[Technique] Préparation des moteurs 2 temps

Intéressant article sur les transferts, tiré de Planet Jet Racing

PREPARATION DES MOTEURS 2 TEMPS
TECH/ MODIFICATION DES MOTEURS 2 TEMPS

L’idée générale d’un moteur deux temps est, qu’au lieu d’appliquer à chacune des 4 fonctions( admission, compression, puissance et échappement ) un trajet de piston, on « entasse » toutes ces fonctions sur un seul tour de vilebrequin.
Ce genre de «réduction » implique que la phase de puissance se termine plus tôt afin de permettre le processus d’évacuation des gaz ( parfois appelé blow-down et qui est le temps entre l’ouverture de l’échappement et l’ouverture des transferts) et une partie du processus de remplissage avant que le cylindre ne s’arrête au point mort bas, au plus bas de sa descente.
Cela raccourcit non seulement la phase de puissance, mais implique aussi que l’échappement et le remplissage soit aussi court que possible.
Dans les premiers temps de ces moteurs 2 temps, les gens s’inquiétèrent d’avoir une phase de puissance si courte. Parce que les soupapes d’un 4 temps ne s’ouvrent pas avant 125° après le point mort haut, on a très vite pensé qu’il fallait retarder l’ouverture de l’échappement le plus longtemps possible, c’est pourquoi les premiers moteurs ne s’ouvraient pas avant 100°APMH environ. Quand le piston entame sa montée, il ferme d’abord les transferts, laissant l’échappement toujours grand ouvert, ce qui est terrible, toute la charge fraîche que les transferts viennent juste d’injecter dans le cylindre va fuir par l’échappement. Pour éviter ce phénomène les tuners réduisirent l’écart entre l’échappement et les transferts ( blow-down) le plus possible, environ 15°.
Tous ces diagrammes misérablement courts limitèrent ces moteurs à une puissance presque nulle.
Ma première moto 2 temps (125cc) avec ces diagrammes produisait
5 misérables chevaux à 4500Tours ( en comparaison avec les 45 à 50 chevaux à 12500 tours d’une 125 de Grand Prix moderne.
Tout cela changea quand apparurent les échappements Wave reflecting ou « à chambre d’extension » durant les années 50.Avec ces échappements, une contre pression s’exerce lorsque la lumière d’échappement est train de se fermer. de ce fait, il n’y a plus à s’inquiéter d’avoir un diagramme de blow-down long risquant d’entraîner des pertes de charge, en fait un blow-down long devient un avantage :
a) La contre pression n’arrête pas seulement la perte de charge, elle peut aussi repousser le mélange qui s’est accumulé dans la lumière d’échappement.
b) Le cylindre étant mieux rempli, il prend plus de temps à se vider, donc un diagramme plus long améliore aussi la poussée descendante du piston.
Une autre découverte à été qu’étant donné le peu de pression restant dans le cylindre à l’ouverture de l’échappement, on ne risquait plus de perdre de la puissance en ouvrant l’échappement plus tôt
Le vieux mythe qui impliquait la nécessite absolu d’un long temps de puissance étais réfuté, et les tuners commencèrent à augmenter les diagrammes d’ouverture d’échappement de plus en plus.
Comme dans tout ce que fait l’être humain, cela devint une histoire de mode ! Ce qui signifie que si, un peu c’est bien, trop n’est pas forcement nécessaire.
Le diagramme le plus radical qu’il m’ait été donné de voir était aux alentours de 76 APMH, mais la plupart des moteurs de course que j’ai vus ouvraient un peu plus tard ( 80 / 83°)
Cependant tout n’était pas bon dans cette découverte, du fait que toute modification de 2 temps a un effet secondaire. Lorsque l’échappement commence à s’ouvrir, les gaz s’engouffrent par le passage à la vitesse du son. Cette haute vitesse a pour effet de considérablement accélérer l’échauffement de l’écoulement du flux sur le dessus du piston. Plus haut est l’échappement, moins les gaz qui s’engouffrent par l’échappement auront le temps de se détendrent et donc de se refroidir. C’est pourquoi plus haut nous osions remonter le diagramme, plus nous augmentions la température du piston.
En même temps, sachant que le couple moteur grimpe lorsque le ratio de compression augmente, consciencieusement nous rabotions les culasses et jouions avec les squish banbs en espérant que compression n’allait pas rimer avec détonation, la détonation étant une sorte de combustion anormale causée par l’augmentation de chaleur du mélange air/essence.
La cause principale de cette augmentation de température est un piston trop chaud. Plus haute est placée la lumière d’échappement, moins le moteur tolérera d’être comprimé : en cherchant la puissance par ce cette manière nous jouions en fait contre nous-même.
