Le moteur 2 temps à balayage contrôlé et à charges différenciées

Un nouveau concept pour les petites cylindrées à hautes performances

Le système « BC²D » conçu par Pascal Boucher – 2019

Le moteur 2 temps d’étude « BC²D » 50cc - vraie grandeur - réalisé sur imprimante 3D

ABSTRACT

Le but de cette étude est d’obtenir d’un moteur 2T (ici de 50 cm3 de cylindrée) une grande puissance massique

à un régime réduit (dans notre cas: 10 Cv dès 6000 T/m et environ 20 Cv ( 14,7 KW) dès 8000 T/m ).

Combinant judicieusement des technologies connues, le concept « BC²D » pourrait trouver une application sur les

motos, les ULM ,hors-bord et motoneiges, tout en réduisant radicalement leur consommation et les polluants émis.

Pour des raisons de consommation et de pollution le moteur 2T ne semble plus de mise aujourd’hui (2019)

Même en moto GP où il fut le roi il y a environ 20 ans (2002) il y est désormais banni !

Pourtant il présente plusieurs avantages vis-à-vis du moteur 4T.

Considérations générales sur le moteur 2 temps (2T) Avantages : 1- Un temps moteur à chaque tour de vilebrequin ( à cylindrée égale il devrait être 2 fois plus puissant qu’un 4 temps ! )

2- Une réduction considérable des frictions parasites due notamment à l’absence de commandes de distribution

3- Une fabrication plus simple – donc moins coûteuse et plus légère que son homologue à 4T

4- IL fonctionne (en cas de lubrifiant incorporé au carburant) dans tous les cas de gravité ( à l’endroit ou à l’envers )

5- Sens de rotation indifférent

Inconvénients :

1- Le remplissage des gaz frais reste erratique et aléatoire soumis aux lois de la dynamique des fluides – dont les

paramètres sont quasi impossible à maitriser finement à tous les régimes - entrainant des consommations de

carburant imbrulé excessives dès qu’on se rapproche d’un rendement de 100 CV/litre de cylindrée ce malgré les

dispositifs d’échappement accordés connus ( W.Kaaden) et autres vannes mobiles pour occulter partiellement la

(les) lumières d’échappement ( voire de transfert) selon le régime.

2- le « vidage » des gaz brulés étant souvent incomplet voire aléatoire, le rendement thermodynamique des gaz frais s’y trouvant malgré tout mélangés en reste dégradé.

3- Lubrification

Dans le modèle « classique » du moteur 2T– ici à essence – il est nécessaire d’y incorporer une certaine quantité d’huile

pour assurer son bon graissage qui reste malgré tout « limite » sur les moteurs à hautes performances.

Ce « mélange »- à huile perdue (par mélange ou par pompe d’alimentation séparée) – sera brulé lors de la combustion. (A ce jour les « raffineurs » n’ont pas encore réussi à créer une huile dont la combustion complète soit exempte de polluant.)

Cet ajout hétérogène à l’essence n’est pas sans conséquence non plus sur l’indice d’octane résultant.

(A part les 2T diesel à graissage indépendant ( comme les 4T) - munis de soufflantes de balayage ou dont l’ échappement

utilise l’effet Kadenacy ) – le moteur 2T à essence à haut rendement tel qu’est son aboutissement aujourd’hui souffre

des pollutions engendrées par ce « mix » hétérogène de combustibles et de ce fait reste le « paria » des moteurs

thermiques.

le 2T à essence « classique » ( cycle Lenoir - 1859) - Analyse des phases Evacuation des gaz brulés

Pour le moteur à 4 temps les différentes phases de remplissage et d’évacuation des gaz brulés sont « volumiques » et

effectuées de façon quasi synchrone par le balayage du piston dans le cylindre (échappement et admission).

Sur un 4 temps la durée angulaire d’échappement est d’environ 200° et bien en phase avec la variation volumique assurée

par le piston - de même pour le remplissage volumétrique des gaz frais.

Pour le 2 temps à lumières, et en raison même de sa distribution symétrique, cette phase reste toujours critique.

L’expulsion des gaz brulés se fait « dynamiquement », uniquement par la détente des gaz vers l’échappement

et en l’absence de quasi toute variation volumique.

