Moto: le moteur 2 temps contre le moteur 4 temps

Souvenez-vous, fin 2001, sous ce titre un brin provocateur, j’avais déjà évoqué cette entreprise innovante lors du premier article qui initia la rubrique « 2 temps » dans le numéro 43 de Moto technologie. C’était un hommage à Aprilia pour la courageuse commercialisation du premier système d’injection directe « Ditech » Européen sur le scooter 50 cm3 SR 50 : Une stratégie très pertinente contre les Japonais. Songez donc : le SR 50 passe à 560 km d’autonomie toujours avec ses 8 litres d’essence, 4500 km d’autonomie coté huile moteur, et toujours 8.5 cv à 8500 tr/mn sans suralimentation ! Qui dit mieux ? Personne ! Du coup, ce système qui a révolutionné le 2 temps, s’est bien répandu, au grand dam des pro 4 temps! En effet, nous comptons actuellement plus de 30 modèles 2 temps dont 7 en deux roues, en injection directe donc dépollués et aptes aux normes Euro 2 et Euro 3 de 2006! Signalons au passage, lors du tout dernier Mondial du 2 roues à Paris, que Peugeot Mtc a même annoncé passer du 50 cm3 au 125 cm3 TSDI (Two Strokes Direct Injection) avec son superbe Ludix qui a en profité pour glaner le 2 ème prix du design catégorie Scooter, décerné par la célèbre Motorcycle Design Association. Rappelons qu'il a déjà obtenu le Janus de l'Industrie en 2003, le prix du sénat du Concours Lépine en 2004 et tout récemment, une étoile de L’observateur du design 2005.
De plus, Peugeot Mtc annonce à juste titre, que ce nouveau modèle va surpasser en performances ses concurrents 4 temps dès sa sortie en France retardé à courant 2005, pour les raisons marketing de lancement du 125 4 temps compressor. A propos, je vous parie que le Ludix 125 2 temps TSDI sera aussi performant sinon plus débridé et toujours plus économe en carburant : assez génant pour un lancement simultané n’est ce pas ? Par ailleurs, le dossier presse Peugeot 2004 ne tarie pas d’éloges pour cette symbiose idéale entre l’injection directe pneumatique Synerject et le 2 temps, jugez plutôt par cet extrait :

En comparaison d'un moteur "4 temps" de même cylindrée (et aux même régimes, ndla), un moteur "2 temps" est :

• 30 % plus léger
• 30 % moins cher
• 30 à 40 % moins encombrant
• jusqu'à 50% plus performant

• Il respecte les niveaux de réglementation antipollution Euro 2 et respectera les niveaux Euro 3 au même prix de revient qu’un 4 temps, voire moins…
• Il devient plus apte qu'un moteur 4 temps à accepter des niveaux de dépollution encore sévérisés (le 4 temps est pénalisé par ses émissions de CO et de NOx).
• Il n'émet pratiquement plus de fumées visibles (et souvenez-vous que le pire des pollutions vous échappe…ndla)
• Sa consommation de carburant est de 10 à 20 % plus faible que celle d'un 4 temps à carburateur de même cylindrée et équivalente au plus récent 4 temps 4 soupapes en injection indirecte du Honda Zoomer 50.

Tel est le titre de la présentation que m’a préparé Dominique Loze, le directeur de l’implantation toulousaine de Synerject SAS. Cette joint venture à parts égales entre SiemensVDO Automotive et Orbital Engine Corporation (Australie) est présente sur quatre continents dont le notre grâce au site de Siemens VDO. Là, depuis 1997, ses 25 ingénieurs et techniciens conçoivent et font réaliser en interne le module d’injection pneumatique d’injection directe (OCP DI).
Dès l’année suivante, en 1998, la responsabilité du contrôle moteur des deux roues leur sera confiée puis s’est étendue, depuis cette année, aux applications marines, moto neiges, quads etc…En bref, tout ce qui n’est pas Automobile. En parallèle avec Synerject North América, Synerject Europe assure l’intégration et le développement de l’OCP chez ses clients et l’indispensable suivi qualité avec un résident sur site, au besoin, comme chez Peugeot, Aprilia et Rotax.
Cette entreprise pas comme les autres, développe et commercialise deux systèmes d’injection basés sur l’Orbital Combustion Process australien : le SePi ou Synerject électronic Port Injection, un système d’injection indirect pour 4 temps baptisé EFI chez Peugeot et l’asDI ou air assist Direct Injection pour la renaissance du deux temps de notre sujet. Voyons donc ensemble dans le détail comment fonctionne ce miraculeux système d’alimentation…

L’asDI développé par Orbital en Australie revêt différents noms commerciaux et des aménagements particuliers selon les applications mais restent identiques sur le principe de fonctionnement que nous illustrerons par l’exemple du Peugeot TSDI (Two Stroke Direct Injection)

Le principe de base du fonctionnement du système d’injection directe pour moteurs 2 temps consiste à mesurer le régime moteur et sa charge grâce à la mesure de l’ouverture du papillon, genre TPS, pour déterminer la quantité optimale de carburant à injecter. Ce système ne nécessite aucun réglage coté utilisateur et permet une économie de carburant de 35 à plus de 50% comparé à un 2 temps à carburateur et avec moins 80 % d’émission en HC !