Le premier résultat de ce travail fut une collection de pistons serrés, cassés. A cause de détonations tellement violentes, certains pistons virent leurs segments se dresser dans les lumières d’échappement comme les côtes d’un squelette. D’autres, ramollis, et dilatés, se bloquant dans le cylindre furent poussés et martelés par les bielles et soufflés par l’échappement : ce fût un vrai cirque de l’aluminium.
Mais nous ne voulions pas revenir en arrière vers des diagrammes plus raisonnables car ça n’avait rien d’extrême et par conséquent c’était nul. Comment pouvions-nous donc produire de la puissance de cette manière ? Donne-moi ce satané DREMEL.
Certaines personnes plus sensibles mirent fin au carnage. Ils raisonnèrent de la manière suivante : si un piston chaud entraîne la détonation, un piston moins chaud peut conduire à un moteur qui tolère une compression plus importante sans détoner. deux directions s’ouvraient à nous pour arriver à cela :
La première était de faire de la puissance sans remonter les diagrammes si haut, c’est à dire de substituer la largeur à la hauteur. Faire plus large mais moins haut.
La seconde voie étant de faire un piston avec une couronne plus épaisse permettant de mieux faire circuler la chaleur du dôme vers les parois du cylindre refroidit par l’eau.
Tous ceux qui ont déjà conduit un drag à BONNEVILLE connaissent le bon vieux piège de l’épaisseur du piston. Un piston fin marche bien sur une piste de drag, à cause de son gain de poids et parce qu’il n’a pas le temps de chauffer suffisamment pour casser.
Mais hors de ce contexte, et utilisé sur des kilomètres et des kilomètres, ce genre de piston ( qui fournissent tant de puissance sur 6 secondes )devient suffisamment chaud pour être littéralement transpercé.
Du point de vue du fabricant, la lumière d’échappement la plus facile à réaliser est un gros ovale unique. Malheureusement du point de vue des modifications éventuelles, c’est aussi la pire. Plus large vous faites, plus vous augmentez le risque potentiel d’aspirer, coincer/ ou marteler des débris de segments dans les gorges. C’est pourquoi les lumières divisées ( simples mais séparées verticalement par le milieu) sont devenues courantes dans les moteurs haute performance récents.
Cette séparation verticale est un cauchemar, elle est soumise à beaucoup de chaleur et de plus, difficile à lubrifier, certains percent des trous dans les jupes de piston en espérant que l’huile sera poussée vers cette barrette.
La surface de cette séparation doit être généralement usinée en retrait d’environ 1/100ème de pouce, car sa dilatation tend à serrer le piston, parfois même le contact entre le piston et cette barrette a tendance à retirer de la matière du piston en la déposant dans la gorge du segment. On peut se préserver de cela en chanfreinant le logement du segment d’environ un millimètre ou bien de retirer de la matière susceptible d’être arracher dans cette zone.
La toute dernière forme de lumière est celle en T avec les cotes du T surplombant les transferts principaux. Le but étant de faire un passage extrêmement large pour qu’une plus grande surface soit dévoilée à la fois à chaque millimètre de déplacement du piston.
La partie supérieure d’une lumière d’échappement divisée est généralement horizontale donc la libération des gaz est très rapide, ce qui permet de gagner du temps pour le blow-down et par conséquent de faire une lumière d’échappement encore plus basse. Les lumières multiples ont généralement la forme d'un large trou ovale flanqué d’une paire de lumières annexes, une de chaque coté, placées plus haut au-dessus des transferts principaux, et s’ouvrant au même diagramme que la lumière d’échappement principale. Cela est effectivement identique à un passage en T, mais avec deux séparations au lieu d’une. Le but étant de faire le passage le plus large possible afin qu’il soit le plus réduit possible en hauteur.
Par exemple, un cylindre avec une lumière ovale large nécessite de s’ouvrir à 35 degrés APMH, tandis qu’un cylindre avec une lumière en T super large n’aura besoin de s’ouvrir qu’à 38 ou 40 degrés.
Cette différence peut se traduire par un piston plus froid, ce qui permettra de pousser un peu la compression, ce qui aboutit en définitive à un gain de puissance utile.
Chaque fois que vous faites une lumière d’échappement surplombant le transfert principal, vous avez de petites zones de cylindre avec des gaz chauds d’un côté et de la charge fraîche de l’autre, cette différence de température entraîne un important stress thermique avec pour résultat le plus fréquent, une casse du cylindre.
Ok, si vous voulez vivre sur le fil, il faut accepter de tomber de temps à autre !

