Les cycles à 2 et 4 temps
des moteurs à explosion…
Sommaire :
Le cycle à quatre temps
essence (cycle de Beau de Rochas) :
Le
cycle à quatre temps diesel (cycle de Diesel) :
Le cycle à quatre temps essence (cycle de Beau de Rochas) :
C’est le type de moteur que l’on retrouve sur toutes les voitures actuelles… Ces moteurs ne sont alimentés qu’en essence. L’huile est contenue dans un circuit fermé indépendant et ne contribue qu’à la lubrification du moteur, pas à son alimentation.
Les quatre temps :
1) Admission :
Ø La soupape d'admission s'ouvre ;
Ø Le piston descend jusqu'au point mort bas en créant un phénomène de dépression qui attire le mélange air/carburant dans le cylindre ;
Ø La soupape d'échappement est fermée.
2) Compression : 
Ø Les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées ;
Ø Le piston remonte ;
Ø Le mélange air/carburant est compressé.
3) Explosion/temps moteur : 
Ø Le piston atteint son point mort haut ;
Ø La bougie fournit une étincelle ;
Ø Cela provoque une explosion qui repousse le piston vers le bas en créant une force motrice.
4) Echappement : 
Ø La soupape d'échappement s'ouvre ;
Ø Le piston remonte de son point mort bas ;
Ø Les gaz brûlés sont poussés en dehors du cylindre.
Le mouvement alternatif des pistons est transporté vers le vilebrequin par la bielle.
Il est transformé en mouvement rotatif et envoyé aux roues motrices par la transmission.
=> Donc la voiture roule (CQFD) !
Animation :
Le cycle à quatre temps diesel (cycle de Diesel) :
Il s’agit exactement de la même chose que le cycle à quatre temps essence, mis à part que la bougie n’existe pas sur un moteur diesel.
En effet, ce moteur fonctionne sur le principe de l’auto-explosion du mélange gazole/air. Porté à une température et une pression élevées, ce mélange (dans les proportions stœchiométriques) explose sans avoir besoin de l’aide de la bougie.
Toutefois, lorsque le moteur est froid (phase de démarrage), on emploie des « bougies de préchauffage ». Ces éléments ne sont que des résistances qui rougissent et réchauffent le mélange air/gazole froid pour lancer la première série d’auto-explosions. Car une fois le cycle débuté, il poursuit son bonhomme de chemin tout seul… Pour l’arrêter, on utilise une électrovanne de stop qui coupe l’arrivée du mélange dans la chambre de combustion.
Le mélange air/gazole nécessitant de fortes pressions pour détonner, ceci expliquer le pourquoi du très fort taux de compression rencontré sur les moteurs diesel.
Ce type de moteur est lubrifié par un mélange Essence/huile.
Des moteurs faciles à construire, peu encombrants, puissants et agréables ! Vous me direz pourquoi ne trouve-t-on que des quatre temps sur le marché ?
Parce que les moteurs deux temps consomment énormément d'énergie et ne sont pas spécialement écologiques… Souvenez-vous de la Trabant !
Aujourd'hui les voitures fonctionnent quasiment toutes avec des moteurs à 4 temps et les motos et scooters suivent le même chemin.
Les deux temps :
Ce processus ne nécessite qu'un tour moteur contre deux pour
le cycle à quatre temps.
1) Montée du piston : 
Ø Le mélange rentre dans le carter ;
Ø Le cylindre compresse le mélange.
2) Descente du piston : 
Ø L'explosion repousse le piston ;
Ø Les gaz brûlés sont balayés par l'arrivée de gaz frais.
Animation :
Il s’agit d’un type rarissime de moteur du fait de sa très haute technicité (assemblages et usinages extrêmement précis).
Ces moteurs sont basés sur le cycle à quatre temps (admission, compression, explosion/détente et échappement). Toutefois, il n’existe pas de pièces mobiles telles que je les aie décrites ci-dessus… Le vilebrequin est constitué d’un axe où est emmanché le piston avec une forme triangulaire.
Les premières applications de série automobile du moteur rotatif ont été la Citroën GS bi-rotor Wankel. A l’heure actuelle, l’ensemble des constructeurs automobiles a abandonné cette technologie, mis à part Mazda qui signe et persiste avec la famille des coupés Mazda RX (RX-7 et désormais RX-8)…
Description du moteur rotatif :
Si Felix Wankel est, à juste titre l'inventeur du moteur à piston rotatif, en fait le principe est très ancien, il puise son idée dans la pompe à eau Ramelli inventée en 1588.
