fuente de potencia para el transporte, y en una potente y ligera fuente de potencia para la competición. El método de barrido-lazo de Schneurle, patentado en 1925, empleaba una única lumbrera de escape flanqueada por dos más pequeñas lumbreras de transferencia, donde el flujo de aire era dirigido para converger en la pared del cilindro opuesta al escape. Siendo dirigido lejos del escape, el flujo de los transfers tenía una resistencia natural al cortocircuito de los gases por el escape. Los primeros diseños tenían pistones con deflector para guardar la carga de combustible/aire apartados del escape. Esto incrementó la carga térmica del pistón (por tener más área), y por consiguiente solo valía para motores de baja potencia específica.

Después de la guerra DKW fue trasladada a Ingolstadt en Alemania del Oeste, mientras su antigua planta en Zschopau situada en Alemania del Este fue reconstruida como Motorradwerke Zschopau, o MZ. En 1952 Walter Kaaden se unió a MZ. Su primer trabajo estuvo centrado en el desarrollo del escape y métodos de barrido alternativos. Después de mucha experimentación, comprobó que el sistema de barrido-lazo tipo Schneurle rendía la mejor potencia y fiabilidad. Entonces en 1957 él añadió un tercer transfer, opuesto al escape. El flujo de gases frescos de éste transfer junto con el de los transfers principales fluía directamente hacia la parte superior del cilindro.

Esta tecnología de dos tiempos fue introducida para Suzuki, y más tarde para Yamaha, en Japón cuando Ernst Degner se pasó de la Alemania del Este a Suzuki. Por combinación de diseños, los cuales Degner trajo desde MZ y con tecnología japonesa en el campo de la metalurgia, hicieron que los motores de dos tiempos japoneses avanzaran mucho en aumentos de potencia y fiabilidad. Durante los años sesenta Suzuki y Yamaha ganaron el campeonato del mundo utilizando exóticos sistemas de lumbreras y sistemas de admisión por válvula rotativa, originalmente desarrolladas por DKW y MZ. Pero los ingenieros de Yamaha fueron todavía un paso más lejos. Ellos añadieron un par de transfers auxiliares a continuación de los transfers principales, los cuales también dirigen el flujo de mezcla a la parte superior del cilindro. Los ingenieros japoneses entonces pensaron, como hizo Walter Kaaden en 1957, que había una sección en la parte posterior de la pared del cilindro que podría ser rellenada con uno o dos transfers. El flujo de transferencia al interior del cilindro aumentaba y, como la velocidad de la carga de combustible/aire entrante era reducida, las pérdidas de mezcla por la lumbrera de escape fueron reducidas.

Mientras, en Europa, los ingenieros de motores de dos tiempos estaban luchando en el tema de la duración de los segmentos y cilindros, debido a la anchura de la lumbrera de escape, siendo demasiado ancha. Una lumbrera más estrecha reduce la potencia pero aumenta la fiabilidad. Una lumbrera más alta restablece la potencia perdida pero hace la curva de potencia inaceptablemente estrecha. Para tratar de superar este problema, el ingeniero de Rotax Dr. Hans Lippitsch añadió un par de pequeñas lumbreras auxiliares de escape situadas a los lados de una gran lumbrera oval de escape y a una altura por encima de los transfers principales. Las dos lumbreras auxiliares están conectadas con la principal antes de la conexión con el tubo de escape.

Los ingenieros de Yamaha solucionaron el problema con su sistema de válvulas de escape, el cual es básicamente un mecanismo para variar la altura de la lumbrera de escape, consiguiendo proporcionar mucha potencia y evitando estrechar la banda de potencia. A altas revoluciones la lumbrera es levantada, incrementando la potencia mientras permite tener una lumbrera estrecha para beneficiar la duración de los aros. A bajas revoluciones la lumbrera es bajada, lo cual mejora la potencia a medio régimen y amplia la banda de potencia. La YZR500 de carreras tiene una válvula de escape controlada electrónicamente por un motor eléctrico alimentado por batería, pero la TZ500 de producción utiliza un sistema mucho más simple. Un mecanismo centrífugo hace subir o bajar la altura de la lumbrera en armonía con las revoluciones del motor. La duración del escape a altas revoluciones (10.500 rpm) es 202º, lo cual es apropiado para una moto de carreras en carretera. A bajas revoluciones, la duración es de 180º, similar a la de un motor de una 400 de motocross.

Cuando se va a modificar un cilindro, el sitio más lógico para empezar es la lumbrera de escape. Una pequeña limadura en las caras laterales y en la parte de arriba de la lumbrera de escape, puede proporcionar grandes aumentos de potencia, si se realiza correctamente.

Lumbreras de escape aparecen de todos los tamaños y formas; cada tipo tiene sus ventajas y desventajas.

La lumbrera rectangular es un tipo de lumbrera que es fácil encontrarla en motores de bajo rendimiento. El tamaño de esta lumbrera tiende a ser pequeño para evitar que los aros se enganchen en la parte superior de la lumbrera y rompan. Existen dos vías para modificar ésta lumbrera: puede ser ensanchada en su parte superior o puede ser ovalada. Tenderemos a ser cuidadosos de que la lumbrera de escape no quede demasiado cercana a los transfers, de otra forma las pérdidas por el escape podrían resultar excesivas. Una separación de 8 mm entre ambas lumbreras puede ser suficiente, pero a veces es posible bajar a 5 mm sin malos efectos.

Si el espacio para la lumbrera es un problema, no habrá otra alternativa que ensanchar la lumbrera de escape por su parte de arriba. Este tipo de lumbrera dará al motor buena potencia desde medio régimen hasta régimen de máxima potencia. Cuando se lima o fresa este tipo de lumbrera, el centro de la lumbrera suele estar 4º o 5º más alto que los lados.

La razón para esto es que cuando el motor está en la carrera de compresión, el segmento puede sobresalir en el interior de la lumbrera para extenderse grandemente justo cuando la lumbrera está siendo cerrada. De esta forma, subiendo el centro de la parte superior de la lumbrera, el segmento tiene menos riesgo de engancharse en el borde de la lumbrera y romper porque el final de esta lumbrera actúa empujando el segmento hacia el pistón antes de que cierre la lumbrera.