Moteur à deux temps dans une voiture
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Moteur à deux temps dans une voiture

Le monde de l'automobile a connu de nombreux développements du groupe motopropulseur. Certains d'entre eux ont figé dans le temps du fait que le créateur n'avait pas les moyens de développer davantage son idée. D'autres se sont avérés inefficaces, de sorte que de tels développements n'avaient pas d'avenir prometteur.

En plus du moteur classique en ligne ou en forme de V, les constructeurs ont également produit des voitures avec d'autres conceptions de groupes motopropulseurs. Sous le capot de certains modèles, on pouvait voir Moteur Wankel, boxeur (ou boxeur), moteur à hydrogène. Certains constructeurs automobiles peuvent encore utiliser ces groupes motopropulseurs exotiques dans leurs modèles. En plus de ces modifications, l'histoire connaît plusieurs moteurs non standard plus performants (certains d'entre eux sont Un article distinct).

Parlons maintenant d'un tel moteur, avec lequel presque aucun des automobilistes ne rencontre, sinon pour parler de la nécessité de tondre l'herbe avec une tondeuse à gazon ou de couper un arbre avec une tronçonneuse. Il s'agit d'une unité motrice à deux temps. Fondamentalement, ce type de moteur à combustion interne est utilisé dans les véhicules automobiles, les réservoirs, les avions à pistons, etc., mais extrêmement rarement dans les voitures.

Moteur à deux temps dans une voiture

En outre, les moteurs à deux temps sont très populaires dans le sport automobile, car ces unités présentent des avantages significatifs. Premièrement, ils ont une puissance énorme pour un petit déplacement. Deuxièmement, en raison de leur conception simplifiée, ces moteurs sont légers. Ces facteurs sont très importants pour les sportifs à deux roues.

Considérez les caractéristiques de l'appareil de telles modifications, ainsi que la possibilité de les utiliser dans les voitures.

Qu'est-ce qu'un moteur à deux temps?

Pour la première fois, un brevet pour la création d'un moteur à combustion interne à deux temps est apparu au début des années 1880. Le développement a été présenté par l'ingénieur Douglad Clerk. L'appareil de son idée comprenait deux cylindres. L'un était un ouvrier et l'autre pompait un nouveau lot de coopération militaro-technique.

10 ans plus tard, une modification avec une purge de chambre est apparue, dans laquelle il n'y avait plus de piston de refoulement. Ce moteur a été conçu par Joseph Day.

Parallèlement à ces développements, Karl Benz a créé sa propre unité de gaz, dont le brevet pour la production est apparu en 1880.

Le dvigun à deux temps, comme son nom l'indique, effectue en un tour de vilebrequin toutes les courses nécessaires à l'alimentation et à la combustion du mélange air-carburant, ainsi qu'à l'élimination des produits de combustion dans le système d'échappement du véhicule. Cette capacité est fournie par une caractéristique de conception de l'unité.

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Pendant une course du piston, deux courses sont effectuées dans le cylindre:

  1. Lorsque le piston est au point mort bas, le cylindre est purgé, c'est-à-dire que les produits de combustion sont éliminés. Cette course est fournie par l'admission d'une partie fraîche du VTS, qui déplace l'échappement dans le conduit d'échappement. Au même moment, la chambre est remplie d'une nouvelle portion de VTS.
  2. En remontant jusqu'au point mort haut, le piston ferme l'entrée et la sortie, ce qui assure la compression du BTC dans l'espace au-dessus du piston (sans ce processus, une combustion efficace du mélange et la puissance requise de l'unité de puissance sont impossibles). En même temps, une partie supplémentaire du mélange d'air et de carburant est aspirée dans la cavité sous le piston. Une étincelle est générée au PMH du piston, qui enflamme le mélange air / carburant. La course de travail commence.

Cela répète le cycle du moteur. Il s'avère que dans un deux temps, tous les coups sont effectués en deux temps du piston: pendant qu'il se déplace de haut en bas.

L'appareil d'un moteur à deux temps?

