Qu'est-ce qu'un moteur deux temps ?
Les moteurs à combustion interne (IC) deux temps sont largement utilisés dans le monde entier lorsqu'un moteur simple et robuste est nécessaire avec un très haut rapport puissance/poids. Ce type de moteur fonctionne généralement à l'essence (moteur à allumage par étincelle) et est utilisé pour de petites applications, telles que les tondeuses à gazon, les motos, les souffleurs de feuilles, etc. Les moteurs deux temps nécessitent seulement deux temps par cycle de combustion, tandis que les moteurs quatre temps nécessitent quatre temps par cycle de combustion.
Petit Moteur Deux Temps
Bon à savoir - un moteur deux temps est également appelé 'moteur 2 temps', ou 'moteur 2-temps', mais les variations orthographiques signifient toutes la même chose. De même, un 'moteur quatre temps' est aussi orthographié '4-temps' ou 'quatre temps'.
Bon à savoir - les moteurs à essence sont des moteurs à allumage par étincelle (une étincelle d'une bougie d'allumage enflamme le mélange air/carburant dans le cylindre). Les moteurs diesel sont des moteurs à allumage par compression (le mélange air/carburant est comprimé et enflammé en raison de la haute température dans le cylindre).
Composants du Moteur Deux Temps
Un moteur deux temps est constitué des éléments suivants :
- Orifice d'admission du mélange air-carburant – le mélange air-carburant est aspiré dans le carter par l'orifice d'admission. Une soupape à clapet installée dans l'orifice d'admission agit comme une soupape anti-retour (soupape unidirectionnelle) pour réguler le flux du mélange air-carburant.
- Orifice de transfert – le mélange air-carburant comprimé est transféré du carter à la chambre de combustion par l'orifice de transfert.
- Orifice d'échappement – les gaz d'échappement sont évacués de la chambre de combustion par l'orifice d'échappement.
Composants du Moteur Deux Temps
- Carter – abrite les pièces internes du moteur. Le mélange air-carburant est comprimé dans le carter avant d'entrer dans l'orifice de transfert.
- Piston – se déplace entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB) de manière linéaire. Un film mince d'huile entre les segments de piston et la chemise de cylindre sépare la chambre de combustion du carter.
PMH et PMB Montrés
- Chemise de cylindre – où se produit la combustion. La chemise de cylindre est également connue sous le nom de chambre de combustion.
Chemise de cylindre de moteur quatre temps
- Bougie d'allumage – utilisée pour enflammer le mélange air-carburant. Les moteurs à essence utilisent des bougies d'allumage et sont connus sous le nom de moteurs à allumage par étincelle. Les moteurs diesel n'utilisent pas de bougies d'allumage et sont connus sous le nom de moteurs à allumage par compression.
Bougie d'allumage
- Vilebrequin – un arbre utilisé pour convertir le mouvement linéaire alternatif du piston en mouvement rotatif.
Vilebrequin avec Étiquettes
- Maneton – utilisé pour stocker l'énergie et réduire les vibrations du moteur.
- Bielle – connecte le piston au vilebrequin. Pour être précis, il n'y a pas de connexion directe entre la bielle et le vilebrequin car des paliers lisses et de l'huile de lubrification séparent les deux composants. La bielle est également connue sous le nom de maneton.
Lubrification du Vilebrequin et de la Bielle
- Axe de piston – connecte la bielle au piston. L'axe de piston est également connu sous le nom de goupille de piston.
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Comment Fonctionnent les Moteurs à Combustion Interne (IC)
Les moteurs quatre temps et deux temps sont tous deux des types de moteurs à combustion interne (IC). Tous les moteurs IC doivent compléter quatre étapes principales pour terminer un cycle de combustion complet (cycle de puissance). Ces étapes sont :
- Aspiration
- Compression
- Allumage (Puissance)
- Échappement
Les étapes ci-dessus sont parfois également appelées :
- Aspiration
- Compression
- Explosion
- Éjection
Les moteurs quatre temps nécessitent un mouvement complet (mouvement complet entre PMH et PMB, ou PMB et PMH) par étape. Les moteurs deux temps complètent plusieurs étapes par mouvement.
Comment Fonctionnent les Moteurs Deux Temps ?
La vidéo ci-dessous est un extrait de notre Cours Vidéo en Ligne sur les Bases des Moteurs à Combustion Interne.
Étape d'Aspiration
Lorsque le piston approche du point mort bas (PMB), il comprime le mélange air-carburant dans le carter et l'orifice de transfert est découvert. Dès que l'orifice de transfert est découvert, le mélange air-carburant comprimé s'écoule du carter vers la chambre de combustion.