EFFET D’ECHELLE

Lorsqu’un cylindre est destiné à de longues course de pistons, son volume augmente plus vite que sa surface, cela semble vouloir signifier que dans un cylindre plus grand, la surface des passages apparaît insuffisante, mais il y a un facteur temps qui pousse les choses dans l’autre sens. Oui, la surface des lumières diminue par rapport à l’augmentation du volume du cylindre, mais les gros moteurs sont limités en régime du fait de leur longue course, de ce fait, leurs lumières qui semblent plus petites en proportion sont ouvertes plus longtemps, ce qui compense.
Le résultat est que la taille des passages ( en rapport avec l’alésage et la course ) et les diagrammes ne varient pas vraiment lorsque l’on augmente la taille du cylindre.

TRANSFERTS

L’espace entre transferts sur les moteurs de série est très large ? Cela afin de rendre la fabrication et le moulage plus facile. Lorsque l’on modifie un moteur pour qu’il fonctionne à de régime plus élevé, il est nécessaire d’augmenter la taille des transferts. Si vous n’augmentez pas le régime maximum, seul sera nécessaire, le contrôle de la parfaite égalité des hauteurs de chaque lumière par paire, droite et gauche, et bien sûr il faudra s’assurer de l’absence de stalactites ou de défauts dans les conduits. Si vous ne devez faire qu’une chose sur vos transferts, ce doit être cela.

UN PEU PLUS

Comment savoir si vous avez besoin de plus de surface de transferts ?
Tout d’abord, il est normal d’augmenter la surface si le régime maximum a été augmenté. Deuxièmement, vous pouvez consulter les différents logiciels de tuning 2 temps ( comme TOM TURNER SOFTWARE )
Troisièmement, Vous pouvez demander au Grand Sorcier qui :
(A)Connaîtra le mieux votre type de moteur, (b) sera disposé à vous divulguer ce qu’il sait.
Comme pour l’échappement, vous avez le choix entre augmenter la hauteur ou la largeur, si l’on se base sur l’intérêt d’avoir les lumières d’échappement le plus bas possible, on peut parier sur la nécessite qu’il en soit de même pour les transferts, c’est pourquoi jetez-vous là-dessus avec votre coûteux outil de coupe à angle droit pour grignoter joyeusement le métal, et élargir les transferts en diminuant l’espace qui les sépare les uns des autres.
Jusqu’ou peut-on aller ? Sur un cylindre de Moto GP avec un alésage de 54 mm l’espace entre transferts est d’environ 1mm, mais dans un cylindre plus gros surtout s’il est chemisé, il faut au moins doubler cette valeur.
Bien qu’il ait souvent un assez large espace de part et d’autre, entre la lumière d’échappement et le transfert principal, dans les moteurs modifiés cet espace peut être considérablement réduit par l’élargissement des transferts. Rien n’est sacré, et la seule vérité est celle du chrono ou du banc. Si vous ne parvenez pas à la surface voulue, il vous faudra aller vers le haut. Si c’est le cas ? Souvenez-vous que si remonter une lumière fait en même temps augmenter sa surface mais aussi son temps d’ouverture. Et donc que les deux améliore le flux.
C’est pourquoi un demi-millimètre ou un millimètre peut avoir un effet plus important que vous le pensiez.