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Le moteur à combustion interne classique à deux temps se compose de:

  • Charretier. C'est la partie principale de la structure, dans laquelle le vilebrequin est fixé avec des roulements à billes. En fonction de la taille du groupe cylindre-piston, il y aura un nombre correspondant de manivelles sur le vilebrequin.
  • Piston. Il s'agit d'une pièce en forme de verre, qui est fixée sur la bielle, similaire à l'analogue utilisé dans les moteurs à quatre temps. Il a des rainures pour les anneaux de compression. L'efficacité de l'unité lors de la combustion du MTC dépend de la densité du piston, comme dans d'autres types de moteurs.
  • Entrée et sortie. Ils sont fabriqués dans le boîtier du moteur à combustion interne lui-même, où les collecteurs d'admission et d'échappement sont connectés. Il n'y a pas de mécanisme de distribution de gaz dans un tel moteur, grâce à quoi les deux temps sont légers.
  • Soupape. Cette partie évite que le mélange air / carburant ne soit renvoyé dans le conduit d'admission de l'unité. Lorsque le piston monte, un vide est créé en dessous, qui déplace le volet, à travers lequel une nouvelle portion de BTC pénètre dans la cavité. Dès qu'il y a une course de la course de travail (une étincelle s'est déclenchée et le mélange s'est enflammé, déplaçant le piston au point mort bas), cette vanne se ferme.
  • Anneaux de compression. Ce sont les mêmes pièces que dans tout autre moteur à combustion interne. Leurs dimensions sont sélectionnées strictement en fonction des dimensions d'un piston particulier.

Conception à deux temps Hofbauer

En raison de nombreux obstacles techniques, l'idée d'utiliser des modifications à deux temps dans les véhicules légers n'a été possible que récemment. En 2010, une percée a été faite à cet égard. EcoMotors a reçu un investissement décent de Bill Gates et Khosla Ventures. La raison de ce gaspillage était la présentation du moteur boxer d'origine.

Bien qu'une telle modification existe depuis longtemps, Peter Hofbauer a créé le concept d'un deux temps qui fonctionnait sur le principe d'un boxeur classique. L'entreprise a appelé son travail OROS (traduit par cylindres opposés et pistons opposés). Une telle unité peut fonctionner non seulement sur l'essence, mais aussi sur le diesel, mais le développeur s'est jusqu'à présent opté pour le carburant solide.

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Si nous considérons la conception classique d'un deux temps dans cette capacité, alors en théorie, il peut être utilisé dans une modification similaire et installé sur un véhicule de tourisme à 4 roues. Ce serait possible sans les normes environnementales et le coût élevé du carburant. Pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne à deux temps conventionnel, une partie du mélange air-carburant est éliminée par l'orifice d'échappement pendant le processus de purge. En outre, dans le processus de combustion du BTC, l'huile est brûlée.

Malgré le grand scepticisme des ingénieurs des principaux constructeurs automobiles, le moteur Hofbauer a ouvert la possibilité aux deux temps de passer sous le capot des voitures de luxe. Si nous comparons son développement avec le boxer classique, le nouveau produit est 30% plus léger, car sa conception comporte moins de pièces. En outre, l'unité démontre une génération d'énergie plus efficace pendant le fonctionnement par rapport à un boxer à quatre temps (augmentation de l'efficacité de 15 à 50%).

Le premier modèle de travail a reçu le marquage EM100. Selon le développeur, le poids du moteur est de 134 kg. Sa puissance est de 325 ch et son couple de 900 Nm.

La caractéristique de conception du nouveau boxer est que deux pistons sont situés dans un cylindre. Ils sont montés sur le même vilebrequin. La combustion du VTS se produit entre eux, grâce à laquelle l'énergie libérée agit simultanément sur les deux pistons. Cela explique un couple si énorme.

Le cylindre opposé est configuré pour agir de manière asynchrone avec le cylindre adjacent. Cela garantit une rotation douce du vilebrequin sans à-coups avec un couple stable.

Dans la vidéo suivante, Peter Hofbauer lui-même montre comment fonctionne son moteur:

moteur opoc comment ça marche.mp4

Examinons plus en détail sa structure interne et le schéma général de travail.

Turbocompresseur

La turbocompression est assurée par une turbine sur l'arbre de laquelle un moteur électrique est installé. Bien qu'il fonctionnera en partie à partir du flux de gaz d'échappement, la charge électronique de la roue permet à la roue d'accélérer plus rapidement et de générer une pression d'air. Pour compenser la consommation d'énergie de la rotation de la roue, le dispositif génère de l'électricité lorsque les aubes sont soumises à la pression d'échappement. L'électronique contrôle également le débit de l'échappement pour réduire la pollution.

Cet élément du deux temps innovant est plutôt controversé. Pour créer rapidement la pression d'air nécessaire, le moteur électrique consommera une quantité décente d'énergie. Pour ce faire, une future voiture qui utilisera cette technologie devra être équipée d'un groupe électrogène plus efficace et de batteries de plus grande capacité.