Le piston commence alors à se déplacer vers le point mort haut (PMH) et couvre l'orifice de transfert tout en découvrant l'orifice d'entrée du carter ; le mélange air-carburant commence alors à s'écouler de l'orifice d'entrée découvert vers le carter.
Étape d'Aspiration du Moteur Deux Temps
Étape de Compression
Le piston continue de se déplacer vers le PMH et couvre l'orifice d'échappement. Le mélange air-carburant dans la chambre de combustion est comprimé par le piston à mesure qu'il se déplace vers le PMH. La température et la pression dans la chambre de combustion augmentent considérablement pendant cette étape.
Étape de Compression du Moteur Deux Temps
Étape d'Allumage
Peu avant le PMH, une étincelle d'une bougie d'allumage enflamme le mélange air-carburant. L'allumage se produit et une augmentation rapide de la pression et de la température force le piston à revenir vers le PMB.
Étape d'Allumage du Moteur Deux Temps
Étape d'Échappement
Lorsque le piston se déplace vers le PMB, deux choses se produisent. Tout d'abord, l'orifice d'échappement est découvert et les gaz d'échappement sont évacués de la chambre de combustion. Deuxièmement, le mouvement du piston vers le PMB comprime le mélange air-carburant dans le carter.
Le piston approche du PMB et l'orifice de transfert est découvert ; le mélange air-carburant comprimé entre dans la chambre de combustion et le cycle recommence.
Étape d'Échappement du Moteur Deux Temps
La vidéo ci-dessous montre le cycle de combustion deux temps en détail :
Applications Typiques du Moteur Deux Temps
- Motos
- Tondeuses à gazon
- Moteurs de bateaux hors-bord
- Souffleurs de feuilles
Bien que les moteurs deux temps soient principalement utilisés pour de petites applications de moteur, il est important de noter que les moteurs deux temps sont également les plus grands moteurs du monde. Ces grands moteurs deux temps sont utilisés sur les navires de la marine marchande et peuvent peser plusieurs milliers de tonnes.
Grand Moteur Deux Temps (piston suspendu à une grue)
Avantages du Moteur Deux Temps
- Le moteur deux temps a considérablement moins de pièces (25-50% de pièces en moins) qu'un moteur quatre temps.
- La réduction des pièces donne au moteur un design beaucoup plus simple qu'un moteur quatre temps.
- Le poids d'un moteur deux temps est bien inférieur à celui d'un moteur quatre temps.
- En raison de la réduction de poids, le moteur deux temps a un rapport puissance/poids plus élevé qu'un moteur quatre temps.
Inconvénients du Moteur Deux Temps
- Le design plus simple du moteur entraîne également une réduction de l'efficacité par rapport à un moteur quatre temps.
- Les moteurs deux temps sont généralement plus bruyants que les moteurs quatre temps.
Pourquoi les moteurs deux temps sont-ils plus légers que les moteurs quatre temps ?
Le carter est plein d'essence, d'air et d'huile, il n'y a donc pas besoin de pompes à huile de lubrification supplémentaires, de tuyauterie ou de filtres. Il n'y a pas non plus besoin de pompes à eau de refroidissement car il n'y a pas de passages de refroidissement dans la culasse (pas de système de refroidissement à eau). Le design du moteur deux temps ne nécessite pas non plus de tiges de poussée ou de soupapes d'échappement, etc., tout cela conduit à une réduction de poids importante par rapport à un moteur quatre temps.
Pourquoi les moteurs deux temps sont-ils moins efficaces que les moteurs quatre temps ?
Les moteurs quatre temps ont plus de pièces de moteur et peuvent mieux contrôler quand les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement s'ouvrent et se ferment. Le contrôle du calage des soupapes permet d'extraire la quantité maximale d'énergie de l'étape de puissance avant que l'étape d'échappement ne se produise ; cela donne une augmentation globale de l'efficacité du moteur.
Le calage de l'injection de carburant peut être plus précisément contrôlé avec un moteur quatre temps par rapport à un moteur deux temps. La quantité et la durée de l'injection peuvent être contrôlées à l'aide d'un arbre à cames ou d'un système common rail, ce qui conduit à nouveau à une augmentation de l'efficacité du moteur.
Composants du Modèle 3D
Ce modèle 3D montre tous les composants majeurs associés à un petit moteur deux temps typique, ceux-ci incluent :
- Piston
- Bougie d'allumage
- Chemise de cylindre
- Carter
- Maneton
- Bielle
- Axe de piston
- Ailettes d'échangeur de chaleur
- Orifice de transfert
- Orifice d'admission d'air et de carburant
- Orifice de gaz d'échappement
Ressources Supplémentaires
http://www.animatedengines.com/twostroke.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-stroke_engine
https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/two-stroke1.htm