Les Cycles

Les Cycles

INTRODUCTION :

On dit qu'un moteur à combustion interne ou moteur thermique fonctionne selon un cycle à deux temps lorsqu'un cycle complet de travail s'effectue en deux courses du piston, soit un tour de vilebrequin. Au niveau du fonctionnement, il n'existe pas de distinction fondamentale entre un deux temps et un quatre temps puisqu'on y retrouve les quatre phases classiques (admission, compression, détente, échappement), mais agencées de façon différente :

· L'échappement et l'admission dans le cylindre sont simultanés et se situent entre la fin de la détente et le début de la compression.

La caractéristique qui différencie radicalement le deux-temps du quatre-temps concerne l'utilisation des gaz frais pour chasser les gaz brûlés. Pour réaliser cette phase, appelée balayage, il faut comprimer les gaz frais à l'aide d'un carter- pompe.

LE CYCLE A DEUX TEMPS :

Les lumières sont des orifices percés dans le cylindre et par lesquels s'effectuerons l'admission et l'échappement des gaz. Elles sont découvertes par le piston durant sa course.
Le carter-pompe est constitué par le carter de vilebrequin étanche, dans lequel le piston comprime les gaz.

· Premier temps. Dans sa course ascendante, le piston ferme la lumière de transfert terminant la précédente phase de balayage (admission dans le cylindre), puis la lumière d'échappement. A partir de cet instant, la compression commence. Parallèlement, la lumière d'admission est découverte et, sous l'effet de la dépression crée par la montée du piston, le mélange frais est aspiré dans le carter. ce premier temps cumule donc les phases d'échappement-admission (balayage) et de compression sur 180° de rotation du vilebrequin.
· Second temps. Durant sa course motrice, le piston découvre la lumière d'échappement et les gaz brûlés s'échappent sous l'effet de leur pression. Les gaz admis dans le premier temps sont comprimée dans le carter-pompe et lorsque, quelques degrés avant le P-M-B, la lumière de transfert est libre, ils sont admis dans le cylindre et balayent les gaz brûlés. Ce second temps réunit les phases d'admission-échappement (balayage).

Particularités de certains organes

L'élément distinctif du deux-temps par rapport au quatre-temps, est sa distribution simplifiée (ni culbuteurs, ni soupapes, ni arbre à came). Ce sont surtout les organes fixes du deux-temps qui diffèrent.

Le cylindre.
Rappelons que ses parois sont percées d'orifices appelés lumières. On distingue, du même côté, les lumières d'admission et d'échappement et, en face, la lumière de transfert, en communication avec le carter.

Le carter.
Il doit être étanche, dans le cas d'un carter pompe, et présenter un minimum d'espace mort. Les carters-pompes enveloppent la trajectoire du vilebrequin. S'il existe plusieurs cylindres, on prévoit un carter par cylindre.

Le piston.
La longueur de sa jupe est relativement importante. Actuellement, tous les deux-temps ont des pistons plats.

Avantages et inconvénients

Par rapport à un moteur à quatre temps, un moteur à deux temps présente certains avantages non négligeables :

· Une plus grande régularité de mouvement. Le couple est distribué de façon uniforme tous les 360° de rotation (pour un monocylindre), ce qui élimine le lourd volant moteur.
· Un poids réduit et une plus grande simplicité d'assemblage. On élimine en effet tout le système de distribution complexe, en revanche, la fabrication, si elle peut paraître simple, doit être très soignée (dimensionnement des lumières).
· Un faible nombre d'organes en mouvement.

Les inconvénients du deux-temps n'ont pas été, à ce jour, totalement éliminés :

· Une consommation spécifique élevée.
· Une forte consommation d'huile.
· Un réglage difficile de la puissance. Sous faible charge, le deux-temps a tendance à boiter.
· Des difficultés de refroidissement pour des puissances spécifiques élevées.