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À ce jour, l'efficacité de la suralimentation électrique est toujours sur papier. Le fabricant affirme que ce système améliore la purge des cylindres tout en maximisant les avantages d'un cycle à deux temps. En théorie, cette installation vous permet de doubler la capacité en litres de l'unité par rapport à ses homologues à quatre temps.

L'introduction d'un tel équipement rendra certainement la centrale plus chère, c'est pourquoi il est encore moins cher d'utiliser un moteur à combustion interne classique puissant et glouton qu'un nouveau boxer léger.

Bielles en acier

Par sa conception, l'unité ressemble aux moteurs TDF. Seulement dans cette modification, les pistons opposés mettent en mouvement non pas deux vilebrequins, mais un en raison des longues bielles des pistons externes.

Les pistons extérieurs du moteur sont montés sur de longues bielles en acier reliées au vilebrequin. Il n'est pas situé sur les bords, comme dans la modification classique du boxer, qui est utilisé dans l'équipement militaire, mais entre les cylindres.

Moteur à deux temps dans une voiture

Les éléments internes sont également connectés au mécanisme de manivelle. Un tel dispositif vous permet d'extraire plus d'énergie du processus de combustion du mélange air-carburant. Le moteur se comporte comme s'il avait des manivelles qui offrent une course de piston accrue, mais l'arbre est compact et léger.

Vilebrequin

Le moteur Hofbauer est de conception modulaire. L'électronique est capable d'éteindre certains cylindres, de sorte que la voiture peut être plus économique lorsque l'ICE est à une charge minimale (par exemple, à vitesse de croisière sur une route plate).

Dans les moteurs 4 temps à injection directe (pour plus de détails sur les types de systèmes d'injection, lisez dans un autre avis) l'arrêt des cylindres est assuré par l'arrêt de l'alimentation en carburant. Dans ce cas, les pistons se déplacent toujours dans les cylindres en raison de la rotation du vilebrequin. Ils ne brûlent tout simplement pas de carburant.

Quant au développement innovant de Hofbauer, l'arrêt d'une paire de cylindres est assuré par un embrayage spécial monté sur le vilebrequin entre les paires de cylindre-piston correspondantes. Lorsque le module est déconnecté, l'embrayage déconnecte simplement la partie du vilebrequin qui est responsable de cette section.

Étant donné que le déplacement des pistons dans un moteur à combustion interne classique à 2 temps au ralenti aspirera toujours une nouvelle portion de VTS, dans cette modification, ce module cesse de fonctionner complètement (les pistons restent immobilisés). Dès que la charge sur le groupe motopropulseur augmente, à un certain moment, l'embrayage relie la section inopérante du vilebrequin et le moteur augmente la puissance.

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Cylindre

Lors de la ventilation des cylindres, les vannes 2 temps classiques émettent une partie du mélange imbrûlé dans l'atmosphère. De ce fait, les véhicules équipés d'un tel groupe motopropulseur ne sont pas en mesure de respecter les normes environnementales.

Pour remédier à cette lacune, le développeur du moteur opposé à deux temps a conçu une conception de cylindre spéciale. Ils disposent également d'entrées et de sorties, mais leur positionnement réduit les émissions.

Comment fonctionne un moteur à combustion interne à deux temps

La particularité de la modification classique à deux temps est que le vilebrequin et le piston sont dans une cavité remplie d'un mélange air-carburant. Une soupape d'admission est installée sur l'entrée. Sa présence permet de créer une pression dans la cavité sous le piston lorsqu'il commence à se déplacer vers le bas. Cette tête accélère la purge du cylindre et l'élimination des gaz d'échappement.

Lorsque le piston se déplace à l'intérieur du cylindre, il ouvre / ferme alternativement l'entrée et la sortie. Pour cette raison, les caractéristiques de conception de l'unité permettent de ne pas utiliser le mécanisme de distribution de gaz.

Pour éviter que les éléments de frottement ne s'usent excessivement, ils ont besoin d'une lubrification de haute qualité. Étant donné que ces moteurs ont une structure simple, ils sont dépourvus d'un système de lubrification complexe qui fournirait de l'huile à chaque partie du moteur à combustion interne. Pour cette raison, de l'huile moteur est ajoutée au carburant. Pour cela, une marque spéciale est utilisée pour les unités à deux temps. Ce matériau doit conserver son pouvoir lubrifiant à des températures élevées et, lorsqu'il est brûlé avec du carburant, il ne doit pas laisser de dépôts de carbone.