Le moteur rotatif reste assez simple de conception. Partant du cycle quatre temps, et du concept qu'un moteur classique transforme un mouvement linéaire alternatif en mouvement rotatif. Felix Wankel eut l'idée de construire un moteur créant directement un mouvement de rotation de manière "naturelle".
A: Stator
B: Rotor
C: Arbre Excentrique
D: Bougie
E: Admission
F: Echappement
Ø Un piston triangulaire (B) divise l'espace du stator en trois chambre tournantes ;
Ø Chacune des trois chambres a un volume variable, où s'accomplissent trois cycles de 4 temps ;
Ø On a une phase active pour chaque tour du rotor ;
Ø A l'instar du moteur deux temps, le moteur rotatif n'utilise pas de soupapes, mais des "lumières" (E et F).
De la sorte, le volume délimité par les sommets du triangle et le carter varie d'un maximum (en fin d'admission, et fin de l'échappement ) en un minimum (explosion, compression).
L 'avantage du moteur est son nombre réduit de pièces, et l'absence de mouvement alternatif.
L'inconvénient est la forme allongée de la chambre de combustion (mauvais rendement thermodynamique), la difficulté de concevoir des segments efficaces, le fait que l'explosion se produise toujours au même endroit du rotor.
Le graissage est obligatoirement assuré par le mélange carburé et complique le problème de la pollution. Le moteur est graissé comme un deux temps à mélange automatique, via injection d'huile en aval de la lumière d'injection.
Fonctionnement d'un moteur rotatif :
Le piston rotatif est de forme triangulaire.
Les trois arêtes du piston créent, par leur positions trois chambres de combustions distinctes. A, B et C.
Le volume de la chambre de combustion réduit ou augmente selon sa rotation autour de l'arbre excentrique.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
1- La chambre A entre dans une phase d'admission du mélange air/carburant. (Fig.1 à 4) ;
2- La chambre B comprime les gaz (fig.1 et 2) jusqu'à l'explosion (fig.3). Puis amorce sa rotation (fig.4) ;
3- La chambre C transforme l'explosion en énergie (fig.1). Puis expulse les gaz brûlés.
Chacune des trois chambres de combustion effectue un cycle de quatre temps. Donc en une rotation totale de 360°. Le piston (rotor) a exécuté trois cycles de quatre temps, ainsi que trois rotations de l'arbre excentrique.
Les avantages du moteur rotatif :
Ø Le silence : ce moteur n'ayant aucune pièce en mouvement alternatif, son équilibrage est excellent, ce qui lui assure un fonctionnement privé de vibrations, d'où une réduction considérable du niveau sonore, à l'intérieur du véhicule, jusqu'aux vitesses de rotation les plus élevées ;
Ø L'écoulement des gaz : le cycle à quatre temps est obtenu sans organes de distribution (soupapes, ressorts, culbuteurs, tiges de culbuteur, poussoir, arbre à cames). L'écoulement des gaz, non laminé par le travail d'une soupape, s'effectue, contrairement à ce qui se passe sur un moteur classique, selon un mouvement continu, sons retour sur lui. même, ni changement de sens ;
Ø La souplesse: les propriétés, énumérées ci-dessus, liées à l'excellent équilibrage du rotor, donnent à ce moteur une grande douceur de fonctionnement du régime de ralenti jusqu'au rupteur ;
Ø Niveaux de puissance très élevés en regard de la cylindrée sans atteinte à la fiabilité sur les voitures modernes (Mazda revendique 250 chevaux sur un bi-rotor + turbo de « seulement » 850 cm3 ! A comparer avec les meilleurs moteurs quatre temps qui revendiquent au mieux 120 chevaux au litre !)…
Les inconvénients du moteur rotatif :
Ø Précision d’usinage extrêmement précise, grande précision des étanchéités internes au moteur (joints racleurs pouvant épouser de grandes différences de hauteurs) ;
Ø Le frein moteur est pratiquement inexistant ;
Ø Moteurs gourmands en carburant…
Animation :
Ou,