Les gaz brulés encore présents dans le cylindre ne sont pas complètement évacués.

Seul peut aider à améliorer cette extraction un dispositif d’échappement « accordé » – invention de Walter Kaaden.

On compte en théorie sur la précompression des gaz frais surgissant du carter lors de l’ouverture des canaux de

transferts pour compléter leur évacuation par un balayage peu efficace car la surpression atteint rarement 500g/cm²et

les gaz frais s’y mélangent « en volutes » avec les résiduels brulés.

Le rendement thermodynamique de ce « mix » reste mauvais.

Sur les moteurs 2T de compétition à haute puissance massique on est obligé d’ouvrir l’échappement très tôt pour assurer

un vidage optimal des gaz brulés – en général 90° voire 100° avant le PMB (moitié de la course du piston voire plus )

ce qui ampute d’autant le couple utilisable.

Exemple typique : kit 80cc - moteur Malossi

la lumière d’échappement fait 19,5 mm de haut soit 47% de la course piston

Autre exemple : cylindre de 125 cc (53,8 x 56) - hauteur échappement 29,2 mm – soit 47,8% de la course

La cylindrée « réellement utilisée » n’est en fait que de 65,2 cm3 !

On se trouve alors contraint de palier ce couple affaibli par un accroissement notable du régime moteur pour obtenir la

puissance souhaitée.

Les régimes actuels sur les 2T de petite cylindrée unitaire et à très haute puissance massique sont de l’ordre de

15 à 20000 T/m au détriment de leur résistance mécanique.

Conclusion : La course moteur « utile » reste dans notre cas précité amputée de 50% environ sans obtenir pour autant une

évacuation parfaite des gaz brulés.

Cette phase, étant symétrique par construction même ( ici 180°), on voit aisément que la durée d’échappement oblitère

également la cylindrée « réelle » du cylindre l’amputant de la moitié efficace de sa course tant en compression qu’en

détente et donc du couple théoriquement disponible ( 90° sur un 2T dans ce cas contre 170° environ sur un 4T en ce qui

concerne les moteurs à hautes performances).

Remplissage

Le remplissage du cylindre se fait classiquement par une précompression des gaz frais admis dans le carter moteur.

Malgré les efforts réalisés pour augmenter le taux de précompression il reste cependant très faible

de l’ordre de 1,2 à 1,5 vu les volumes « morts » importants à comprimer ( carter bas moteur et transferts).

(L’augmentation du volume des différents transferts pour permettre un passage des gaz frais plus important augmente

d’autant ce volume « mort »)

Autrement dit le remplissage des gaz frais ne pourra s’effectuer que lorsque la détente des gaz brulés aura atteint la

pression quasi atmosphérique laissant aux gaz frais en moyenne quelques 0,3 bar de surpression pour remplir le cylindre.

Conclusion : Selon le régime, en raison d’une dynamique des fluides impossible à maitriser finement, une partie de ces gaz

frais s’évacuent par l’échappement entrainant une consommation d’imbrulés accrue et ce d’autant plus que la lumière

d’échappement sera plus haute ( que la durée d’échappement sera plus grande - que la durée d’ouverture simultanée entre

transfert et échappement sera élevée).

Principales améliorations apportées au moteur 2T Dès le début du XXème siècle et jusqu’à nos jours bien des constructeurs se penchèrent sur ces problèmes inhérents au

moteur 2T. Ce fut hélas toujours au détriment de sa simplicité.

On peut citer l’idée la plus ancienne : le moteur Poulton à pistons étagés.

Le piston étagé était une innovation très intéressante permettant un graissage séparé (comme sur les 4T).

Cependant le balayage des brulés se fait toujours avec le mélange stœchiométrique dans le cas d’un moteur à essence et

oblige au moins 2 cylindres par construction (et leur multiple) car l’un assure le remplissage de l’autre et ne peut se

concevoir sur un simple monocylindre.