Dans un moteur 2 temps classique, lors de l’admission par clapets ou non, il entre dans le moteur un mélange carburé par…le carburateur, soit de l’air et des vapeurs de carburant. Ce mélange est d’abord stocké dans le carter-pompe puis pré-comprimé sous le piston et donc chassé vers la chambre de combustion via les transferts. Là, il est d’abord utilisé pour évacuer les gaz brûlés. C’est le fameux balayage que l’on peut retrouver à certains régimes en 4 temps, pendant le croisement des soupapes. Cela dit, pour que le balayage soit efficace et complet, il faut le prolonger jusqu’à ce que le mélange frais (air + carburant) commence à sortir de l’échappement. Dommage! Ce phénomène appelé court-circuit, caractérise le mélange qui sort par l’échappement surtout hors des régimes d’accord du pot de détente. Bien sur, ce mélange carburé manque pour la puissance moteur et pollue inutilement !

Avec l’asDI Synerject, le balayage est effectué avec cet air lubrifié par une pompe électrique à commande électronique issu du carter-pompe mais ne comportant pas encore de carburant. Celui-ci sera injecté ultérieurement avec un peu d’air grâce à deux injecteurs montés en série et directement dans la culasse lors de la compression, quand le piston remontera. Notez ici, les 60% d’économie d’huile moteur et encore plus de fiabilité!. Pour transporter le mélange carburé dans la chambre de combustion, le système utilise de l’air mis sous pression par un petit compresseur mécanique entraînée par un excentrique ajouté au vilebrequin standard. Un peu comme dans un moteur diesel, de 1/14 à pleine puissance, la richesse du mélange essence varie de 1/50 au ralenti, à 1/30 en faibles charges typiquement en ville, au bénéfice du rendement énergétique et de la pollution.

Prenons donc un exemple concret, présenté au Mondial de la moto 2001 par Peugeot Motocycles (Pmtc), le Looxor 50 cm3 TSDI évoqué plus haut. Comme pour tous les asDI, il s’agit d’un système d’injection intégral assisté par air piloté par un calculateur électronique gérant le dosage du carburant, la pompe à essence, la mini-pompe à huile, les phases d’injections, et l’allumage : Voyez sa représentation générale sur le Schéma 1.

A présent, veuillez vous reporter au schéma 2 : le carburant sous pression (A) à 8 bars, est injecté via un injecteur classique Siemens VDO dans la chambre de mélange (B) du deuxième injecteur de mélange carburé spécifique asDI. Une pompe alternative (10) de 3 cm3 fourni de L’air sous 5,5 bars de pression. Celui-ci (D) arrivant dans la chambre de mélange (B) de l’injecteur d’air, se mêle intimement au carburant liquide pulvérisé avec 2,5 bars de plus maintenus grâce au régulateur (D). Lorsque ce mélange carburé qui représente 1% du volume final, est libéré par le deuxième injecteur, il arrive directement dans une chambre de combustion (C) spéciale qui le dirige vers la bougie. A ce niveau, une bobine d’allumage à haute énergie provoque une puissante étincelle dans la zone riche ou est confiné le mélange carburé. Cette première combustion permet, par effet torche, d’enflammer tout le reste y compris les zones normalement trop pauvres : c’est le principe assez répandu de la combustion stratifiée. Globalement, et en particulier en faibles charges, en ville par exemple le mélange est donc pauvre au bénéfice du rendement et de la consommation, exactement comme pour…le diesel, lui aussi, accusé de tous les maux il y a peu ! En vérité, ces nouveaux moteurs bouleversent la donne et dérangent les forces en place, au bénéfice de l’écologie sans se résigner à des performances en forte baisse, bien au contraire. Encore une chose : l’huile étant électroniquement dosée et mélangée à l’air d’admission sans essence, il n’y a plus de dilution et la lubrification est améliorée. Peugeot a pu obtenir un gain de presque 60 % sur la consommation d’huile, de 40 à 50 % en essence et donc autant de plus en autonomie ! Coté dépollution, c’est moins 80 % en HC avec la conformité Euro 1 et 2 sans recours au cher catalyseur : mieux que les 4 temps, SVP! Bien sur, celui-ci sera nécessaire en 2006 pour passer Euro 3. Outre ces gains spectaculaires, le Looxor revendique des performances en hausse, l’absence de fumées d’échappement, un démarrage et un agrément de conduite supérieurs et un frein moteur plus important. Tout ceci par rapport au même moteur 2 temps à carburateur, car le 4 temps reste très loin derrière ! (voir schémas 3)