ORIENTATION DES TRANSFERTS

Si vous pouviez couper votre cylindre à angle droit, par rapport à son axe à la hauteur du milieu des transferts, il vous apparaîtrait que les transferts principaux sont backflowed (dirigés vers l’arrière), qu’ils ne sont pas dirigés droit l’un vers l’autre, mais plutôt que chacun est dirigé vers l’arrière en direction de la paroi du cylindre opposé à l’échappement sous un angle de 35 à 45 degrés. Cela a pour but de détourner le flux du transfert principal de la direction de la lumière d’échappement, mais surtout de laisser de la place pour le flux provenant des transferts secondaires. En général, plus on recherche la performance à bas Régime et l’économie de carburant et plus l’angle doit être rentrant, disons 45° plutôt que 30 ou 35. Notez aussi que plus l’angle est rentrant moins la largeur du flux est grande.
Les boosters sont des passages directement opposés a la lumière d’échappement et sont orientés de 45/60° vers le haut par rapport à l’horizontale.

ANGLES DE PLAFOND DES TRANSFERTS

Par angle de plafond, je veux dire l’angle que forme le haut de la lumière vers l’intérieur du cylindre et l’horizontale. De ce fait un passage avec 0° aura tendance à produire un jet qui arrive à plat dans le cylindre, parallèle à la surface du piston. Dans le but de guider le flux sur le piston et pour s’assurer qu’il s’y accroche, les transferts principaux ont parfois des angles négatifs, et ce, pour tenter de pousser le flux légèrement vers le bas, vers le piston.
Aux alentours de 1970, il était normal de trouver des transferts principaux à 0° ou d’angle légèrement négatif et les secondaires avec un angle prononcé vers le haut de 30 à50°. On pensait à l’époque que cela donnait une meilleure direction au flux, le guidant vers le milieu de la paroi opposée à l’échappement, puis vers la culasse et ensuite après avoir changé de direction dans les dômes vers la paroi cote échappement. Le problème avec cela, c’est que ça marchait trop bien : Le mélange arrivant à trop grande vitesse et guidé dans cette direction le flux bouclant son tour trop vite et disparaissant dans l’échappement.
A cause de cela, la bande de régime ou les flux de mélange sont presque totalement bloqués dans le cylindre est très étroite, au-dessus et en dessous de cette zone, une partie du flux reste bloqué dans les carters, et l’autre partie s’est déjà enfuie par la lumière d’échappement.
Ensuite l’angle des secondaires a été ramené à presque 0°, avec à la clé une amélioration du couple et un gain en largeur de la plage de régime où le couple est important.
Je ne sais pas pourquoi ça marche, mais je suppose que ces angles 0
Obligent les différents flux à entrer en collision, ce qui leur fait perdre de la vitesse, avant de commencer leur ascension le long de la paroi opposée à l’échappement du cylindre ; Avec moins de vitesse la boucle s’effectue moins vite vers l’echappement et donc il y a plus de charge fraîche dans le cylindre, cela signifie donc une plage de puissance plus large. Lorsque l’on combine cela avec une orientation des transferts secondaires vers l’échappement le flux des 4 transferts se heurtent de plein fouet vers la partie arrière du centre du piston. Il y a peut – être quelque part un gourou de la mécanique des fluides qui sait réellement pourquoi ce truc marche, moi tout ce que je peux faire c’est supposer. Un a un tous les constructeurs ont adopté cette configuration des transferts arrière à angle 0.

