Cycle a deux temps

Un moteur à deux temps comporte des pistons qui se déplacent dans des cylindres. Chaque temps correspond à un mouvement du piston dans chacun des cylindres. Le premier temps est la compression et la combustion du mélange air-carburant. Le second temps est l'expulsion des gaz produits par la combustion et l'admission du mélange air-carburant.

C'est l'ingénieur anglais Dugald Clerk qui invente le moteur à deux temps.

Cycle du moteur

Cylindre à deux temps vu de dessous : de part et d'autre du cylindre, se trouvent les transferts, qui aboutissent dans le cylindre. L'admission se fait par la lumière de droite, et l'échappement par celle de gauche.

Le cycle à deux temps d’un moteur à explosion diffère du plus courant cycle de Beau de Rochas en ayant seulement deux mouvements linéaires du piston au lieu de quatre, bien que les mêmes quatre opérations :

1. Admission
2. Compression
3. Combustion et détente
4. Échappement

soient toujours effectuées.

Nous avons aussi un cycle moteur par tour au lieu d'un tous les deux tours pour le moteur à quatre temps.

Le cycle est celui-ci : 1 admission/compression 2 combustion-détente/échappement(balayage des gaz)

1. En voici les différentes étapes en détail :

• Dans un premier temps (image n°3 : Détente), le piston (5) est au point mort haut. La bougie crée l'explosion et le piston descend en comprimant en même temps le mélange présent dans le carter, sous le piston. C'est la partie motrice du cycle, le reste du parcours sera dû à l'inertie créée par cette détente. Cette étape est la détente. Lors de cette descente du piston, l'entrée (6) du mélange dans le carter se ferme.
• Arrivé à proximité point mort bas (image n°1 : Admission et échappement), le piston débouche les lumières d'échappement (2) et d'arrivée de mélange dans le cylindre (3) : le mélange en pénétrant dans le cylindre chasse les gaz de l'explosion (zone 1 sur l'image). Il s'agit de l'étape d'admission - échappement.
• En remontant (image n°2 : Compression), le piston compresse le mélange dans le cylindre. Au passage, il rebouche l'échappement (2) et l'entrée de mélange dans le cylindre (3), tout en créant une dépression dans le carter (4) qui va permettre l'arrivée du mélange air-essence par la soupape d'arrivée (6) dont l'entrée a été libérée par la position du piston proche du point mort haut. Cette étape est celle de compression.
• Une fois arrivé à nouveau au point mort haut, le cycle peut recommencer à partir du premier point.

Schéma de fonctionnement du moteur à deux temps

Particularités

• Moteurs simples
• Moteurs facilement reconnaissables par l'implantation basse de l'échappement et du carburateur sur le cylindre, et non sur la culasse
• Puissance spécifique voisine d'1,5 fois celle d'un moteur 4 temps (il a fallu autoriser les 4 temps de 990 cm³ de cylindrée pour remplacer en équivalent les moteurs deux temps 500 cm³ sur les motos de compétition)
• Consommation de carburant en rapport
• Lubrification par mélange (huile dans l'essence) ou par injection d'huile perdue, d'où émission de fumée
• Faible taux de compression géométrique (environ 6), compensé par l'effet de compresseur effectué par la face inférieure du piston dans le cylindre, aboutissant à une compression réelle d'environ 10
• Bruit spécifique, plus aigu que celui d'un moteur à quatre temps.

Améliorations du principe de base

• Clapets à l'admission, pour augmenter le temps d'admission dans le carter sans risquer de retour
• Distributeurs rotatifs en bout de vilebrequin, dans le même but
• Injection directe
• Hauteur variable de la lumière d'échappement en fonction du régime, afin d'augmenter le temps d'échappement à haut régime seulement
• Utilisation d'un deuxième cylindre pour assurer la pré compression
• Utilisation d'Allumage à avance variable permettant d'avoir le maximum de performance à différents régimes

Une étude de plusieurs années a permis à des passionnés Référence nécessaire de lubrifier un moteur deux temps comme un quatre temps, d'injecter le mélange air-essence (et non plus air-essence-huile) à très haute pression et uniquement lorsque l'échappement est fermé, ce qui rend le moteur deux temps de ce type plus puissant, plus économique et plus écologique que les moteurs quatre temps actuels.

Utilisation

Ce type de moteur est utilisé surtout parmi les plus petites et les plus grandes génératrices, mais moins parmi ceux de dimension moyenne.

Pour les plus petits moteurs, ils ont l’avantage d’un poids réduit et de fonctionner dans toutes les orientations lorsqu’il n’y a pas de réservoir d’huile séparé.

Ils ont aussi été utilisés dans des moteurs diesel, surtout ceux avec des pistons à plat à régime lent, comme ceux équipant les bateaux ou les locomotives. Certains moteurs comme les Junkers Jumo 205 et Napier Deltic obtiennent l’air sous pression par un ventilateur ou un turbocompresseur indépendant de l’arbre à cames.

Opérations de base

Le moteur au cycle à deux temps est simple dans sa construction mais d'une dynamique complexe pour ses opérations.

Problèmes majeurs

• Un problème majeur avec ce type de moteur est la distance courte entre une dose fraîche à l’admission de l’expulsion, ce qui augmente la consommation de carburant et d’hydrocarbones imbrûlés.
  

Des phénomènes de résonance induits par un Pot de détente aident à résoudre cette difficulté, ou l'injection directe, qui permet de balayer le cylindre avec de l'air pur, le carburant n'étant injecté qu'à la fin.

• Ce type de moteur mélange un lubrifiant dans son carburant pour graisser le cylindre. Il y a donc émission d'huile dans l'atmosphère. Ce n'est (presque) pas le cas pour le 4 temps.

• Ayant deux fois plus d'explosions à régime égal qu'un 4 temps, la partie haute du cylindre du moteur a tendance à chauffer, d'où perlages de bougie (très rare aujourd'hui avec les huiles et les bougies actuelles), percements de pistons et serrages, inconvénients pouvant être écartés par un refroidissement efficace (liquide) et des bougies de bonne qualité.

Problèmes mineurs

• Faible frein moteur

Règlementation

Grâce à l’utilisation de l’électronique pour mieux doser les mélanges et à des conceptions optimisées comme celle proposée par Orbital (Avenir du 2 Temps), la technologie de ce moteur progresse, mais la frilosité des services marketing constructeurs, l'opposition des règlements sportifs et celle, bien plus naïve, des élus touchant la pollution, notamment la pollution sonore, minent l'essor du cycle à deux temps en injection directe et iraient même jusqu'à l'interdire sur les moteurs de dimension moyenne, donc ceux servant dans l'industrie du transport, un état de fait incompréhensible sur le plan technique et même sur le plan écologique.

Animation du cycle avec l'effet du pot

Voir aussi

• Cycle de Beau de Rochas