Cette rapide démonstration le prouve une fois de plus. Je pourrais multiplier les exemples et les études favorables au 2 temps en aéronautique, marine, transport et militaire entre autres. En matière de moteur, moins il faut de temps pour un cycle complet, plus le moteur est…Moteur justement ! C’est bien ce qu’on lui demande non ? Les autres phases sont parasites et consomment la puissance crée par le seul temps moteur. Alors oubliez donc cet amalgame de « toujours plus de… » si aberrant en mécanique et je vous laisse méditer sur les 40000 2 roues asDI qui roulent en France sur les 250000 au total, principalement en Italie. Notez également que Suzuki vient de sortir un scooter en Europe, Katana 50 cm3 en injection directe, Kymco commercialise un scooter 100cm3 DI, en attendant le Peugeot Ludix 125 TSDI et ce qui fait des merveilles dans ces petites cylindrées fera des miracles en 500 et plus. Notez aussi que le monde de l’aviation légère, attend la résurrection de cette formidable technologie depuis un demi-siècle, depuis les derniers moteurs 2 temps déjà en injection directe diesel comme l’américain Napier Nomad E 145 et le V12 Rolls Royce Crecy de 26.100 cm3, autre 2 temps injection directe essence de 5000 Chevaux, un record qui tient toujours loin devant les équivalents 4 temps! Dans le même esprit « révolutionnaire »(?) et pour finir sur un clin d’œil, n’oubliez pas que Jaguar, grande première, vient de sortir son X-Type en…diesel TDCI ! My God !

PS : Coté fiabilité, une Yamaha TZ 350 remporta les 1000 km d'endurance du mans 1975 puis une Yamaha 500 RDLC de 1984 a effectué sans problèmes mécaniques 2070 km en 24h00 d'endurance non stop, soit 86,2 km/h de moyenne sur le lent circuit parisien de Carole !!
Et je vous rappelle que c'est encore une Yamaha des années 70, une TZ 750 OW 4 cylindres en ligne mais 2 temps, qui a gagné le Bol d'or classic 2004 !
Alors rassurés ?

Synerject Europe sur : www.synerject.com
Orbital sur : www.orbeng.com.au

Les fabricants de 2 roues motorisés adoptent des stratégies variées pour contrer le règlement d'émission hyperstrict prévu à Taïwan pour 2004.

« Les fabricants Taïwanais de 2 roues ou Powered Two Wheeler (PTW) adoptent des stratégies différentes pour permettre à leurs produits de passer avec succès la série de tests pollution du règlement d'émission de quatrième degré imposé par le gouvernement.

Selon les fabricants de PTW, ce règlement d'émission brutalement très sévérisé, le plus strict connu au monde (Californie comprise ! ndla), sera mis en application en janvier 2004. Ce règlement hyper sélectif est prévu pour faire capoter les deux-temps 50cc (à carburateurs, ndla) vendus actuellement dans le marché domestique et les constructeurs prévoient une crise car l’adaptation industrielle est bien trop rapide, avec meme des suspensions momentané de production !

Bien que quelques fabricants, y compris Kwang Co., Ltd. (Avec la marque KYMCO) et l'Industrie de Sanyang Co., Ltd. (SYM) ont lancé un modèle quatre temps 50cc de scooter pour tester le marché, pourtant leurs efforts ont été dissuadé par les plaintes des clients à cause de la puissance relativement faible de tels moteurs (que la cylindré ne peut masquer ici, ndla).

Face à ce nouveau défi, Kwang Yang a annoncé récemment qu'il adopterait la technique la plus avancé disponible, soit l'injection directe (KDI), la technologie conjointement développé avec un partenaire internationalement célèbre, Orbital Corporation d'Australie, sur quelques nouveaux scooters de 50cc et 100cc a été planifié être lancée l'année prochaine. Kwang Yang a déclaré que la nouvelle technologie de KDI, développée après sept années de coopération avec Orbital, peut passer les deux règlements d'émission de quatrième-degré de Taïwan en 2004 et l’Euro 3 de l'Europe prévue pour 2006.

Selon Kwang Yang, la technologie de KDI adopte un système de contrôle moteur à huit bits (EMS) pour calculer le meilleur point d'injection de carburant pour optimiser la combustion carburant à l’extrême. Une telle technologie peut apporter un rendement très supérieur du moteur de PTW et réduit d’’autant le volume d'émission de gaz polluants.

