Les moteurs sont devenus une partie vitale de toutes les industries, véhicules et maisons. Les moteurs ont de nombreux types, et un moteur à deux temps en fait partie. Le nom du moteur à 2 temps représente qu’il a deux courses de piston. Le moteur à deux temps effectue un cycle d’énergie en seulement deux temps de piston par tour de vilebrequin. Son fonctionnement est à l’opposé du moteur 4 temps, qui nécessite 4 temps du piston pour terminer le cycle puissance / énergie dans les deux tours du vilebrequin.
Dans l’article précédent, nous avons discuté du moteur à quatre temps. Par conséquent, nous discuterons ici du moteur à 2 temps.

Qu’est-ce qu’un moteur 2 temps?

Un moteur à 2 temps est un type de moteur alternatif qui n’utilise que deux temps du piston pour terminer un cycle de puissance. Un moteur à deux temps effectue un tour du vilebrequin après l’achèvement de deux courses de piston. Le moteur à deux temps fonctionne de telle sorte que:

1. Les processus d’admission et de compression sont terminés dans la première course du piston.
2. Les processus de puissance et d’échappement sont terminés dans la deuxième course du piston.

L’efficacité thermique d’un moteur à deux temps dépend de la conception et du modèle du véhicule. Mais généralement, un moteur à essence 2 temps ne convertit que 20% de la puissance chimique (carburant) en puissance mécanique. Seulement 15% de cette énergie est utilisée pour entraîner les roues du véhicule, tandis que les 5% restants perdent de l’énergie pour résister aux frottements et autres.

Un schéma d’un moteur à 2 temps typique est illustré ci-dessus. Au lieu des soupapes d’aspiration et d’échappement, un moteur à deux temps utilise des orifices de contre-pression.

Les moteurs à deux temps ont de faibles coûts, sont très efficaces et un faible poids que les moteurs à quatre temps. Ce type de moteur à circuit intégré a plus de puissance de sortie qu’un moteur à 4 temps qui termine un cycle de puissance après l’achèvement de quatre temps du piston ou de deux tours du vilebrequin.

Les moteurs à quatre temps ont une grande taille et un poids élevé par rapport aux moteurs à deux temps, car les moteurs à quatre temps ont plus de pièces que les moteurs à deux temps.

Pour ces raisons, ces moteurs ont un rapport puissance / poids plus élevé par rapport aux moteurs à 4 temps. Mais ils ne sont pas beaucoup plus flexibles que le moteur à quatre temps, et ils ont également besoin d’une lubrification élevée.

Contexte du moteur à deux temps

1. Un ingénieur écossais Dugald Clerk a inventé le 1er moteur à 2 temps, doté de chambres de compression. En 1881, il fait breveter son modèle.
2. Le carter balayait le moteur en utilisant la zone sous le piston comme pompe de surpression. Cela est généralement dû à la journée de Joseph au Royaume-Uni.
3. Un découvreur allemand Karl Benz a fabriqué un moteur à essence à deux temps le 31 décembre 1879, breveté par l’Allemagne en 1880.
4. Le premier moteur pratique à deux temps a été conçu par le britannique Alfred Angas Scott. En 1908, il a commencé à produire des vélos à deux cylindres refroidis à l’eau.

Dans ces moteurs, les gaz d’échappement envoient moins de chaleur au système de refroidissement par rapport aux moteurs 4 temps. Cela signifie que plus d’énergie est disponible pour faire fonctionner le piston et, si possible, le turbocompresseur.

Types de moteurs 2 temps

Voici deux principaux types de moteurs 2 temps:

1. 2- moteur essence / essence
2. Moteur diesel 2 temps

1) Moteur diesel à deux temps

Un moteur diesel à 2 temps fonctionne à la base du cycle diesel. Hugo Guldner a inventé le moteur diesel à 2 temps en 1899. Le moteur à essence à deux temps est de conception simple qu’un moteur diesel à 2 temps mais complexe dans un processus aérodynamique et thermodynamique.