LA VIE N’EST PAS TOUJOURS SI SIMPLE

L’angle 0, c’est un peu comme orienter deux jets d’eau l’un vers l’autre, les éclaboussures vont dans tous les sens, mais si l’angle de collision varie juste un peu la plus grande partie de l’eau partira dans la direction de l’angle. J’ai fait une sacrée quantité de schémas de flux de cylindre de2 temps ( a tel point que ma vie me semble plus longue ), dans les cylindres à angle 0 j’ai trouve beaucoup d’asymétrie, au lieu d’un dessin de flux bien centré, le flux est décalé d’un coté ou de l’autre.
Je me suis demande à l’époque si ce que j’avais vu été réel ou si c’était le résultat des conditions de tests, le fait que les fabricants aient fait marche arrière, en utilisant des angles plus grands que 0°, me porte à penser que j’avais raison. De combien sont ces angles ? 5 ou 10°.

Il y a encore quelqu’un ? Pour les courageux, je peux vous en promettre un peu plus sur le sujet dans le futur, tout n’est pas encore dit sur les transferts.

Marc !
Crois tu que notre ingénieur, Stef, va lire tout ça ?
Ou, plutôt, va-t'il savoir lire tout ça et comprendre ce qu'il aura lu ?!?!?!?!

Steph n'a pas besoin de ça...

Il est largement au-dessus de tout ça mais c'est toujours intéressant à parcourir en diagonale...

Et il n'y a pas que lui sur le forum! Heureusement!



Allez hop, quelques photos de cylindres standarts!

Honda 250 RS

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d ou tu sort c photos? 250 ou veille rs125?

RS 250 donc deux cylindres de 125 cc...

Bonsoir MR Marc .
Je voulais repondre à ton explication magistrale concernant la preparation d'un 2temps.
SOCRATE detestait les sophistes.
Sans pretention je vais tenter d'argumenter mes propos sur ton analyse.
Aujourd'hui le 2temps a evolue autour de:
Problemes ecologiques:utilisation du sans plomb et diminuer les nuisances sonores.
Problemes techniques:utilisation de l'electronique et l'utilisation de valves.
Dans cette recherche optimum de la performance la theorie ne suffit plus.
Pourquoi?
Nous travaillons avec une conception moteur,le 2 temps,qui n'est plus aujourd'hui dans son fonctionnement initiale.
Son developpement à ete ralenti par l'expansion du 4 temps moins complexe.
Cepandant beaucoup de firmes developpent des 2 temps à injection moins poluant,moins bruyant.
Sans pretention, notre experience affirme que la pratique est primordial.
En effet cette recherche permanente vers la performence se nourrit des theories basiques du fonctionnement d'un 2 temps mais
nous devons nous adapter aux differentes evolutions.
Or ces evolutions ont ete realisees par des privees sans finances.
C'est pourquoi nous sommes toujours sur le fil du rasoir,le manque de finances dans la recherche et le developpement,ont provoques la naissance de multitudes moteurs 2temps performants sans un vrai cahier des charges sur son utilisation.
La conception de ses moteurs a ete realise en majorite de facon marginale et demande à ces utlisateurs une adaptation et une recherche permanente.
Des lors la pratique a depasse la theorie creant par la meme occasion un grand nombre de sorciers dans la preparation d'un 2temps.
En plus chaque sorcier prepare sa soupe avec son propre materiel et experience.
Tout ces createurs ouvrent de nouvelles perspectives et nous eloignent d'avantage de la theorie.
MR SERGE sachez que STEPHANE compendra les infos de MR MARC.
Surtout n'oublier pas que les ressemblances font peur alors ont cherche des differences.
Je vous quitte en esperant que vous aillez compris mon message.
TOUT CHANGE MAIS TOUT REVIENS ET LE SUCCES EST LIE AU TRAVAIL DE NE JAMAIS OUBLIER.
FIDELE A NOTRE TRAVAIL DEPUIS TOUJOURS NOUS ESPERONS REUSSIR UN JOUR?

Alors là, moi je dis RESPECT!

kdvtc a écrit:

MR SERGE sachez que STEPHANE compendra les infos de MR MARC.

