Moteur 2 temps: Principe de fonctionnement

La grande majorité de nos pocket bikes sont propulsées à l’aide d’un moteur 2 temps. Beaucoup de personnes veulent améliorer les performances de leur moteur mais sans connaissance de son fonctionnement. Pour bien améliorer son moteur, il est nécessaire de bien le connaitre pour maitriser l’influence des différentes pièces qui le composent.
Cet article s’adresse à ces personnes et explique les différentes phases du cycle d’un moteur 2 temps. Pour les autres c’est juste une piqure de rappel.
Pour une meilleure compréhension, nous avons représenté le moteur le plus répandu (BZM).
Les principales qualités du moteur 2 temps sont sa simplicité de conception avec un nombre moins important de pièces qu’un moteur 4 temps et sa puissance spécifique élevée. Son gros défaut, sa pollution, ce qui actuellement le condamne à disparaitre même si avec l’injection, il pourrait encore avoir de l’avenir mais c’est un autre sujet.
Le moteur 2 temps est comparé par certain à un gruyère, car le cylindre est fait de nombreux « trous ». Ces « trous » sont nommés lumières, on distinguera les lumières d’échappement par où s’évacuent les gaz brulés et les lumières d’admission (transferts) par où entrent les gaz frais (mélange air/essence).
Pourquoi 2 temps, parce que ce moteur réalise sont cycle en 1 tour de vilebrequin,  sur un mouvement descendant et un mouvement montant du piston. Le moteur 4 temps (2 tours de vilebrequin) nécessite de faire le double pour compléter son cycle.
Les deux phases sont :
- Piston montant : compression / admission
- Piston descendant : combustion / détente / échappement - admission cylindre
Cependant pour bien définir le fonctionnement du 2 temps, on le présentera sous 4 phases distinctes, toutes réalisées sur un seul tour de vilebrequin.

1- LA PHASE COMPRESSION / ADMISSION CARTER

Mouvement montant du piston

Le cylindre vient de se remplir de gaz frais et d’évacuer les gaz brulés, le piston dans son mouvement montant va fermer la lumière d’échappement. A partir de ce moment, les gaz frais sont emprisonnés dans le haut du cylindre. En montant, le piston va comprimer de plus en plus ces gaz (compression) jusqu’au moment où le piston est le plus haut dans le cylindre (PMH – Point Mort Haut).
En même temps, le piston en montant, augmente le volume dans les carters ce qui génèrent une dépression. Cette dépression va aspirer des gaz frais depuis le carburateur en passant par la boite à clapets, qui sous l’effet de l’aspiration voie ses lamelles s’ouvrirent (admission). Cette dépression permet de remplir les carters de nouveaux gaz frais.

2- LA PHASE COMBUSTION / FIN ADMISSION CARTER

Mouvement montant du piston

Le piston toujours montant arrive à son point le plus haut (PMH), les gaz frais sont extrêmement compressés et ont atteint une température très élevée. La bougie crée alors son étincelle et enflamme les gaz ce qui crée une explosion (combustion). C’est la raison pour laquelle on nomme ces moteurs « à explosion interne ». Sous l’effet de l’explosion, le piston va partir en sens inverse dans sa phase descendante.
Dans le même temps, la dépression dans les carters va s’arrêter avec des gaz frais qui remplissent complètement les carters et les conduits de transferts du cylindre. La dépression quasi nulle (fin admission) ne permet plus aux lamelles de la boite à clapets de rester ouvertes. Fermées, les lamelles empêchent le refoulement des gaz frais hors des carters.

3- LA PHASE DETENTE / PRECOMPRESSION

Mouvement descendant du piston

Sous l’effet de l’explosion, le piston est poussé vers son point le plus bas dans le cylindre (PMB), c’est la détente. L’énergie que développe cette explosion est phénoménale, les pièces internes du moteur subissent d’énormes contraintes mécaniques. C’est l’énergie développée lors de l’explosion qui donne toute la puissance au moteur. D’une réaction chimique (combustion d’un mélange air/essence), on obtient une énergie mécanique (rotation du vilebrequin).
En descendant, le piston va diminuer le volume dans les carters ce qui va générer une compression de des gaz frais présents (précompression) et qui ne peuvent s’échapper avec les lamelles de la boite à clapets, fermées.

4- LA PHASE ECHAPPEMENT / ADMISSION CYLINDRE

Mouvement descendant du piston

Sous l’effet de la pression des gaz brulés, le piston descend, et ouvre les lumières d’échappement. Les gaz brulés sortent du cylindre et s’évacuent à travers le pot de d’échappement.
Toujours en descendant, le piston va continuer de comprimer les gaz présents dans les carters et va ouvrir les lumières de transferts. Les gaz frais sont  libérés à l’intérieur du cylindre. Cet échange, à l’intérieur du cylindre, entre les gaz brulés et les gaz frais est défini comme le balayage du cylindre, c’est le principe de balayage de Schnürle, du nom de son inventeur. Les gaz frais remplissent de nouveaux l’intérieur du cylindre en chassant les gaz brulés.
C’est là que se trouve le principal défaut du 2 temps, car des gaz frais vont aussi sortir du cylindre par la lumière d’échappement qui reste ouverte, d’où une pollution importante (rejet d’essence et huile non brulées).
L’énergie de l’explosion, pousse le piston à son point le plus bas mais permet au piston (rotation du vilebrequin) ensuite de remonter pour de nouveau comprimer les gaz frais dans le cylindre et procéder à la phase 1 de compression / admission carter.
Le cycle est bouclé !

Pour finir, nous avons décris les différentes phases qui composent le fonctionnement du moteur 2 temps. Il s’agit d’une description sommaire pour bien comprendre le principe de fonctionnement.
Si nous regardons plus en détail le fonctionnement du moteur 2 temps, il deviendra très complexe car son bon fonctionnement, n’est pas simplement lié à une bonne explosion.  Ce ne sont pas non plus de gros transferts qui font un moteur puissant. De nombreux paramètres rentrent en compte, comme le balayage qui est primordial pour obtenir un moteur efficace. L’échappement sur un moteur 2 temps est aussi, capital et influe énormément sur le fonctionnement du moteur.
Tous ces éléments, conception des transferts, chambre de combustion, échappement, carburation, boîte à clapets, bougie …. Pourront être analysés dans de futurs articles afin de maitriser l’influence de chacun.
Article réalisé par MEKANIK50 .