Moteur à deux temps dans une voiture

Bien que les moteurs à deux temps n'aient pas trouvé une large application dans les voitures, l'histoire connaît des périodes où de tels moteurs se trouvaient sous le capot de certains camions (!). L'unité de puissance diesel YaAZ en est un exemple.

En 1947, un moteur diesel 7 cylindres en ligne de cette conception a été installé sur les camions de 200 tonnes YaAZ-205 et YaAZ-4. Malgré le poids élevé (environ 800 kg), l'unité avait des vibrations plus faibles que de nombreux moteurs à combustion interne des voitures particulières domestiques. La raison en est que le dispositif de cette modification comprend deux arbres qui tournent de manière synchrone. Ce mécanisme d'équilibrage amortissait la plupart des vibrations du moteur, ce qui effondrerait rapidement la caisse en bois du camion.

Plus de détails sur le fonctionnement des moteurs 2 temps sont décrits dans la vidéo suivante:

2 TACT. Essayons de comprendre ...

Où un moteur à deux temps est-il nécessaire?

Le dispositif d'un moteur à 2 temps est plus simple qu'un analogue à 4 temps, grâce auquel ils sont utilisés dans les industries où le poids et le volume sont plus importants que la consommation de carburant et d'autres paramètres.

Ainsi, ces moteurs sont installés sur des tondeuses à gazon à roues légères et des tondeuses à main pour les jardiniers. Tenir un moteur lourd dans vos mains rend très difficile le travail dans le jardin. Le même concept peut être retracé dans la fabrication des tronçonneuses.

Son efficacité dépend également du poids de l'eau et du transport aérien, les constructeurs font donc des compromis sur une consommation de carburant élevée afin de créer des structures plus légères.

Cependant, les 2-tatniks sont utilisés non seulement dans les avions agricoles et certains types d'avions. Dans les sports auto / moto, le poids est tout aussi important que dans les planeurs ou les tondeuses à gazon. Pour qu'une voiture ou une moto se développe à grande vitesse, les concepteurs, créant de tels véhicules, utilisent des matériaux légers. Les détails des matériaux à partir desquels les carrosseries sont faites sont décrits ici... Pour cette raison, ces moteurs ont un avantage sur les analogues 4 temps lourds et techniquement complexes.

Moteur à deux temps dans une voiture

Voici un petit exemple de l'efficacité d'une modification à deux temps d'un moteur à combustion interne dans le sport. Depuis 1992, certaines motos ont utilisé un moteur japonais Honda NSR4 500 cylindres bicylindre en V dans les courses de motos MottoGP. Avec un volume de 0.5 litre, cette unité développait 200 chevaux et le vilebrequin tournait jusqu'à 14 XNUMX tours par minute.

Le couple est de 106 Nm. atteint déjà à 11.5 mille. La vitesse de pointe qu'un tel enfant était capable de développer était de plus de 320 kilomètres par heure (selon le poids du cavalier). Le poids du moteur lui-même n'était que de 45 kg. Un kilogramme de poids du véhicule représente près d'un cheval et demi. La plupart des voitures de sport envieront ce rapport puissance / poids.

Comparaison des moteurs à deux et quatre temps

La question est pourquoi, alors, une machine ne peut pas avoir une telle unité productive? Premièrement, le deux temps classique est l’unité la plus gaspilleuse de toutes les voitures. La raison en est les particularités de souffler et de remplir le cylindre. Deuxièmement, comme pour les modifications de course comme la Honda NSR500, en raison des hauts régimes, la durée de vie de l'unité est très réduite.

Les avantages d'une unité 2 temps par rapport à un analogue 4 temps comprennent:

  • La capacité de supprimer la puissance d'une révolution du vilebrequin est 1.7 à XNUMX fois plus élevée que celle produite par un moteur classique avec un mécanisme de distribution de gaz. Ce paramètre est plus important pour la technologie marine à basse vitesse et les modèles d'avions à pistons.
  • En raison des caractéristiques de conception du moteur à combustion interne, il a des dimensions et un poids plus petits. Ce paramètre est très important pour les véhicules légers tels que les scooters. Auparavant, de telles unités de puissance (généralement leur volume ne dépassait pas 1.7 litre) étaient installées dans de petites voitures. Dans de telles modifications, le soufflage de la chambre de vilebrequin était prévu. Certains modèles de camions étaient également équipés de moteurs à deux temps. Habituellement, le volume de ces moteurs à combustion interne était d'au moins 4.0 litres. Le soufflage de telles modifications a été réalisé par le type à flux direct.
  • Leurs pièces s'usent moins, car les éléments mobiles, pour obtenir le même effet que dans les analogues à 4 temps, effectuent deux fois moins de mouvements (deux courses sont combinées en une course de piston).
Moteur à deux temps dans une voiture
Moteur 4 temps

