Quelle est la différence entre un moteur à quatre temps et un moteur à deux temps ? What is the difference between a four-stroke engine and a two-stroke engine?
Il existe deux principaux types de moteurs à piston : le moteur à quatre temps et le moteur à deux temps. Ces nominations se réfèrent aux nombres de courses qu’effectue le piston durant un cycle.
1 - Le cycle à quatre temps
De nos jours, la plupart des moteurs à piston fonctionnent sur un cycle à quatre temps, c’est-à-dire qu’en un seul cycle, le piston monte et descend quatre fois dans le cylindre. Durant ce cycle, le vilebrequin effectue deux révolutions complètes.
Chaque mouvement du piston entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB) est une « course ». Dans le cycle à quatre temps, il y a donc quatre courses du piston :
a) La course d’admission : La soupape d’admission est ouverte, la soupape d’échappement est fermée et le piston se déplace du sommet du cylindre vers le bas. Une pression négative se crée, forçant le mélange air-carburant à pénétrer dans la chambre de combustion.
There are two main types of piston engines: four‑stroke engines and two‑stroke. They are named for the number of strokes the piston makes in one cycle.
1 - Four‑stroke cycle
Most piston engines today have a four‑stroke cycle. That means that, in one cycle, the piston moves up and down in the cylinder four times, and the crankshaft completes two complete revolutions.
Every time the piston moves between the top dead centre (TDC) and the bottom dead centre (BDC), that’s one “stroke.” The four strokes in this kind of cycle are:
a) Induction stroke: The intake valve is open, and the exhaust valve is closed. The piston moves down from the top of the cylinder, creating negative pressure and pulling the fuel/air mixture into the combustion chamber.
Cette course prend fin lorsque le piston atteint le PMB.
b) La course de compression : Ici, la soupape d’admission ainsi que la soupape d’échappement sont fermées. Le piston remonte et vient compresser le mélange, le rendant plus apte à la combustion.
This stroke ends when the piston reaches the BDC.
b) Compression stroke: With both intake valve and exhaust valve closed, the piston moves upward and compresses the mixture, so it will combust more readily.
Cette course prend fin lorsque le piston atteint le PMH.
c) La course de puissance (ou course motrice) : Les deux soupapes sont toujours fermées. Le mélange, qui est comprimé, est allumé par la bougie d’allumage.
This stroke ends when the piston reaches the TDC.
c) Power stroke (or working stroke): With both valves still closed, the sparkplug ignites the compressed mixture.
L’explosion éjecte le piston vers le bas. La force dont bénéficie le piston est transmise au vilebrequin via la bielle.
The explosion pushes the piston down. This force is transmitted from the piston through the connecting rod to the crankshaft.
Cette course prend fin lorsque le piston atteint le PMB.
d) La course d’échappement : La soupape d’admission reste fermée, mais la soupape d’échappement est ouverte. Le piston, dans sa lancée, remonte en expulsant les gaz hors du cylindre.
This stroke ends when the piston reaches the BDC.
d) Exhaust stroke: The intake valve remains closed, and the exhaust valve is open. The piston’s momentum pushes it back up, pushing the gas out of the cylinder.
Cette course prend fin lorsque le piston atteint le PMH.
This stroke ends when the piston reaches the TDC.
Note : Les explications des courses ci-dessus sont légèrement simplifiées. En réalité, il faut un certain temps aux soupapes pour s’ouvrir et se refermer. Dans le but de maximiser les courses d’admission et d’échappement, les constructeurs les ajustent pour qu’elles s’ouvrent plus tôt (avance de la soupape) et se referment plus tard (retard de la soupape). On parle de chevauchement lorsque les deux soupapes sont ouvertes en même temps.
Par exemple, lors de la course d’admission, la soupape d’admission pourra s’ouvrir 15º plus tôt alors que, pendant la course d’échappement, la soupape d’échappement s’ouvrira 70º plus tôt.
2 - Le cycle à deux temps
Les moteurs utilisant le cycle à deux temps se verront équiper les plus petits aéronefs tels que les aéronefs ultralégers. Comme son nom l’indique, ce moteur complète un cycle lorsque le piston a effectué deux courses.
