Les moteurs 2 temps de compétition
par Cédric Geffroy

3,5 cm3 Novarossi (1/8)	22 cm3 Zenoah (1/5)

On a tous été un jour débutant, avec évidemment, beaucoup de question et d'admiration envers nos petits moteurs de compet'. Cet article devrait permettre aux débutants de mieux comprendre le fonctionnement de nos micro-moteurs. Nous n’allons pas commencer tout de suite par le fonctionnement. Les choses seront traitées au fur et à mesure, de sorte que personne ne se perd en cours de route…

C’est parti, suivez le guide !

1. Le principe du 2 temps

2. Les éléments d’un moteur

3. Le principe bielle manivelle

4. Le principe d’admission de Zimmermann

5. Le cycle du moteur 2 temps

6. Les transferts

7. L’échappement

1. Le principe du 2 temps

Les moteurs 2 temps possèdent moins de pièces en mouvement que les 4 temps équipant nos voitures à l’échelle 1. Pas besoin de soupapes ni autre arbre à cames car l’admission et l’échappement se font différement. Néanmoins, les quatres phases du moteur à 4 temps (admission, compression, explosion, échappement) se retrouvent dans le moteur à 2 temps. En fait, le moteur à 2 temps effectue ces quatre phases en une seule révolution, contre deux pour le 4 temps.

2.a Eléments d’un moteur à 2 temps de type 3.5 cm³ (ici RB C5 Rody)

2.b Eléments d’un moteur à 2 temps de type 22 cm³ (ici Zenoah )

Carburateur à membranes	Embiellage (vilbroquin + bièle + piston)

3. Principe bielle manivelle

Ce système a été imaginé dès la fin du XV^ème siècle, et fut repris dans de nombreuses machines. Cette chaine cinématique permet de transformer un mouvement rotatif en une translation et inversement.

4. Principe d’admission de Zimmermann

Dans les moteurs 2 temps il y a trois grand systèmes d’admission. L’admission par la jupe du piston, l’admission à clapet, et l’admission par valve rotative (valve de Zimmermann). C’est ce dernier qui est utilisé pour nos micro-moteurs : le mélange air/carburant rentre par le creux du vilebrequin comme schématisé ci-dessous :

Vilebrequin du RB C5 Rody

Lors de ce cycle complet, vous comprendrez (je l’espère) ce que veut dire « carter pompe ».

Phase 1 : Le piston monte comprimer le mélange air/carburant. Sa montée provoque une dépression dans le carter qui aspire ainsi le nouveau mélange par le creux du vilebrequin (ouvert à ce moment là), d’où l’expression carter pompe. Ce mélange servira pour le tour suivant.

Phase 2 : Le piston atteint le PMH (point mort haut). Le mélange suffisamment comprimé dans la chambre de combustion est emflammé par la bougie incandescente. L’explosion va pousser le piston vers le bas.

Phase 3 : Lors de sa descente, la première ouverture que le piston rencontre c’est la lumière d’échappement. Celle ci est logiquement toujours plus haute que les lumières de transfert. Sa descente crée une compression du nouveau mélange dans le carter (le vilebrequin ayant tourné, l’admission s’est fermée : ça peut plus sortir par le côté carburateur !).

Phase 4 : Au PMB (point mort bas), les transferts sont alors ouverts en grand et le nouveau mélange passe au dessus du piston grâce à cette compression.

Et on recommence !

6. Les transferts et le Dr Schnürle

Vous avez sans doute remarqué sur les schémas précédent que pour arriver au dessus du piston, le mélange passe par des canaux dessinés sur les côtés : il s’agit des fameux transferts !

Les voici plus en détails :

Sur cette coupe d’un nova race, on s’apperçoit que les transferts sont creusés dans le carter (moulés en réalité…) et que des trous dans la chemise permettent au mélange de passer.

Les transferts de nos micro-moteurs sont ceux imaginés par le Dr Schnürle. Au départ, le système imaginé par le Dr Schnürle utilisait deux transferts situés de part et d’autre de l’échappement. Ceci fut amélioré par la suite avec l’ajout d’un troisième transfert à l’opposé de la lumière d’échappement (voir tableau suivant).