Mais je n'en ai jamais douté mon ptit Karim !!!!!!!
J'essayais de faire venir notre Stef sur la pente taquinerie, il n'a pas mordu à l'ameçon.
Mais je t'embrasse quand même

J'allais oublié, je suis comme Marc, je dit : respect

Surtout que c'est pondu à 3h du mat....

Marc a écrit:

Surtout que c'est pondu à 3h du mat....

boulot oblige

Non, je parlais de la réponse de Mr K!

Mr K écrit des essais philsophiques à 3h du mat...

C'est pour ça que c'est le boss!

ET BIEN OUI LES GARS. C EST çA LE VTC ." il n'a pas mordu à l'ameçon"ON PéCHE PAS LE GARDONS AVEC UN HAMEçON A REQUIN ET VIS VERSA...

svtce a écrit:

ET BIEN OUI LES GARS. C EST çA LE VTC ." il n'a pas mordu à l'ameçon"ON PéCHE PAS LE GARDONS AVEC UN HAMEçON A REQUIN ET VIS VERSA...

T relou !!!!
j'voulais t'énerver un ptit peu !
j'ai pas réussi sur ce coup là mais j'y arriverais

Marc a écrit:

Non, je parlais de la réponse de Mr K!
Mr K écrit des essais philsophiques à 3h du mat...
C'est pour ça que c'est le boss!

boulot oblige, car peu pas dormir ce we le Boss, il doit allé parler dans le poste

intéressent ce topic

l'évolution passe forcement par l'étude pratique des modèles théoriques

les dernières évolutions sont dues à l'électronique et la métrologie

la fabrication mécanique a aussi évoluée grâce à l'électronique

aussi lorsque qu'il existera des capteurs de pression de température encore plus sensibles et rapides qui permettront de mesurer en temps réel ce qui ce passe dans un moteur (enfin presque)

on arrivera sans doute a améliorer encore les rendements (thermiques et volumétriques) afin de se rapprocher ,encore plus, du cycle thermodynamique idéal

Juste une question de néophyte...

L'injection est interdite sur les 2temps de courses?

moi je c l'énerver stef mdr

et pour l'injection sur les 2temps non se n'est pa interdit il y en a en GP sur KTM

T'es sûr de ton coup, là?

Je ne trouve aucune info... à part un Keihin de 39...

il n'y a pas les deux sur le ktm??? conventionnel pour les bas et moyen régimes puis injection pour les hauts???

pour les angles verticaux, apparement entre 7 et 12° oui il y a gagner...si mr piston est en rapport, de même pour certaine côte culasse. enfin comme d'hab un moteur c'est un tout. :|

tres intéressant comme topic j'ai une question a se qui parrait en gp ont joue sur le coefficient de dilatation des pièces afin de savoir qu'oi mettre comme jeu dans les pièces interne es vrai ? si oui ont prend en compte qu'oi la variation de la température ambiante donc moteur froids et la température de fonctionnement? j'espere ne pas posé une question trop indiscret merci d'avance de vos reponse

cordialement pierre

oui les katoches d'usine ont un injecteur (interview de bartol dans un canard américain si je me rappelle bien)
injecteur situé dans le carter / ils ont inauguré ce truc car Stoner faisait prendre trop de tours aux rétrogradages et ca explosait le vilo.
bien sur, une fois greffé l'injecteur, autant l'utiliser pour d'autres fonctions que celle-ci !

pour l'histoire des dilatations, ben c'est comme n'importe quel mécanisme :
dès la conception il faut prendre en compte les différentes contraintes :idea:
donc, en effet, les jeux a chaud ne seront pas les mêmes qu'a froid.

de toute maniere avec leur 4 temps ils trichent obliger de doubler la cylindré et de faire des boites a air sous presion (il y en a aussi sur les deux temps ) il fut un temps ou certaines audi avaient des trois cylindres 2 temps avec une soupape a l'echappement peut etre un turbo je sais plus
tant que j'y suis le moteur rotatif je le trouve plus pres d'un moteur 2 temps que 4 temps