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Tout comme celui à quatre temps, le moteur à deux temps a connu, en un siècle, des évolutions considérables. Le premier modèle et le plus primitif était celui à trois lumières, pour l'admission, l'échappement et le transfert, ce dernier utilisant un déflecteur sur le piston pour guider les gaz à leur entrée dans le cylindre. Il a été employé pendant des années mais a toujours souffert d'un problème de distorsion du piston dû à la dissymétrie de sa calotte.
Ce problème a été partiellement résolu dans les années 1920, avec l'arrivée des pistons plats et du balayage en boucle. Avec ce système, le piston restait toujours plus chaud côté échappement que côté admission, une amélioration notable, en dépit de la distorsion toujours présente. Souvent appelé type à admission par piston, ce système est aujourd'hui encore utilisé sur certaines machines.
Le système à double piston ou monocylindre séparé a tenté, lui aussi, de résoudre le problème de distorsion du piston. Il utilisait deux longs pistons de faible diamètre à chambre de combustion commune, l'un chargé des lumières d'admission et d'échappement, l'autre des lumières de transfert. Le mélange d'air et de carburant entrait dans un cylindre par les transferts et repoussait les gaz brûlés au passage vers la lumière d'échappement de l'autre. Mais les problèmes de distribution de la chaleur et de distorsion subsistaient ; le rendement thermique, inférieur à celui d'un monocylindre conventionnel,annihilait les gains obtenus à charge partielle.
Il faut attendre l'après-guerre pour voir les premiers vrais progrès.
Les transferts multiples n'étaient pas une nouveauté, mais l'idée est désormais de les utiliser de chaque côté du cylindre pour des tâches différentes. Leurs dimensions et leurs angles sont adaptés à chaque tâche : le premier moteur à cinq lumières venait de naître. Lui succède ensuite le modèle à sept lumières, avec un clapet à l'admission et une lumière d'admission directe dans le cylindre, suivi d'autres modèles, avec des clapets ouvrant directement dans le carter et plusieurs cylindres, qui permettront d'obtenir les puissances incroyables des machines de hautes performances d'aujourd'hui.
Actuellement, c'est une admission rotative ou une combinaison de clapets à l'admission et à 'échappement qui est privilégiée. Aprilia a ainsi utilisé une admission rotative et des clapets d'admission à commande électronique sur sa gamme de moteurs de course 125, 250 et 500 cm3, la série RS de motos de sport de hautes performances préférant une combinaison de clapets à l'admission et de clapets à l'échappement à commande électronique.
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