Le moteur 2 temps

Fonctionnement théorique d'un moteur 2 temps.


Section : Technique moteur Auteur : Inconnu Date de publication : 12/01/2005

J'ai fait une remise à jour d'un très ancien article qui est paru la première fois sur TractorWeb et qui fut ensuite adapté
pour Kweb. Il m'a semblé intéressant de le remettre en ligne car bien peu connaissent le fonctionnement théorique de
nos moteurs 2 temps, l'article étant ancien je n'ai plus la trace de son auteur.

1.LES PIECES DU MOTEUR "2 TEMPS"

2.HISTOIRE DU "2 TEMPS"
3.MOTEUR A EXPLOSION
4.LE CYCLE "2 TEMPS" THEORIQUE
5.LE CYCLE "2 TEMPS" EN PRATIQUE
6.AVANTAGES ET INCONVENIENTS
7.ADMISSION ET ECHAPPEMENT
8.BALAYAGE


1. LES PIECES DU MOTEUR "2 TEMPS" : Pour comprendre le fonctionnement d'un moteur "2 temps" il faut connaître les pièces qui le compose. Un moteur 2 temps comporte des "lumières". Ce sont des conduits qui sont ouverts ou fermées, par le passage du piston (5). 1.LUMIERE D'ADMISSION :(Rouge) Conduit par lequel les gaz frais seront admis. Ils entrent dans la chambre(9) sous le piston (5), par la dépression que créee celui-ci en montant. 2.LUMIERE DE TRANSFERT :(Orange) Conduit par lequel les gaz frais seront poussés vers le dessus du piston (5). En descendant le piston créé une pression dans la chambre sous le cylindre (9), en même temps qu'il obstrus la lumière d'admission (1). 3.LUMIERE D'ECHAPPEMENT :(Bleu) Conduit par lequel les gaz brûlés seront expulsés. Quand le piston (5) est en haut, en redescendant il ouvre le conduit d'échappement (3). 4.BOUGIE :(Jaune) Elle fait jaillir une étincelle qui met le feu au mélange air/essence, créant une explosion. 5.PISTON :(Gris) Pièce cylindrique mobile, qui sert à comprimer les gaz en vue d'une explosion, et qui après l'explosion transforme une énergie thermique en énergie mécanique, via la bielle (6) qui transmet le mouvement. 6.BIELLE :(Turquoise) Tige rigide, articulée à ses deux extrémités. Elle transforme un mouvement linéaire en mouvement rotatif. Le mouvement linéaire du piston (5) en mouvement rotatif sur le vilebrequin (7). 7.VILEBREQUIN :(Vert) Arbre articulé en plusieurs paliers excentrés. Transmet indirectement l'énergie mécanique à la boîte. La boite, à la différence des moteurs 4 temps, est toujours séparée du moteur par une paroi. 8 & 9CHAMBRES :(Violet) Dans la chambre (9) les gaz sont admis, et attendent que la descente du piston les poussent vers la lumière de transfert (3). Puis la chambre de compression (8) reçoit les gaz frais par le conduit de transfert (3). En même temps elle expulse les gaz brûlés par la lumière d'échappement (2).
	DESSIN EN COUPE D'UN MONOCYLINDRE "DEUX TEMPS"


2. Histoire du "2 temps" : On doit l'invention et la mise au point du moteur deux temps à plusieurs personnes, qui avaient comme point commun le désir de ne pas payer de royalties à Nicolaus Otto. Celui-ci étant, à l'époque détenteur des brevets du moteur à 4 temps. Ils appliquèrent le principe théorique, de Dugald Clerk, selon lequel on introduit dans la chambre de combustion des gaz frais qui expulse les gaz brûlés. Le tout en utilisant le dessous et le dessus du piston.	Dates des mises au points du moteur 2 temps: 1879: Murnignotti en Italie 1883: Daimler en Allemagne 1884: Buttle en Grande Bretagne 1888: Millet en France


3. Un moteur à explosion: Les moteurs à essence fonctionnent de façon identique. Un piston décrit un mouvement de bas en haut dans le but de comprimer de l'essence pour créer une explosion. Le PMB ou Point Mort Bas, position minimale du piston. (fig.1) Le PMH ou Point Mort Haut, position maximale du piston. (fig.3) N.B: Exception faite du Moteur rotatif Wankel qui décrit son cycle quatre temps en tournant sur lui même,	fig.1	fig.2	fig.3	fig.4


