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Le Moteur 2 Temps

Identification des éléments et fonctions :         1.Bougie : vissée au centre de la culasse, elle produit l'étincelle qui enflamme le mélange. 2. Culasse : elle ferme le haut du cylindre et intègre la chambre de combustion. 3. Joint de culasse : situé entre le cylindre et la culasse, il assure l'étanchéité de la chambre de combustion et des conduits de refroidissement. 4. Cylindre : c'est la partie femelle (!) dans laquelle coulisse le piston. C'est une pièce assez complexe qui intègre les transferts, les lumières d'admission et d'échappement, du liquide de refroidissement pour le... refroidissement. Joint d'embase : c'est le joint situé entre le cylindre et les carters moteurs. 5. Piston : c'est la partie mobile qui coulisse dans le cylindre. Le piston est constitué d'une calotte (le dessus) et d'une jupe. Il est raccordé au vilebrequin par la bielle. 6. Segment(s) : situé(s) autour du piston, il(s) assure(nt) l'étanchéité de la chambre de combustion. 7. Bielle : c'est le levier qui transforme le mouvement alternatif en mouvement circulaire du vilebrequin. 8. Vilebrequin : il tourne dans le carter et transmet le mouvement rotatif à l'embrayage par l'intermédiaire d'un pignon sur la queue du vilebrequin. De l'autre côté, il fait tourner le rotor de l'allumage. 9. Boîte à clapets : elle reçoit les clapets. Ce sont des lamelles souples qui laissent entrer les gaz frais et les empêchent de ressortir lors de la descente du piston. 10. Carter : monobloc avec le carter de boîte de vitesses, le carter moteur reçoit le vilebrequin. C'est là que les gaz frais entrent sous l'effet de la dépression créée par le piston. Le fonctionnement : Le grand principe de base du moteur alternatif à combustion interne (deux ou quatre temps) est de comprimer puis de faire brûler un mélange gazeux (essence + air) dans une pièce fermée (la chambre de combustion). L'une des parois de cette chambre (la calotte du piston) étant mobile, elle est repoussée par l'explosion du mélange gazeux. C'est aussi simple que ça… mais beaucoup plus complexe aussi… Voyons ensemble les différentes phases rencontrées lors d’une rotation complète du vilebrequin sur un deux temps (ou de deux rotations sur un quatre-temps). Il y a quatre phases. 1° temps :                     2° temps : Admission : c’est la phase d’entrée du mélange gazeux (essence + air). Compression : c’est le moment où le mélange contenu dans la chambre de combustion est comprimée sous l’effet de la remontée du piston. Détente : la bougie crée une étincelle qui enflamme le mélange. Le piston est repoussé vers le bas et fait tourner le vilebrequin par l’intermédiaire de la bielle. Échappement : Le mélange brûlé est chassé dans la lumière d’échappement par l’arrivée du mélange frais dans les transferts. Comme vous pouvez le voir, il y a quatre phases. La différence entre un moteur deux-temps et un quatre-temps est à ce niveau. Sur un quatre-temps, les cycles sont distincts et s’effectuent sur deux tours du vilebrequin. Sur un deux-temps, ils sont associés deux par deux : admission/compression et détente/échappement sur un seul tour de vilebrequin. On va voir comment…   Le cheminement des gaz : Ce chapitre va vous permettre de comprendre en détail le fonctionnement particulier du moteur deux-temps. L’essence contenue dans le réservoir et l’air provenant du boîtier de filtre à air se combinent dans le carburateur et constituent le mélange gazeux. Ce mélange est aspiré dans le carter moteur sous le piston (quand le piston remonte/compression). Le piston redescend (explosion) et pousse les gaz frais du carter dans les transferts. Les gaz frais arrivent dans la chambre de combustion et chassent les gaz brûlés. L’étincelle de la bougie enflamme le mélange et on recommence… Comme vous l’avez compris, le mouvement du piston a une double action : quand il monte, il comprime le mélange gazeux et au même moment, aspire le mélange du cycle suivant dans le bas-carter (dépression) quand il descend, il pousse sur le vilebrequin (explosion/détente), chasse les gaz brûlés en forçant le mélange frais – par les transferts – dans la chambre de combustion (croisement). L'explosion vient de se produire, le piston descend (détente) et pousse le mélange gazeux contenu dans le carter vers la chambre de combustion en empruntant les transferts. Les gaz frais  chassent les gaz brûlés vers l'échappement. Le piston remonte et comprime les gaz frais. En même temps, il ouvre la lumière d'admission et "aspire" un nouveau volume de mélange gazeux par la lumière d'admission. Le vilebrequin a accompli un tour complet et les quatre phases sont effectuées. Les évolutions : Maintenant que vous avez compris le fonctionnement de base du moteur deux-temps, fouillons un peu le sujet en abordant les évolutions apportées à celui-ci pour en améliorer son rendement. 