Ce type de moteur à combustion interne est utilisé comme principale source d’énergie non seulement dans les automobiles, mais également dans les applications de moteurs hors route. Ces moteurs sont le plus souvent utilisés dans des applications hautes performances telles que les centrales hydroélectriques et les navires.

Un moteur diesel à deux temps est purgé avec de l’air frais plutôt qu’avec un mélange air-carburant. Le carburant n’est injecté qu’après la fermeture de tous les ports pour éviter les fuites. Ceux-ci sont plus efficaces et moins d’émissions de gaz d’échappement par rapport à un moteur diesel à 4 temps.

2) Moteur à essence ou à essence à deux temps

Les priorités du moteur à essence à 2 temps lorsque la légèreté et la simplicité sont élevées. Il utilise également là où un rapport puissance / poids élevé l’exige.

Les appareils / moteurs diesel à 2 temps commercialisés ne sont pas disponibles car ils ne fournissent pas le taux de compression requis.

En savoir plus: Différents types de moteurs

Principe de fonctionnement du moteur à deux temps

Un moteur à deux temps complète un cycle de puissance en seulement deux temps du piston. Un moteur 2 temps fonctionne de la manière suivante:

• 1ère course (les courses d’Aspiration et de Compression)
• 2ème course (la Puissance et les courses d’Échappement)

1) Course d’aspiration et de compression

• Dans un moteur 2 temps, les courses d’aspiration et de compression ont lieu simultanément.
• Pendant cette course, le piston se déplace vers le haut du point mort bas (BDC) au point mort haut (TDC).
• Pendant ce mouvement ascendant du piston, un vide commence à se produire à l’intérieur du cylindre de compression (chambre de combustion) du moteur. En raison de la création de ce vide, le mélange air-carburant pénètre dans le cylindre par un orifice d’entrée.
• Après le processus d’aspiration, le piston poursuit son mouvement ascendant et comprime le mélange air-carburant.
• À la fin de la course de compression, le mélange comprimé est mis à feu grâce à l’étincelle fournie par une bougie d’allumage. Lorsque le mélange s’enflamme, le piston de course de puissance démarre.

2) Course de puissance et d’échappement

• Comme les courses d’aspiration et de compression, les courses de puissance et d’échappement ont également lieu en même temps.
• En raison du processus de combustion, la température, la chaleur interne et la pression du mélange air-carburant deviennent très élevées. Les gaz à haute pression produits pendant le processus de combustion exercent une force très élevée sur le piston du fait que ce piston se déplace vers le bas (du PMH au BCD).
• Le mouvement vers le bas du piston fait tourner le vilebrequin, ce qui fait tourner davantage le volant moteur du véhicule.
• Lorsque la puissance est terminée, le piston se déplace davantage vers le bas et ouvre la soupape d’échappement.
• Lorsque la soupape d’échappement s’ouvre, le piston pousse les gaz d’échappement hors de la chambre de combustion.
• Lorsque le piston atteint BDC, le piston expulse complètement les gaz d’échappement et remplit la chambre de combustion avec le mélange air frais-carburant, et tout le cycle de travail se répète. Chez BDC, une course de puissance du moteur à deux temps est terminée et le piston est maintenant prêt pour le prochain cycle de puissance.

En savoir plus: Fonctionnement du moteur à quatre temps

Schéma PV du cycle à 2 temps

Le schéma PV d’un cycle moteur à 2 temps est donné ci-dessous. Dans un moteur à deux temps, un cycle de travail se termine en seulement deux temps du piston.

Dans ce cycle, les processus d’admission et de compression se produisent simultanément dans la 1ère course du piston, tandis que les processus de puissance et d’échappement se produisent simultanément dans la deuxième course du piston. Une explication des étapes du cycle à 2 temps est donnée ci-dessous:

1. Cycle idéal (ligne verte): La ligne verte du diagramme ci-dessus représente la course d’aspiration, alors qu’un moteur à 2 temps n’a pas cette course. En effet, lorsque le moteur à 4 temps est démarré, le piston est tiré vers le haut et le piston doit être tiré vers le bas pour aspirer le mélange air-carburant. Cependant, comme illustré (lignes 1 à 2), le moteur à deux temps peut continuer à aspirer immédiatement le mélange air-carburant.
2. Compression adiabatique (1 à 2):À ce stade, l’orifice d’admission s’ouvre et le piston se déplace vers le bas. Pendant le mouvement vers le bas du piston, il comprime le mélange air-carburant. En raison de ce processus de compression, la température et la pression du mélange augmentent, mais il n’y aura pas de changement de chaleur. Par conséquent, ce processus est connu sous le nom de processus adiabatique (pas de changement de chaleur). Comme le cycle de compression est presque terminé (au point 2), une bougie d’allumage fournit une étincelle au mélange comprimé et l’enflamme.
3. Procédé isochorique (2 à 3): Dans cette phase, lorsque le mélange comprimé atteint le point 2 (comme le montre le schéma ci-dessus), le mélange air-carburant comprimé s’enflamme en raison de cela sa température, son énergie thermique et sa pression deviennent très élevées. Mais pendant ce processus, le volume du mélange reste constant. Par conséquent, ce processus est connu sous le nom de processus isochorique (même volume). Le processus de combustion se termine au point 3 et à ce stade, une quantité élevée d’énergie thermique et de réserves de pression dans le mélange, qui sont utilisées dans la course de puissance.
4. Course de puissance (ligne 3 à 4): Dans ce processus, la chaleur et la pression stockées (dues à la combustion) dans le mélange air-carburant servent à pousser le piston vers le bas, ce qui déplace davantage le vilebrequin. Ce vilebrequin déplace davantage le volant moteur et déplace le véhicule. Par conséquent, ce coup est connu comme un coup de puissance. Au cours de ce processus, le volume du cylindre de compression augmente.
5. Course d’échappement (ligne 4 à 1): Pendant ce processus, le mouvement vers le bas du piston utilise pour éliminer la chaleur inutile du cylindre. Lorsque la chaleur inutile quitte le cylindre, l’énergie cinétique des molécules perd en raison de cette diminution de pression. Mais dans un moteur à deux temps, il n’y a pas de phase d’échappement, et le processus recommence, et un nouveau mélange air-carburant est entré, et l’ensemble du processus se répète.

Lire aussi: Fonctionnement du cycle Otto

Parties du moteur à 2 temps

Un moteur à deux temps comporte les principaux composants suivants:

1. Cylindre
2. Culasse
3. Piston
4. Segments de piston
5. Bielle
6. Carter
7. Vilebrequin
8. Soupapes
9. Bougie d’allumage (Pour moteur à essence)
10. Injecteur de carburant (Pour moteur diesel)

1) Cylindre

Le cylindre d’un moteur à 2 temps est construit en fonte. Ce cylindre est également connu sous le nom de chambre de combustion. C’est un endroit où le piston va de pair. En raison du mouvement alternatif du piston, le mélange air-carburant se comprime dans le cylindre. Il a des ports d’entrée et de sortie.

En savoir plus: Différents types de moteurs

2) Culasse

Article principal: Culasse

Ce composant du moteur est situé sur le côté supérieur du cylindre d’un moteur. Dans le cas du moteur à essence, la culasse contient une bougie d’allumage. Il a un injecteur de carburant dans le cas d’un moteur diesel à deux temps.

3) Piston

C’est la partie principale du cylindre qui a un mouvement alternatif à l’intérieur de la chambre de combustion. Il est construit en alliage d’aluminium.

4) Segments de piston

Chaque piston du moteur comporte généralement 2 ou 3 segments. Ce segment de piston empêche le gaz fortement sous pression de s’échapper par le cylindre. Ceci est également utile pour garder les parois du cylindre propres.

5) Bielle

Article principal: Bielle

Elle est en alliage d’aluminium ou d’acier et absorbe la lumière et les forces fortes. Cette partie du moteur relie le vilebrequin et le piston. Une extrémité d’un vilebrequin est fixée au piston et l’autre extrémité au vilebrequin. Il envoie le mouvement du piston vers le vilebrequin.

6) Carter

C’est la partie la plus importante du moteur à deux temps. Il comprend des manivelles, des vilebrequins, des lubrifiants et d’autres composants puissants du moteur. Les carters de moteur sont fabriqués en fonte ou en fonte d’aluminium.

