Le fonctionnement d’un moteur deux temps

Un moteur deux temps (ou 2 temps) est un type de moteur à combustion interne qui réalise un cycle de puissance complet en deux mouvements du piston (un aller-retour) et un tour du vilebrequin. Il s’agit d’une conception plus simple que le moteur à quatre temps, car il combine les quatre processus d’admission, de compression, de combustion et d’échappement en seulement deux temps.

Le fonctionnement d’un moteur deux temps

Le fonctionnement d’un moteur deux temps peut sembler complexe, mais il repose sur des principes ingénieux qui maximisent la puissance pour sa taille et son poids.

Premier temps : compression et admission

Lorsque le piston se déplace vers le haut (du point mort bas au point mort haut), il crée une dépression dans le carter. Cette dépression aspire le mélange air-carburant-huile (préalablement mélangé dans le réservoir ou par un système d’injection) depuis le carburateur (ou l’injecteur) vers le carter.

Simultanément, le piston, en se déplaçant vers le haut, comprime le mélange gazeux qui se trouve au-dessus de lui, dans la chambre de combustion. Juste avant que le piston n’atteigne le point mort haut, la bougie d’allumage produit une étincelle qui enflamme le mélange comprimé.

Deuxième temps : puissance et échappement

L’explosion du mélange enflammé génère une pression énorme qui pousse le piston vers le bas (du point mort haut au point mort bas). C’est ce que l’on appelle le temps moteur ou la course de puissance. C’est à ce moment que la puissance est transmise au vilebrequin.

Pendant que le piston descend, il découvre d’abord la lumière d’échappement, permettant aux gaz brûlés de s’échapper du cylindre. Presque simultanément, ou juste après, il découvre la lumière de transfert. Le mélange frais, qui a été pré-comprimé dans le carter par la descente du piston, est alors poussé à travers la lumière de transfert vers la chambre de combustion, chassant les gaz d’échappement résiduels et préparant le cylindre pour le cycle suivant.

Avantages du moteur deux temps

Malgré l’avènement des moteurs quatre temps plus sophistiqués, le moteur deux temps conserve des avantages non négligeables qui expliquent sa persistance dans certaines applications :

Simplicité mécanique : L’absence de soupapes, d’arbres à cames et d’autres composants complexes rend le moteur deux temps plus simple dans sa conception et sa fabrication. Cela se traduit par moins de pièces mobiles, ce qui réduit les risques de défaillance et simplifie l’entretien.
Rapport puissance/poids élevé : Le moteur deux temps produit une explosion à chaque tour du vilebrequin, contrairement au moteur quatre temps qui n’en produit qu’une tous les deux tours. Cette fréquence d’explosions plus élevée, combinée à sa légèreté, confère au moteur deux temps un rapport puissance/poids exceptionnel. C’est pourquoi on le retrouve souvent dans les équipements où la puissance et la légèreté sont cruciales.
Fonctionnement dans n’importe quelle orientation : Grâce à l’absence de système de lubrification par carter humide (qui dépend de la gravité pour le retour d’huile), les moteurs deux temps peuvent fonctionner dans n’importe quelle orientation, ce qui les rend idéaux pour les outils portatifs et les véhicules qui peuvent être inclinés.
Coût de fabrication réduit : La simplicité de conception et le nombre réduit de pièces entraînent un coût de fabrication généralement plus bas que celui des moteurs quatre temps de puissance équivalente.

Inconvénients et défis du moteur deux temps

Bien que performants, les moteurs deux temps présentent également des inconvénients significatifs, principalement liés à l’environnement et à l’efficacité :

Consommation de carburant et d’huile : Le mélange du carburant avec l’huile pour la lubrification signifie que le moteur deux temps brûle de l’huile en permanence. Cela entraîne une consommation de carburant plus élevée par rapport à un moteur quatre temps équivalent, ainsi qu’une nécessité de racheter de l’huile spécifique.
Émissions polluantes : La combustion de l’huile, combinée au fait qu’une partie du mélange frais peut s’échapper non brûlée par la lumière d’échappement, rend les moteurs deux temps plus polluants. Ils émettent des hydrocarbures non brûlés, du monoxyde de carbone et des particules fines, contribuant au smog et à la pollution de l’air. C’est la raison principale pour laquelle leur utilisation a été restreinte dans de nombreuses applications, notamment les véhicules de route.
Bruit élevé : Le cycle de combustion rapide et la conception des systèmes d’échappement (souvent moins complexes pour des raisons de coût et de poids) font que les moteurs deux temps sont généralement plus bruyants que leurs homologues quatre temps.
Durée de vie réduite : La lubrification par mélange est moins efficace que la lubrification forcée d’un moteur quatre temps. Les pièces sont soumises à une usure plus importante, ce qui peut se traduire par une durée de vie plus courte si l’entretien n’est pas rigoureux.

Applications typiques du moteur deux temps

Malgré leurs inconvénients, les moteurs deux temps restent incontournables dans certains domaines où leurs avantages sont déterminants :

Motocyclettes de compétition et petits scooters : Leur rapport puissance/poids élevé les rend idéaux pour les motos de cross, d’enduro et les petits scooters où la légèreté et la nervosité sont primordiales.
Outils de jardinage et forestiers : Tronçonneuses, débroussailleuses, souffleurs de feuilles sont des exemples parfaits où la légèreté, la compacité et la capacité à fonctionner dans toutes les positions sont essentielles.
Moteurs hors-bord de petite et moyenne puissance : Avant l’avènement des quatre temps plus propres, les moteurs deux temps dominaient le marché des moteurs marins légers et puissants.
Modélisme et drones : Leur légèreté et leur puissance sont très appréciées dans le modélisme aéronautique et pour certains drones de grande taille.

L’avenir du moteur deux temps

Face aux réglementations environnementales de plus en plus strictes, le moteur deux temps traditionnel est en déclin. Cependant, des recherches et développements sont en cours pour améliorer son efficacité et réduire ses émissions. Des technologies telles que l’injection directe et des systèmes d’échappement plus sophistiqués sont explorées pour offrir une nouvelle vie à cette conception mécanique simple mais puissante. Bien qu’il ne retrouve probablement jamais sa position dominante d’antan, le moteur deux temps continuera d’évoluer et de trouver sa place dans des niches spécifiques où ses caractéristiques uniques demeurent un atout majeur.

Vous êtes-vous déjà demandé comment votre tronçonneuse ou votre débroussailleuse fonctionnait avec autant de puissance malgré leur petite taille ? Le moteur deux temps en est la clé !