Sur ce type de moteur, le mélange air-carburant vient directement du carter. Le remplissage du carter, la compression du mélange et l’allumage se font tous les trois lors de la course du piston vers le haut. Puis, lorsque le piston redescend, l’échappement des gaz brûlés et le transfert du mélange dans le cylindre s’effectuent.
Ici, il n’y a pas de soupapes : c’est le piston qui prend le relais en bloquant ou en dégageant trois ouvertures (ou lumières) pendant ses courses dans le cylindre.
Note: The stroke descriptions above are slightly simplified. In reality, valves take a certain amount of time to open and close. To make the most of the induction and exhaust strokes, manufacturers adjust the valve timing so they open earlier (valve lead) and close later (valve lag). Valve overlap is when both valves are open at the same time.
For example, during the induction stroke, the intake valve might open 15º before TDC, and during the exhaust stroke, the exhaust valve might open 70º before BDC.
2 - Two‑stroke cycle
Engines with a two‑stroke cycle are found in a smaller aircraft such as ultralight aircraft. As the name suggests, in these engines the piston completes only two strokes in one cycle.
In a two‑stroke engine, the fuel/air mixture comes directly from the crankcase. During the upward stroke of the piston, the crankcase refills and the mixture is compressed and ignited. Then, when the piston moves downward, the burned gas escapes and the mixture moves into the cylinder.
There are no valves in this engine. The piston is what blocks or opens the three ports as it moves within the cylinder.
La première ouverture se situe dans la chambre de combustion et permet l’évacuation des gaz : c’est la lumière d’échappement (1). La seconde crée un passage entre le carter et la chambre de combustion : c’est la lumière de transfert (2). La troisième, quant à elle, est l’admission venant du carburateur (3).
Note : Dans un même cylindre, il peut y avoir plusieurs lumières d’échappement, plusieurs lumières de transfert, et plusieurs lumières d’admission.
La remontée du piston crée un vide dans le carter. Le mélange air-carburant est alors aspiré par l’ouverture venant du carburateur. Au même moment, le piston obstrue les ouvertures d’échappement et d’admission et comprime le mélange air-carburant. Près du PMH, la bougie enflamme le mélange, occasionnant une augmentation de la pression qui fait redescendre le piston. Ce dernier obstrue alors l’ouverture d’admission venant du carburateur et provoque une augmentation de la pression dans le carter. En descendant davantage, il libère l’ouverture d’échappement, ce qui permet aux gaz brûlés d’évacuer la chambre de combustion. Puis, au PMB, c’est au tour de l’ouverture d’admission d’être libérée : le mélange air-carburant comprimé passe alors du carter à la chambre de combustion.
Note : Dans le moteur à deux temps, l’huile et le carburant doivent préalablement être mélangés dans les proportions spécifiées par le constructeur.
Quand on le compare au moteur à quatre temps, le moteur à deux temps a un rapport poids/puissance plus avantageux, ce qui explique sa popularité chez les aéronefs ultralégers. Cependant, il consomme plus de carburant et d’huile, et a tendance à chauffer plus rapidement.
Pour aller plu loin :
First, the exhaust port (1), located in the combustion chamber, allows the gas to escape. Next, the transfer port (2) opens a passage between the crankcase and the combustion chamber. The third port is the inlet from the carburetor (3).
Note: There may be multiple exhaust ports, transfer ports and inlet ports in a single cylinder.
As the piston rises, it creates a vacuum in the crankcase, which draws the fuel/air mixture through the inlet from the carburetor. At the same time, the piston blocks the exhaust and inlet ports and compresses the fuel/air mixture. Near TDC, the sparkplug ignites the mixture. The resultant increase in pressure moves the piston back downward to block the inlet from the carburetor, increasing the pressure in the crankcase in turn. As the piston moves further down, it uncovers the exhaust port so the burned gas can escape from the combustion chamber. At BDC, the inlet port is uncovered in turn, allowing the compressed fuel/air mixture to move from the crankcase to the combustion chamber.
Note: In a two‑stroke engine, the fuel and oil should be pre‑mixed in the proportions specified by the manufacturer.
Two‑stroke engines are popular in ultralight aircraft because they have a better power-to-weight ratio than four‑stroke engines. However, they use more fuel and oil, and tend to heat up faster.
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