Une variante récente (2012) de ce principe sans toutefois utilisation de pistons étagés : le moteur CITS

Critique : Poids de l’équipage mobile très complexe – graissage difficile des cylindres thermiques

Architecture compliquée obligeant toujours 2 cylindres au moins Pas de charges différenciées …

https://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?t=12589

https://www.youtube.com/watch?time_continue=23&v=9MSIBobuEQQ

http://citsengine.com.au/video-3d-engine-rising-valve-in-action/

Le piston étagé fut aussi adopté ultérieurement par le constructeur de motos « Dunelt » (1920) permettant une

précompression accrue au détriment de la consommation – le volume des gaz frais ainsi comprimés puis transférés depuis

le carter étant supérieur à la cylindrée.

Chasser les brulés restait alors la préoccupation quitte à augmenter la consommation.

Dunelt : https://www.moto-histo.com/2t_ev/2t_ev.htm

Dans cette saga on peut aussi citer le moteur Motobécane « 99Z » (1970) monté de série sur les voiturettes « Erad »

Les avantages ressentis était une réduction très notable des vibrations ainsi qu’une bonne puissance sur une large plage

de régime - hélas au détriment de la consommation.

Moteur Motobécane « 99Z » - Une reprise sans lendemain d’un moteur DKW conçu dans les années 30 (à droite)

Le volume des gaz frais précomprimés est supérieur à la cylindrée balayée volumétriquement d’où une consommation accrue par les pertes du surplus de gaz frais dans l’échappement ( idem moteur Dunelt )

Plus novateur le récent moteur 2T à balayage dit « stratifié » dévellopé par Stihl et Husqvarna pour leurs tronconneuses.

Il comporte un carburateur « double » : un conduit pour l’air pur et un pour le mélange stœchiométrique.

Je cite : https://www.stihl.fr/technique-balayage-stratifie.aspx

« Lors de l'admission, de l'air propre* sans carburant est stocké dans les canaux de transfert, alors que du mélange

carburé entre dans le carter moteur.

Lors du balayage, l'air propre*, poussé par le mélange chasse les gaz brûlés du cylindre.»

*NDR : lire « pur »

Sur une tronçonneuse le poids est primordial.

Pour cette raison on ne peut actuellement les équiper d’un système d’injection électronique qui suppose l’installation

de ces accessoires supplémentaires.

Le balayage se fait donc ici volumiquement mais ne disposant que de la cylindrée du moteur pour le faire.

On voit donc que le volume d’air pur introduit en amont du mélange stœchiométrique sera inférieur à la cylindrée totale et

ne pourra que partiellement assurer le vidage optimal des gaz brulés.

De plus cette veine est supposée « stratifiée » – cad une veine d’air pur complètement séparée de la veine de gaz frais.

C’est entendre que la séparation entre les deux soit absolue ce qui n’est certainement le cas … !

L’économie de carburant doit cependant être déjà réelle.

Le carburateur Stihl et ses 2 entrées (air en haut )

Video du fonctionnement : https://www.youtube.com/watch?v=QlSIc6l3SEs

DKW et les tentatives de suralimentation

Par construction les canaux de transferts restant ouverts pendant la phase d’échappement sur un 2T classique, la

suralimentation d’un simple monocylindre est impossible car les gaz frais introduits sous pression par les transferts

seront directement évacués dans l’échappement encore ouvert.

Pour contourner ce problème DKW dans les années 30 utilisa le système « Puch » à 2 pistons et chambre de combustion

commune.

Ce dispositif permet une certaine asymétrie de distribution : un des pistons occultant l’échappement avant la fermeture

des transferts permettait une brève durée de suralimentation.

Les résultats furent très encourageant et le rendement avoisinait les 80 CV/litre ce qui permit à la firme DKW de

remporter plusieurs victoires en compétition dans les années 30.

Cependant on a toujours 2 cylindres sans compter le gros piston compresseur avec son équipage mobile bien lourd.