En savoir plus: Fonctionnement du carter

7) Vilebrequin

Article principal: Vilebrequin

La fonte ou l’acier forgé est utilisée pour construire le vilebrequin du moteur 2 temps. Les moteurs diesel ont des vilebrequins en acier pour soulager les contraintes. Cet arbre transforme le mouvement vertical du piston alternatif en un mouvement rotatif.

8) Orifices

Le moteur utilise des orifices pour l’aspiration et l’échappement du carburant. Ces ports sont appelés ports d’entrée et de sortie.

Le moteur à deux temps a trois ports suivants:

• Orifice d’échappement
• Orifice de transfert
• Orifice d’admission

9) Bougie d’allumage

Les bougies d’allumage ne sont utilisées que sur les moteurs à essence. L’objectif de ce composant moteur à l’intérieur du cylindre est d’enflammer le mélange air-carburant. Il fournit une étincelle au carburant comprimé.

10) Injecteur de carburant

Dans un moteur diesel à deux ou quatre temps, le carburant est pulvérisé dans le cylindre du moteur à travers un injecteur appelé injecteur de carburant. Il est installé sur la culasse.

Applications du moteur à deux temps

• Ces types de moteurs à circuit intégré sont les plus couramment utilisés pour les motos tout-terrain, les courses, les tondeuses à gazon, les vélos et les navires.

• Ces moteurs sont également utilisés pour les moteurs hors-bord, les mangeurs de mauvaises herbes, les tronçonneuses et les applications.

• Utilisation du moteur à essence à deux temps dans les applications de petits véhicules tels que les motos, les cyclomoteurs et les VUS.
• Ceux-ci sont utilisés pour la propulsion des navires.
• Ces moteurs sont utilisés pour les petits bateaux à moteur hors-bord, le pompage et les groupes électrogènes.
• Les moteurs 2 temps ne sont pas parfaits pour les applications lourdes.

Avantages et inconvénients des moteurs à 2 temps

Le moteur à deux temps présente les avantages et inconvénients suivants:

Avantages du moteur à 2 temps

• Il a un faible coût par rapport aux moteurs à quatre temps.
• Un moteur à deux temps a une puissance élevée par rapport à un moteur à 4 temps.
• Ils sont faciles à entretenir.
• Un moteur à 2 temps produit un couple constant au vilebrequin du moteur.
• Il a une conception simple qu’un moteur 4 temps.
• Ces moteurs à combustion interne sont faciles à démarrer.

Inconvénients du moteur 2 temps

• Il nécessite un refroidissement élevé par rapport à un moteur 4 temps.
• Il a un faible rendement que le moteur 4 temps.
• Ces moteurs ont un faible rendement volumétrique.
• Ces moteurs produisent plus de pollution que les moteurs à 4 temps.
• Ils ont un fonctionnement plus bruyant qu’un moteur 4 temps.

Section FAQ

Existe-t-il un moteur 2 temps?

Un moteur 2 temps a-t-il besoin d’huile?

Pourquoi les moteurs 2 temps sont-ils si rapides?

Combien y a-t-il de stokes dans un moteur à deux temps?

Les moteurs 2 temps sont-ils plus puissants?

Que se passe-t-il si vous ne mettez pas d’huile en 2 temps?

Un 2 temps ou un 4 temps est-il plus rapide?

Conclusion

Les moteurs à deux temps présentent certains avantages, principalement pour le trail, où leur légèreté est un gros plus. Ils ont des inconvénients par rapport aux moteurs 4 temps comme un gros succès, une bande de puissance étroite, une faible consommation d’essence et la nécessité de démolitions assez fréquentes (ce qui n’est heureusement pas difficile). Le moteur à 2 temps est utilisé dans les tronçonneuses, les outils de pelouse, les voitures télécommandées, les motos hors route et les moteurs de bateaux, etc…

1. Différents types de moteurs
2. Fonctionnement du moteur 4 temps
3. Différence entre les moteurs 2 temps et 4 temps
4. Types de moteurs alternatifs