4. Le cycle "2 temps" : (théorique) Un moteur à explosion utilise un gaz inflammable (essence + d'air). Ce gaz en explosant libère un énergie qui pousse le piston vers le bas, Entraînant un ensemble de pièces mobiles qui feront avancer la moto. On appelle "2 temps", le cycle de deux étapes auquels sont soumis les gaz pour créer cette explosion. Le cycle du moteur 2 temps fonctionne sur un seul tour de vilebrequin (360°) soit une montée + une descente du piston. Le moteur 2 temps n'utilise pas de soupapes pour l'admission et l'échappement comme le moteur 4 temps mais des lumières (des trous) directement dans le carter qui seront ouverts et fermés par le passage du piston. On retrouve les mêmes phases que dans le quatre temps mais l'utilisation du dessous du piston comme pompe dans le carter moteur (admission des gaz frais) permet de chevaucher deux cycles en même temps.
Admission - Compression 1 Le piston se trouve en position PMB soit le piston en bas. (Fig.1) Lorsque le piston monte, le dessous créé une dépression qui aspire le mélange dans le carter par la lumière d'admission. (Fig.2)	(Fig.1)	(Fig.2)
Admission - Compression 2 En fin de phase de compression, le piston en position haute PMH, l'étincelle de la bougie enflamme le mélange. (Fig.3) Créant l'explosion. En théorie l'étincelle devrait se produire qu'après le PMH, (Fig.4) mais il faut tenir compte du temps d'inflammation du mélange pour que le résultat de l'explosion soit maximum juste après le PMH (là où le piston va commencer à redescendre).	(Fig.3)	(Fig.4)
Détente - Transfert (ou balayage) Le piston, en descendant, ouvre les lumières de transfert (Fig.5) qui permettent au mélange neuf (poussé par le dessous du piston) de passer du carter (au-dessous) à la chambre de combustion (au-dessus). La détente s'arrête lorsque le piston ouvre la lumière d'échappement. La forte pression puis l'arrivée des gaz frais poussent les gaz brûlés dans l'échappement. (Fig.6)	(Fig.5)	(Fig.6)
NOTE: La phase de transfert (ou balayage (Fig.6) est délicate car il ne faut pas que les gaz brûlés restent dans le cylindre ni que les gaz frais s'échappent par l'échappement.


! *N.B: 2 temps VS 4 Temps.* Les différences majeures entre un moteur "2 temps" et un moteur "4 temps": - 4 temps : L'huile et l'essence ne sont pas en contact. L'huile reste "sous" le piston, tandis que l'air et l'essence se trouvent "au-dessus". Le piston fait faire deux tour au vilebrequin (720°) pour accomplir un cycle complet. - 2 temps : L'huile, l'air et l'essence sont mélangé. Le piston fait un seul tour vilebrequin (360°) pour accomplir un cycle complet. Un moteur deux temps s'use plus rapidement.


5. Le cycle "2 temps" (pratique) Contraint au même charges que le moteur 4 temps, le moteur 2 temps doit vaincre les frictions, l'inertie... Il faut, pour qu'il soit efficace, que le moteur "2 Temps" ait une alimentation et un échappement très bien synchronisé. Et le "Balayage" des gaz à son importance.


6. Les avantages et Inconvénients du 2 Temps : Par rapport à un moteur 4 temps conventionnel: Meilleur qualité de fonctionnement. Puissance supérieure de 50% à cylindrée égale. Le moteur deux temps restent simple de conception. Son poids est moindre qu'un moteur quatre temps. Environs 60% plus léger. Son coût de fabrication est faible. Moins encombrant. Emet moins d'oxyde d'azote En contre partie : Ne brûle pas tous les gaz. Il est plus polluant que le quatre temps, augmente les émissions d'hydrocarbures. Car il nécessite de l'huile. Consomme énormément, (bien que la consommation ai déjà énormément baissé avec un meilleur contrôle de la combustion et du balayage.) Restent des pressions moyennes faibles, donc peu de couple. Le régime de ralenti est instable. Les moteurs équipés de clapets sont bruyants. Les inconvénients du deux temps sont en passe d'être supprimés avec l'arrivée de l'injection.


7.ADMISSION, ECHAPPEMENT : La simplicité mécanique (pas de système de soupapes) du moteur 2T implique une complexité théorique importante lors des échanges gazeux. Ainsi la définition géométrique des conduits de transfert ne détermine pas totalement le comportement de la charge qui arrive dans le cylindre. D'autres paramètres interviennent et perturbent notablement le schéma énoncé par la théorie : 1. Variation du régime de rotation 2. Conditions propres des gaz (pression, température...) 3. Caractéristiques de direction et de vitesse de la charge dans le conduit d'admission. 4. Les transferts ou le cylindre... Le moteur avec admission classique commandée par la jupe du piston (Figure 1) fut très longtemps répandu avant que les Japonais n'imposent la technique d'admission par clapets (figure 2), c'est à YAMAHA que revient le mérite de cette adaptation. Moins répandu, le système à disque a connu son heure de gloire et ce surtout en compétition. (Figure 3) Cette technique est apparue dès l'avant-guerre et était surtout répandue sur les moteurs de hors-bord. Les types illustrés en fig.2 et Fig.3 augmentent la souplesse du moteur.
	(Fig.1) Moteur à jupe.	(Fig.2) Moteur à clapets.
	1. Lumière d'admission 2. Lumière d'échappement	1. Lumière d'admission 2. Lumière d'échappement 3. Clapets d'admission
Des orifices dans le cylindre permettent les échanges gazeux, c'est pourquoi on appelle un moteur 2 temps un moteur à cylindre à trous.


8. BALAYAGE : En l'absence d'arbre à cames ou de soupapes, on doit dans le moteur 2 temps transférer le mélange frais du carter vers le cylindre. Ces gaz frais doivent balayer les gaz brûlés, tout en évitant qu'une partie ne soit entraînée dans l'échappement. Pour parvenir à un résultat optimal, de nombreux principes de balayages ont été utilisés au cours du temps. on en distingue quatre principaux :

	Balayage: à courant transversal: - Abandonné, car trop lourd et générateur d'auto allumage.	Balayage: à courant tangentiel. - Le plus performant de tous. Utilisé universellement.	Balayage: à courant unidirectionnel. trop complexe et encombrant.

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