1930 - moteur DKW « Ure » 250 cc - 20 CV

A noter le poids et la complexité de l’équipage mobile avec le gros piston compresseur horizontal (ladepumpe) https://www.bike-urious.com/production-racer-1938-dkw-ss-250/dkw-ss-250-internal/

Schémas des moteurs suralimentés DKW: 1. URe 250 - 2. ULd - 3. SS 350 et URe 350

4. SS 250 - 5. US - 6. Le prototype à piston opposé de Kurt Bang

Une magnifique DKW « Ure » à compresseur horizontal Variante DKW « ULd » à compresseur vertical

DKW SS250, "Ladepumpe", 1937

https://www.odd-bike.com/2014/02/dkw-supercharged-two-strokes-force-fed.html

DKW SS 250 Moteur deux cylindres à deux pistons à chambre commune refroidi par eau avec pompe de charge, alésage x course 47,5 x 68 mm (pompe de charge: 120 x 36 mm), 20 CV à 5000 tr / min, lubrification par mélange de 1:10 à 1:15, deux de 25,4 mm Carburateur Amal, embrayage humide multidisque, boîte de vitesses à quatre vitesses, chaîne duplex d'entraînement principal, chaîne d'entraînement secondaire (Ratio de précompression = 1,69 (cylindrée compresseur/cylindrée thermique)

DKW SS 350 – 90CV/litre

Moteur à 4 cylindres (deux fois 2 pistons à chambre commune) refroidissement par eau avec pompe de charge à double effet, alésage x course 39,5 x 68,5 (pompe de charge 100 x 40 mm), 32 CV à 6000 tr / min, lubrification par mélange de 1:15 à 1:18, deux 35- carburateur mm-Amal, embrayage à disques multiples, boîte de vitesses à quatre vitesses, chaîne d'entraînement primaire, chaîne d'entraînement secondaire (Ratio de précompression = 1,86) https://www.motorradonline.de/test/dkw-super-sport-ss-250-und-ss-350.451576.html

Le moteur « BC²D » et sa maquette grandeur

La maquette grandeur réalisée avec une imprimante 3D conformément à une réalisation possible « Full metal » Le but de cette étude est d’obtenir une puissance de 10 Cv dès 6000 T/m et, en raison de la qualité de son

remplissage, d’obtenir environ 20 Cv ( 14,7 KW) dès 8000 T/m pour un moteur de 50 cm3 de cylindrée.

C’est à dire « revisiter » le moteur 2T pour lui apporter quelques modifications notables voire radicales tout en

ménageant sa simplicité - Remplacer les phases « volumiques » absentes sur un 2T par la « pression » qui permet :

1- D’assurer un balayage efficace et total du cylindre lors de la phase d’échappement pour que la totalité des gaz

brulés soit complètement évacuée par de l’air pur et non par le précieux mélange stœchiométrique dont une

partie serait inévitablement perdue.

2- Ceci étant réalisé, introduire ensuite le mélange combustible proprement dit préalablement dosé à volume

optimisé également introduit sous pression.

3- Assurer un graissage des différents organes de façon indépendante comme sur le moteur 4T sans que soit

nécessaire un apport d’huile au carburant.

4- Le tout sur un monocylindre.

NB : Il ne s’agit pas d’un moteur suralimenté mais dont la BMEP est maximisée sur une large plage de régimes.

Architecture

Le moteur « BC²D » ne comporte aucun ajout de pièce mécanique au moteur lui-même et l’équipage mobile reste aussi

simple que sur un 2T classique.

La grosse différence est qu’il possède un étage de précompression synchrone permettant de comprimer un volume très

supérieur à la cylindrée thermique dans des « chambres » à une pression de 2 à 3 bars au lieu de 1,5 max tant pour les

chambres dévolues au balayage proprement dit qu’à celle(s) dévolue(s) au remplissage des gaz frais.

Ces chambres sont ouvertes classiquement par les lumières qui libèrent leurs charges spécifiques :

Air pur pour les unes et mélange combustible pour les autres.

Ceci permet un balayage très efficace des brulés par charges différenciées entre les différents canaux de transfert :

les uns ne comportant que de l’air pur et les autres ( à charges différées – la précompression étant faite préalablement

à son expulsion dans la chambre de combustion) le mélange combustible.

La réalisation est faite par l’ajout d’un étage « compresseur » assurant une phase volumétrique synchrone absente sur un

2T classique.

Il est situé au-dessous de l’étage thermique assurant la combustion proprement dite.

Il n’y a donc aucune charge dite « stratifiée » mais des charges complètement indépendantes séparées et différenciées.

Chacune ayant son rôle respectif - Tout ceci sur un monocylindre.

Tous les composants de ce moteur à défaut d’être opérationnels (plastique) sont tous fonctionnels en démonstration.