Malgré ces avantages, la modification du moteur à deux temps présente des inconvénients importants, à cause desquels il n'est pas encore pratique de l'utiliser dans les voitures. Certains de ces inconvénients:

  • Les modèles de carburateur fonctionnent avec la perte d'une nouvelle charge du VTS pendant la purge de la chambre du cylindre.
  • Dans la version 4 temps, les gaz d'échappement sont plus évacués que dans l'analogue considéré. La raison en est qu'en 2 temps, le piston n'atteint pas le point mort haut lors de la purge, et ce processus n'est assuré que pendant sa petite course. Pour cette raison, une partie du mélange air-carburant pénètre dans le conduit d'échappement et davantage de gaz d'échappement restent dans le cylindre lui-même. Pour réduire la quantité de carburant non brûlé dans l'échappement, les fabricants modernes ont développé des modifications avec un système d'injection, mais même dans ce cas, il est impossible d'éliminer complètement les résidus de combustion du cylindre.
  • Ces moteurs sont plus gourmands en puissance que les versions 4 temps à cylindrée identique.
  • Des turbocompresseurs haute performance sont utilisés pour purger les cylindres des moteurs à injection. Dans de tels moteurs, l'air est consommé une fois et demie à deux fois plus. Pour cette raison, l'installation de filtres à air spéciaux est nécessaire.
  • L'unité 2 temps génère plus de bruit lorsqu'elle atteint le régime maximal.
  • Ils fument plus fort.
  • À bas régime, ils génèrent de fortes vibrations. Il n'y a aucune différence entre les moteurs monocylindres à quatre et deux temps à cet égard.

En ce qui concerne la durabilité des moteurs à deux temps, on pense qu'en raison d'une mauvaise lubrification, ils échouent plus rapidement. Mais, si vous ne prenez pas en compte les unités pour motos sportives (les hauts régimes désactivent rapidement les pièces), alors une règle clé fonctionne en mécanique: plus la conception du mécanisme est simple, plus il durera longtemps.

Les moteurs 4 temps ont un plus grand nombre de petites pièces, en particulier dans le mécanisme de distribution de gaz (pour savoir comment fonctionne le calage des soupapes, lisez ici), qui peut casser à tout moment.

Comme vous pouvez le constater, le développement des moteurs à combustion interne ne s'est pas arrêté jusqu'à présent, alors qui sait quelle percée dans ce domaine sera faite par les ingénieurs. L'émergence d'un nouveau développement du moteur à deux temps laisse espérer que dans un proche avenir, les voitures seront équipées de groupes motopropulseurs plus légers et plus efficaces.

En conclusion, nous suggérons d'examiner une autre modification d'un moteur à deux temps avec des pistons se déplaçant l'un vers l'autre. Certes, cette technologie ne peut pas être qualifiée d'innovante, comme dans la version Hofbauer, car ces moteurs à combustion interne ont commencé à être utilisés dans les années 1930 dans les équipements militaires. Cependant, pour les véhicules légers, de tels moteurs 2 temps n'ont pas encore été utilisés:

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Questions et réponses

Que signifie un moteur 2 temps ? Contrairement à un moteur à 4 temps, toutes les courses sont effectuées en un tour de vilebrequin (deux courses sont effectuées en une seule course de piston). Dans celui-ci, le processus de remplissage du cylindre et de sa ventilation sont combinés.

Comment lubrifier un moteur à deux temps ? Toutes les surfaces internes de frottement du moteur sont lubrifiées par l'huile contenue dans le carburant. Par conséquent, l'huile dans un tel moteur doit être constamment complétée.

Comment fonctionne un moteur 2 temps ? Dans ce moteur à combustion interne, deux temps sont clairement exprimés : la compression (le piston passe au PMH et ferme progressivement d'abord la purge puis la lumière d'échappement) et la course de travail (après l'allumage du BTC, le piston passe au PMB, ouvrant les mêmes ports pour la purge).

Un commentaire

  • Divaguer

    Constructeurs automobiles RIP 2T : Saab, Trabant, Wartburg.
    Le constructeur automobile 2T existe toujours (restaure uniquement les voitures 2T) : Melkus
    Fabricants de motos fabriquant encore des motos 2T : Langen, Maico-Köstler, Vins.

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