Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le moteur 2 temps léger est utilisé dans les outils portables de jardinage, les 2-roues, les hors-bords marins et l’aviation légère. Par rapport à son homologue 4 temps, sa fréquence de combustion double lui offre des avantages inhérents de poids, compacité et puissance spécifique. Cet article montre aussi comment le moteur 2 temps à carburateur a évolué vers une nouvelle génération de moteurs 2 temps à injection directe de carburant pour fortement réduire ses émissions polluantes et améliorer son rendement. Le futur moteur 2 temps léger doit poursuivre son évolution vers un fonctionnement sans émissions polluantes et neutre en carbone pour répondre aux défis essentiels de l’urgence climatique.
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The small 2-stroke engine is used in portable garden equipment, 2-wheelers, marine outboards and light aviation. Compared to its 4-stroke counterpart, its double combustion frequency gives it inherent advantages in weight, compactness and specific power. This article shows how the carbureted 2-stroke engine has evolved into a new generation of 2-stroke engines with direct fuel injection to greatly reduce its polluting emissions and improve its efficiency. The future small 2-stroke engine must continue its evolution towards a zero emission and carbon neutral operation to meet the essential challenges of the climate emergency.
Auteur(s)
-
Pierre DURET : Président, DI2S Consulting & Training, Sartrouville, France - Professeur affilié, IFP School
INTRODUCTION
Le moteur 2 temps a été inventé en 1881 par l'Anglais Dugald Clerk. La version plus actuelle de ce type de moteur, dite à « carter pompe » et à lumières, a été conçue dix ans plus tard par un autre Anglais Joseph Day.
Le moteur 2 temps a jusqu'à présent été utilisé pour des applications permettant de bénéficier de sa puissance spécifique plus élevée que celle du moteur 4 temps.
Cet article est consacré aux domaines des moteurs 2 temps dit « légers ». Il s'agit des applications nécessitant des moteurs compacts et légers, et à allumage commandé (utilisant donc des carburants de type essence) : depuis les tous petits moteurs de modélisme (à partir de 2 cm3 de cylindrée), en passant par les petits groupes électrogènes, les outils portables (tronçonneuses, débroussailleuses…), les 2 et 3 roues, les scooters de neige, les moteurs hors-bord marins (qui peuvent atteindre des cylindrées de taille automobile).
Durant les années 1990, une nouvelle génération de moteurs 2 temps à injection directe essence a été développée et a satisfait progressivement à des exigences environnementales croissantes en termes de réduction des émissions de polluants. Des progrès associés significatifs en termes de rendement en ont aussi résulté.
En 2021, le moteur 2 temps léger de nouvelle génération reste donc majoritairement présent sur des marchés où ses avantages sont indéniables face à son concurrent 4 temps comme celui des outils portables, des scooters de neige, des drones tactiques. Il est également majoritairement présent dans l’autre extrémité de la gamme des moteurs thermiques, celle des moteurs lourds et en particulier des gros moteurs 2 temps marins, qui n’est pas traitée dans cet article et qui fait l’objet d’articles complémentaires « Moteur 2 temps lourd – Domaines d’application et caractères spécifiques structurels » [BM 2 653] et « Moteur 2 temps lourd – Caractères spécifiques des systèmes auxiliaires » [BM 2 654].
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
2-stroke engine | direct injection | lightness | compactness | specific power
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusions : quel avenir pour le moteur 2 temps léger ?3. Évolutions récentes et domaines d’application
3.1 Technologies clés pour l’avenir du moteur 2 temps
Les technologies pour remédier aux deux principaux défauts du moteur 2 temps existent depuis la fin des années 1990 – début des années 2000. Elles ont fait l'objet d'investigations et de développements approfondis depuis les années 1980 et jusqu'au début des années 1990, où la communauté scientifique a même envisagé que les avantages de principe du 2 temps pourraient à un tournant lui permettre de concurrencer le moteur 4 temps, voire même de révolutionner l'automobile ! Les avancées suivantes ont finalement été introduites, souvent avec succès, dans les applications de moteurs 2 temps hors automobile :
-
la combustion CAI (Controlled Auto Ignition) pour le contrôle des émissions de NOx (oxydes d'azote), l'amélioration de la consommation, des émissions d'hydrocarbures et de la stabilité de combustion à faible charge avec la technologie de combustion AR (Activated Radicals) développée par Ishibashi comme exemple d'application industrielle ...
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Évolutions récentes et domaines d’application
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BLAIR (G.P.) - The Basic Design of Two-Stroke Engines. - SAE R-104 (1990).
-
(2) - HEYWOOD (J.B.), SHER (E.) - The Two-Stroke Cycle Engine : Its Development, Operation, and Design. - Published by Taylor & Francis (1999).
-
(3) - ISHIBASHI (Y.), TSUSHIMA (Y.) - A Trial for Stabilizing Combustion in Two-Stroke Engines at Part Throttle Operation. - In Duret P, A New Generation of Two-Stroke Engines for the Future ?, IFP International Seminar, France, Editions Technip (1993).
-
(4) - DURET (P.), ÉCOMARD (A.), AUDINET (M.) - A New Two-Stroke Engine with Compressed Air Assisted Fuel Injection for High Efficiency Low Emissions Application. - SAE Paper 880176.
-
(5) - DURET (P.), MOREAU (J.-F.) - Reduction of Pollutant Emissions of the IAPAC Two-Stroke Engine with Compressed Air Assisted Fuel Injection. - SAE Paper 900801.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Outils portables :
Stihl : 2-MIX technology https://www.stihl.com/2-mix-technology-economical-and-with-good-lugging-power.aspx
2 roues :
KTM : 2 temps TPI (injection semi-directe dans les transferts) https://www.ktm.com/fr-fr/models/mx/2-temps/ktm-250-sx-2023.html
Husqvarna : 2 temps TPI https://www.husqvarna-motorcycles.com/fr-fr/models/enduro/2-temps/te-300i-rockstaredition2022.html
Hors-bord :
Mercury Marine : 200 Jet USA (injection directe Optimax – Orbital) https://www.mercurymarine.com/en/us/engines/outboard/jet/200-hp/
Evinrude E-TEC G2 (commercialisation arrêtée en 2020) https://www.evinrude.com/fr-FR/e-tec-g2.html
Scooters de neige :
BRP : ski-doo Rotax 850 E-TEC Turbo https://www.ski-doo.com/us/en/ski-doo-feeling/technologies/rotax-engines/850-etec-turbo.html...
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