J’ai cependant omis pour simplification les roulements à billes du vilebrequin, les segments du piston et les joints.

Caractéristiques :

Monocylindre

Cylindrée thermique de 51 cm3 nominal (alésage /course 40 mm x40 mm)

Cylindrée du compresseur 150 cm3 (alésage/course 80 mm x40 mm - 3 fois la cylindrée « thermique »)

Piston à 2 étages – 3 ou 4 segments

Refroidissement à air pour le compresseur – liquide pour le cylindre thermique

Anatomie du moteur « BC²D »

1- L’équipage mobile

Le piston à 2 étages intègre à lui seul 2 fonctions :

Une fonction thermique Une fonction compresseur par la partie inférieure de sa jupe

L’augmentation de friction par rapport à un piston classique sur ce moteur est de 11% environ du fait de la variabilité

cyclique et sinusoïdale de contact entre les 2 chemises. (maximale au PMH – minimale au PMB)

L’augmentation de poids est de 75% environ par rapport à un piston classique sur un moteur de même cylindrée.

C’est la seule surcharge significative du concept mais la puissance maximale (200 CV/L) devrait être obtenue

dès 6000 T/m environ alors que pour la même cylindrée en 2T « classique » il faudrait atteindre 10 à 15000 T/m.

Le piston (alésage 40 mm – bas de la jupe alésage 80 mm) 3 ou 4 segments Le vilebrequin (course 40 mm) et ses demi carters – tête de bielle à demi-coquille

2- Le cylindre compresseur

Refroidi par air

Situé à l’étage inférieur il assure la compression de l’air dans les 3 chambres par la jupe inférieure du piston.

Cet air est refoulé sous pression dans les chambres à travers des lamelles Reed lors de la remontée du piston.

Il se trouve alors emprisonné dans ces chambres, les lumières de tranfert étant à ce moment occultées par la jupe

« thermique » du piston.

Le volume balayé et compressible choisi est de 3 fois la cylindrée thermique.

Le cylindre compresseur vu de dessus avec ses 3 lamelles Reed (en rouge) et leurs butées

Vue de dessous (intérieur) du cylindre compresseur – chemisé fonte 2mm (en bleu) alésage 80 mm Lumière d’admission 40x8mm – lumières Reed 14mm de diamètre

A droite une coupe au niveau des chambres montrant l’agencement des valves Reed ( en rouge) dans les 3 chambres Les valves Reed si elles sont flexibles ne peuvent pas être qualifiées de « mobiles » et leur utilisation dans les moteurs

2T à hautes performances pour l’alimentation – admission - a démontré leur efficacité et leur fiabilité.

3- Le cylindre thermique

Situé à l’étage supérieur - chemisé fonte 3mm (ici en bleu) à refroidissement liquide

il comporte les chambres et le porte injecteur - La chemise est pourvue des différentes lumières ( dans notre cas 3).

Il s’ajuste dans le haut du cylindre compresseur par le bas de la chemise dépassante (10 mm)

et axialement par pions de centrage.

Le cylindre thermique (retourné) vu côté compresseur montrant le dépassement de la chemise thermique

et les différentes lumières ainsi que leur affectation – balayage Schnürle classique 3 transferts

Appariement des 2 cylindres – le bas de la chemise thermique s’emboite dans le haut du cylindre compresseur

La dépose du seul cylindre thermique permet une visite aisée des valves Reed

Les 2 cylindres emboités – le dépassement du bas de la chemise compresseur (2mm) s’ajuste au carter

4- L’alimentation

Elle ne comporte aucun carburateur puisque le moteur n’aspire que de l’air pur.

Le carburant étant injecté séparément dans la chambre centrale dédiée à cet effet en fonction de la T° et de la pression

de la chambre.

Le conduit d’admission comporte un ensemble Reed à 4 clapets en V ( de Yamaha 125cc)

assurant le remplissage du cylindre compresseur et se refermant donc automatiquement lors de la phase de compression.