Ce troisième transfert est très important (grande taille), la preuve : sur tous les modèles de compétition, il y a deux grand fraisages au dessus du roulement arrière pour justement faciliter l’accés à ce transfert. Ils sont visibles lorsqu’on regarde par l’orifice du bouchon de carter :

Comme vous pouvez le voir sur les chemises, les lumières des transferts sont biseautées dans une certaine direction. Ceci afin de ne pas envoyer les gaz frais vers la lumière d’échappement, ce serait bête…Ces transferts sont donc orientés vers la paroi de la chemise opposée à l’échappement. En plus, de cette manière, les gaz frais poussent les gaz brûlés vers la lumière d’échappement. On appelle ça le balayage.

Voici les trois points importants d’un balayage correct :

- Remplir le cylindre de gaz frais

- Ne pas envoyer ces gaz frais vers la lumière d’échappement !

- Chasser les gaz brûlés

Vous pensez bien qu’en faisant varier la géométrie, l’orientation, ainsi que le nombre de transferts, les caractéristiques du moteur changent. C’est pourquoi les constructeurs font d’incessantes recherches à ce sujet afin d’améliorer le rendement de leurs moteurs.

Ceci me sert de transition pour la suite…

Les transferts et leur forme :

D’après Jean Paul Calendrau (JP Racing), la forme idéale des transferts est celle en anse de panier avec une section ovale. Malheureusement, les contraintes de fabrication conduisent à une forme plus carré.

Sur la photo ci-dessus, les contraintes de fabrication sont évidentes. Le moulage interne du carter, les formes nécessaires à son démoulage et au démontage du moteur, et le fait que l’extérieur de la chemise forme une paroi du transfert sont autant de points à considérer. Néanmoins, il est tout à fait possible de faire des transferts avec une section grande en bas, et se rétrécissant légèrement vers le haut afin d’accélérer la vitesse de passage des gaz.

Tout à gauche vous appercevez le conduit d’échappement. Ce sera notre prochaine partie.

7. L’échappement

L’échappement ne fait pas partie des transferts puisque qu’il sert à évacuer les gaz brûlés et non à faire rentrer les gaz frais. Cependant sa forme et son conduit font l’objet de nombreuses recherches comme pour les transferts.

Pour s’y retrouver dans les chemises style "gruyère", sachez que l’orifice d’échappement est toujours le trou le plus grand.

La forme de la lumière d’échappement change d’un moteur à l’autre. Neanmoins, ce que l’on retrouve partout, ce sont des lumières plus large en haut qu’en bas. Cette forme est assez logique car la pression des gaz est importante lorsque le piston découvre la lumière au tout début de l’échappement, alors qu’elle diminue lorsque le piston continue à descendre.

Cependant, cette tendance à vouloir des lumières toujours plus large en haut rencontre des limites : le guidage du piston dans la chemise est moins bon.

La solution viendra en 1997, lors du championnat du monde piste 1/8 à Toluca (Mexique). Les nouveau RB C3 World 97 disposaient alors du fameux MES (Multi Exhaust System), une lumière d’échappement divisée en trois ! A savoir une lumière principale, et deux petites sur les cotés, appelées « boosters ». Ce systeme fut par la suite amélioré comme le montre le tableau ci-dessous.

Il existe aussi des lumières en deux parties symétriques (avec une barette au milieu), mais cette configuration n’est jamais apparu sur les moteurs de compétition.

La forme est alors comme suivante :

Cette largeur en haut de la lumière d’échappement on la retrouve évidemment sur le carter. Comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous, les côtés ont été usinés très large, à tel point que ça va jusqu’au dessus des transferts latéraux.

Parlons maintenant du conduit de l’échappement.

Ci contre vous remarquerez que le conduit d’échappement est de forme conique afin de favoriser la détente des gaz brûlés.

Le conduit est aussi incliné vers le bas pour aller dans le sens de l’écoulement des gaz qui viennent de la chambre de combustion et se dirigent vers l’échappement.