1. Les clapets : ils représentent une première évolution qui date du début des années 70. Ceux-ci sont placés dans une boîte fixée à l’entrée de la lumière d’admission du cylindre. Les clapets empêchent le mélange gazeux de sortir du carter. En effet, au moment où le piston redescend et pousse les gaz frais dans les transferts, la lumière d’admission est encore partiellement ouverte. Le piston a donc tendance à refouler le mélange dans la pipe d ‘admission. Avec les clapets, ce n’est plus possible. Résultats, le rendement du moteur est amélioré puisque 100% des gaz frais remontent dans la chambre de combustion. 2. Les valves :(pas présentes sur  un 50 à boite mais sur des becanes plus évoluées :cross,125,400,600…) De l’autre côté, à l’échappement, le système le plus connu est « la valve d’échappement ». Tout le monde sait ce que c’est, mais qui sait vraiment à quoi ça sert ? Et bien, ça sert à moduler le fonctionnement du moteur en fonction de son régime de rotation. Un moteur deux-temps est conçu pour produire le maximum de puissance à un régime donné (genre 40 chevaux à 11 500 tr/min). À ce régime tout va bien, on a le rendement maximum. Mais à des régimes plus faibles, le rendement est médiocre. Pourquoi ? Parce que le taux de compression – adapté aux hauts régimes – n’est plus adapté aux mi et bas régimes.  Donc, pour améliorer les reprises du moteur, il faut augmenter ce taux de compression. La solution est de fermer le haut de la lumière d’échappement afin « d’emprisonner » un volume de gaz plus important lors de la remontée du piston. Comme le volume de la chambre de combustion ne change pas (point mort haut) et que le volume de gaz est plus important, le taux de compression est plus important et le couple (la force moteur) également. Vous remarquerez que dans les fiches techniques, les constructeurs indiquent un taux de compression valve ouverte et valve fermée. Pour les curieux qui ne voient que ce qu’ils voient – ou ressentent – débranchez donc la commande de valve, laissez-la grande ouverte et allez faire un tour. Vous allez voir que votre moteur est devenu très pointu. Gros trou en bas et arrivée brutale de la puissance ensuite… 3. Le refroidissement liquide : quand on augmente la puissance d’un moteur, la température augmente également. Pour évacuer cette chaleur de plus en plus importante, soit on met des ailettes de plus en plus grandes, soit on refroidit le cylindre et surtout la culasse en faisant circuler de l’eau qui est elle-même refroidie en passant dans des radiateurs. Le refroidissement liquide a permis aux moteurs de supporter des puissances toujours plus importantes et également de réguler la température (passage en sous-bois, passage dans une flaque d’eau…). La fiabilité a également été favorisée. 4. Le traitement du cylindre : le chromage dur du cylindre, aussi appelé Nicasil, a permis de réduire les frottements. Ca permet de perdre moins de puissance, mais aussi de réduire l’usure du cylindre. Et enfin, ça améliore l’étanchéité segment/cylindre. Avantages et inconvénients du 2T : Pourquoi le moteur deux-temps était-il aussi répandu sur les motos et pourquoi est-il en voie de disparition ? Quelques chiffres expliquent tout : à cylindrée égale, le deux-temps est 40 % plus puissant que le quatre-temps, il est aussi 20 % plus léger. Il coûte aussi moins cher à fabriquer du fait de sa simplicité (pas d'arbre à cames, de soupapes, de chaîne de distribution, de pompe à huile ...). Mais, le deux-temps consomme environ 35 % de carburant de plus que le quatre-temps. Et voilà le gros du problème... À cela deux raisons : à bas régimes, le mélange brûlé n'est pas complètement évacué de la chambre de combustion et ces résidus rendent imparfaite la combustion suivante; à hauts régimes, une partie du mélange frais part avec les gaz brûlés dans l'échappement avant la combustion. Ce sont deux défauts qui rendent le deux-temps plus polluant et vont entraîner sa disparition à moyen terme...