Un boisseau à barillet commande l’arrivée d’air en fonction du régime (du ralenti à plein gaz)

L’ensemble d’alimentation monté Le boisseau de commande et son venturi

L’avantage du boisseau est qu’il n’offre aucun étranglement au passage de l’air à « plein gaz » contrairement au papillon – passage 21mm de diamètre

Pour obtenir un taux de précompression le plus élevé possible les clapets sont débarassés de leurs limiteurs

le porte-clapet assurant cet office - son volume « mort » est aussi minimisé que possible tout en laissant un passage optimal à la veine d’air

L’injecteur à commande électronique « in situ » sur la chambre centrale assure l’alimentation en essence

5- La culasse

Robuste car de bonne épaisseur – à refroidissement liquide - Elle ne présente pas de caractéristiques particulières

Elle possède un « squish » classique et porte la bougie d’allumage centrale.

Les 6 goujons externes assurent l’empilage et le serrage de l’ensemble sur le carter.

La culasse vue en coupe fantôme – dessin CAO

Du dessin CAO ...

À la réalisation grandeur sur imprimante 3D

Fonctionnement détaillé du système BC²D…

Développé coté du cylindre thermique

Echappement 140° (Hauteur 10 mm) - transferts latéraux 120° (H= 7mm) - transfert central 80°( H= 3mm)

Coupe des 2 cylindres « in situ »

La valve Reed des chambres latérales ne figurera pas sur les photos suivantes (Le lecteur en aura compris le fonctionnement qui est le même que pour la chambre centrale)

A noter :

1- Le temps de détente nettement augmenté dans sa phase de couple maxi (75% de la course du piston utilisé)

2- Le temps d’injection disponible est de 140° (du PMH à l’ouverture de la chambre centrale)

les chambres restant en pression constante pendant un temps indépendant de la variation volumétrique du piston.

3- Le temps d’admission est de 180° et volumétrique permettant un remplissage optimal.

NB : La pression étant équi-répartie entre les 3 chambres, le volume de la chambre centrale doit être ajusté pour éviter

toute perte du mélange combustible – sur la maquette le volume choisi de la chambre centrale est de 25 Cm3

– réglable par cales vissées dans la chambre.

Le cycle du moteur « BC²D »

Fin de course descendante après combustion

Cylindre thermique

70° avant PMB début de l’ouverture de l’échappement les chambres sont toutes fermées

évacuation des gaz brulés ( flèches rouges)

Les 3 chambres sont en pression – ici seule visible en vert la chambre centrale contenant le prémélange.

Les lamelles Reed des chambres (rouge) sont toutes fermées.

Cylindre compresseur

fin du remplissage du cylindre compresseur.(flèche bleue)

60° avant PMB ouverture des 2 transferts latéraux sous pression qui libèrent avec violence 123 cm3 d’air pur achevant

le balayage complet des gaz brulés résiduels (flèches bleues) – le cylindre ne contient plus désormais que de l’air pur.

C’est la phase de balayage complète.

La chambre centrale (verte) contenant le prémélange est toujours en pression car masquée encore par le piston.

40° avant PMB ouverture de la chambre centrale ( en vert) contenant le prémélange

Elle libère sa charge maintenue sous pression dont la quantité est de 25 cm3 environ – volume réglable

(Ce mélange est riche en essence tenant compte du volume d’air préalablement admis – stoechiométrie)

Après le PMB le piston commencant à remonter, l’étage compresseur va confiner en refoulant pendant 60°

la petite charge fraiche jusqu’à la fermeture des transferts latéraux évitant que le mélange stoechiométrique introduit

parvienne à l’échappement.

Fig.gauche (flèches bleues pour l’air – vertes pour le prémélange)

Début de la course ascendante

le piston remonte - l’étage compresseur maintient la charge fraiche par sa variation volumique jusqu’à la fermeture des

transferts latéraux ( sur 40°) – 26 Cm3 du compresseur en « basse pression » sont utilisés.

Commence alors la précompression proprement dite qui comprime les 124 Cm3 d’air pur restant dans les 3 chambres.

Les valves Reed ( en rouge) de l’alimentation se ferment – différentiel de pression -

Les valves Reed des chambres s’ouvrent- le compresseur comprime l’air dans les 3 chambres jusqu’au PMH

et le cycle recommence.

Graissage Il est indépendant – comme sur un 4T ( pas de mélange)

Pour conserver la simplicité on peut l’envisager par barbotage et modifier le carter du modèle pour une plus grande

contenance.