Le deux-temps et l'automobile

Trabant P 50
L'application du deux-temps à l'automobile a toujours posé de sérieuses difficultés, car le poids réduit - principal atout - n'a ici qu'une incidence modeste sur le coût et le poids total du véhicule. En fait, on ne doit prendre en considération que les aspects suivants :
- la bonne distribution du couple, qui procure une souplesse d'utilisation ; - l'irrégularité gênante du ralenti ; - les fumées d'échappement (pollution) ;
- l'absence totale de frein moteur (concevoir un système de freinage puissant) (concevoir un système de freinage puissant) ;
- la consommation élevée : les courbes caractéristiques de consommation montrent que les conditions optimales ne se conservent que sur une plage de fonctionnement très restreinte.
Les normes antipollution sont peu avantageuses pour le deux-temps. Les émissions d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés (les oxydes d'azote ne se forment pas à cause de la température plus basse du cycle) sont ici pratiquement incontrôlables. Toutefois, la difficulté peut être tournée si l'on adopte la solution coûteuse de l'injection directe après fermeture des lumières d'échappement.
Le graissage par mélange favorise aussi l'émission d'hydrocarbures imbrûlés. Cet inconvénient peut également être évité si l'on adopte un graissage sous pression comme celui utilisé sur les quatre-temps. Malheureusement, cette solution oblige souvent, pour un moteur d'automobile, à renoncer au carter-pompe.
Pour satisfaire aux normes, il faudrait donc construire des moteurs nouveaux (avec injection, pompe de balayage séparée, graissage sous pression et catalyseur d'échappement). Cette solution, qui apparaît coûteuse par rapport au moteur automobile classique, n'a pas encore été tentée.

Deux-temps et compétition

Les raisons guidant le choix de l'un ou de l'autre cycle sont diverses et pas toujours logiques. Lorsque la puissance maximale, l'accélération, la souplesse et la possibilité de surrégimes éventuels sont prépondérants, le deux-temps est préféré.
Ainsi s'est-il imposé définitivement en compétition moto sur piste, en motocross ou, encore, en karting (où l'absence de boite de vitesses, imposée par les règlements, a pratiquement exclu le quatre temps).
Par contre, sur les voitures de compétition. le deux-temps, jusqu'ici très rare, a maintenant complètement disparu. Les puissances très élevées exigées aujourd'hui ne peuvent être atteintes qu'à de très hauts régimes. Or, l'expérience prouve que ces régimes ne sont possibles que pour des moteurs de faible cylindrée unitaire. Dans l'absolu, si l'on voulait tirer parti d'un 500 cm3 à deux temps, il faudrait bien huit cylindres.
Pour un moteur d'automobile, si l'on choisissait la formule du deux-temps, il faudrait concevoir des moteurs au moins à vingt-quatre cylindres! Il est évident que la complexité résultant de ce choix aurait une incidence négative sur le rendement. Enfin, il reste à considérer la consommation importante du deux-temps, laquelle obligerait à monter des réservoirs plus volumineux, donc plus difficiles à loger, ce qui annulerait, en particulier, l'avantage conféré par la réduction du poids du moteur.

4 Temps

Vous pouvez télécharger une animation (MS-DOS) d'une moteur à 4 temps ici


Fin d’échappement La soupape d'échappement se referme.	Début d'admission La soupape d'admission s'ouvre ; le piston commence à descendre ; le mélange air/essence entre dans le cylindre.	Fin d’admission Le piston arrive en fin de course ; le cylindre est rempli du mélange air/essence ; la soupape d'admission se referme.	Début de compression Les soupapes sont fermées ; le piston remonte et comprime le mélange air/essence.

Fin de compression et allumage Le mélange est comprimé au maximum ; le piston est arrivé en haut de sa course ; l'étincelle jallit à l'extrémité de la bougie.	Combustion Le mélange air/essence brûle ; il se dilate et repousse le piston vers le bras ; c'est le temps moteur.	Fin de combustion Le piston arrive en bas de course ; les gaz brûlés emplissent la totalité du cylindre.	Echappement La soupape d'échappement s'ouvre ; le piston remonte ; les gaz brûlés sortent hors du cylindre vers le pot d'échappement.

5 temps