Si la lubrification de la jupe inférieure du compresseur ne pose pas de problème, il n’en est pas de même de la partie

thermique du piston qui reste délicate.

A cette fin il n’est équipé que d’un seul segment sous lesquels sont percés de petits orifices ( 1mm) qui permettent de

lubrifier le cylindre thermique – on peut leur substituer des fentes.

Afin d’isoler des lumières tout passage d’huile, ces orifices sont usinés au regard de la partie continue des parois du

cylindre thermique – c’est-à-dire entre les lumières. ( voir dessin ci-dessous)

Un segment racleur est difficile à prévoir car interférant avec les lumières.

Le piston et ses orifices de graissage

Ces orifices - traversant le piston - permettent à l’huile projetée par barbotage sous la calotte du piston d’effectuer le

graissage du cylindre thermique.

Le graissage étant plus efficace d’un coté ( plus d’orifices), un sens de rotation devrait être privilégié de telle façon que

lors de la détente le piston se trouve plaqué contre la partie du cylindre la mieux lubrifiée.

Une attention particulière devra être apporté à cet espacement entre les lumières.

Une augmentation de leur largeur est possible sachant que les chambres libèrent leurs charges sous pression.

NB : le refroidissement de la jupe thermique du piston est complèté lors de l’admission de l’air du compresseur

car cet air contourne la partie thermique de la jupe alors découverte lors de cette aspiration avant d’etre refoulé dans

les chambres.

C’est là une participation non négligeable au soulagement thermique du piston.

Injection

Le moteur « BC²D » dispose de quelques 140° du cycle 360° - assez confortables pour effectuer l’injection

dans la chambre centrale .(du PMH à l’ouverture de la chambre centrale)

alors que l’injection directe ne laisse que 30 à 40° environ et exige donc une grande précision.

le système d’injection directe tel qu’il est aujourd’hui sur les 2T suppose de plus une injection d’air

supplémentaire pour vaporiser au mieux le carburant dans ce temps très court.

Toutes sujétions coûteuses en fabrication et asservissements.

Système « Orbital » Peugeot-Aprilia-Piaggio pour scooter 50 cc

Inconvénients de l’injection directe :

Exposition thermique sur la culasse d’un injecteur complexe et fragile dans tous ses composants.

Difficulté d’optimiser la chambre de combustion.

L’avantage du moteur « BC²D » et de son injection indirecte est :

1- de disposer d’un temps bien plus grand (140°) pour calculer la durée d’injection en fonction des paramètres

2- Il ne nécessite pas un injecteur complexe.

3- L’injecteur n’est pas exposé à des contraintes thermiques sévères.

4- Le prémélange air-essence effectué préalablement dans la chambre centrale ne demande aucune injection

d’air supplémentaire.

(NB : La réalisation pratique du système d’injection dépasse le cadre de cet exposé .)

Il existe aujourd’hui des Kit d’adaptation EFI disponibles à un prix abordable.

« ECOTRONS » par exemple - Certains prenant même en charge la gestion de l’allumage.

« Signalons aussi l’existence d’injecteurs à plongeur ( percussion) qui réalisent eux même l’injection hyperbar.

Ils sont équipés d'un petit piston qui, en phase de montée (grâce à des ressorts), permet l'arrivée de

l'essence dans le corps de l'injecteur, puis qui est "lancé" par un électro-aimant et vient percuter l'essence

après une courte course à vide lui permettant d'acquérir une vitesse élevée, afin de diffuser le carburant

dans le moteur à une pression pouvant varier entre 25 et 65 bars, à plus de 100 cycles à la seconde si

nécessaire, avec une pulvérisation de grande qualité... la quantité d'essence injectée dépend de l'énergie

cinétique transmise au piston par l'électro-aimant, contrôlé par un microprocesseur »

https://docplayer.fr/18227949-Tpe-1-l-injection-directe-sur-moteurs-2-temps.html

Il n’est donc plus necessaire dans ce cas d’installer une pompe HP et la gestion de l’injection en est simplifiée.

moteur « Peugeot 103 » 50cc Vs moteur « BC²D » 50cc – Un encombrement identique

.

Pascal Boucher - Mars 2019