Kwang Yang a admis, cependant, que la nouvelle technologie entrainera un coût de production supplémentaire de 178 à 266 Euros sur chaque nouveau modèle de PTW ainsi dépollué. Le fabricant de PTW de Taïwan commencera par appliquer la nouvelle technologie sur un 100cc et ensuite, un 50cc. » Source : http://news.cens.com

Cet article est révélateur de la politique mondialisante du tout 4 temps menée et imposé aux constructeurs japonais par le plus puissant d’entre eux, puis exporté comme une mono-culture…technologique !

Schéma 1 : TSDI (Synerject/Peugeot)

1. Réservoir à carburant
2. Pompe à carburant électrique
3. Régulateur de pression différentielle entre air et essence

Circuit d’allumage
4. Bobine Haute énergie et antiparasite
5. Bougie Résistive
Circuit d’injection SP 95
6. Injecteur d’essence
7. Injecteur d’air
Circuit de lubrification
8. Réservoir d’huile deux temps
9. Pompe à huile électrique
Circuit d’air comprimé
10. compresseur d'air non carburé
Circuit transpondeur
11. Boîtier imobilisateur antivol
12. antenne par boucle à induction (reconnaissance de la clé codée antivol)

1. Injecteur d’essence
2. Retour du carburant A à 2,5 bars
3. Arrivée d’air B à 5,5 bars
4. Entrée essence vers le régulateur de pression (8 – 5,5)
C- Chambre de combustion spéciale pour charge stratifiée

légende OCP (ci-dessus) : Voici un des secrets de la combustion stratifiée en injection directe : notez la concentration du spray pré-carburé vers la bougie. Les degrés indiquent la position angulaire du vilebrequin avant le point mort haut (PMH).

Légende : Vue DAO de l’ensemble des composant asDI : De droite à gauche : la mini pompe à huile électrique, la pompe à essence immergée ou non, 2 vues du boitier papillon avec capteur TPS, 2 vues du compresseur d’air avec son galet d’entraînement inférieur, la bobine d’allumage et le calculateur injection/allumage. Au dessous, l’air/fuel rail avec son montage sur la culasse.

Eclaté DAO du air/fuel rail asDI : A droite, les orifices d’entrée (en violet) et de retour (en vert) du surplus de carburant surmontent celui d’arrivé d’air comprimé à 5 bars (en jaune). Au dessus, l’injecteur d’essence SiemensVDO (en bleu) avec sa bride de maintien. Enfin en haut à gauche, le régulateur de pression d’essence et son capot de fixation (en bleu clair).

Légende des 4 graphiques Aprilia ci-dessus : Comparaison des cycles 2 et 4 temps vis à vis de leur capacité à etre dépollués, techniquement et économiquement : le 2 temps asDI, ici Ditech, sort grand vainqueur ! (SAI = Secondary Air Injection, CAT= catalyseur, EFI= Electronic Fuel Injection)

Gros plan sur l’implantation de l’AsDI DITECH sur le pionnier des 2 temps de grande série : L’Aprilia SR 50 Ditech. Il a ouvert la voie et depuis bien d’autres l’ont suivi meme si les jeunes le boudent un peu car son débridage est…électronique!

Aprilia SR 50 : Injection directe ou…l’avenir des 2 temps : Action !

Deux liens intéressants concernant des moteurs Autrichiens... aussi méconnus que performants à tous points de vue.
L'un concernant le moteur Sea-Doo, un deux temps à technologie d'injection directe (DI) de carburant orbital. L'autre à technologie deux temps à injection semi-direste Rotax 2- tEC SDI
www.brp.com/fr-CA/Innovation/Technology/Evinrude.E-TEC.htm
www.brp.com/fr-CA/Innovation/Technology/Rotax.2TEC.SDI.htm

Docteur Jean Jacques Chalé
Je réagis à une rubrique de M. Marc Alias, journaliste technique, "Zorro technique" de motoservices.

Certes, le moteur deux temps et le moteur diesel compressés et injectés directement ont des avantages techniques sur le moteur quatre-temps. On peut même affirmer, si l'on suit le lobbying à ce jour efficace que mène PSA - Auto (et oui, il n'y a pas que Honda Moto qui se livre à ce vilain jeu) pour promouvoir le diesel, qu l"pollue moins" que l'essence SP 95. Vrai pour la quantité de CO2 émis par unité de puissance produite, identique pour la quantité de CO (tout le monde s'est mis au pot catalytique), faux pour la quantité de NOx et d'ozone (les gaz diesel sont plus toxiques). Mais tout cela, à la limite on s'en moque, voyez les States, premier pollueur mondial, rien à cirer, cela ne concerne que l'effet de serre et le réchauffement de la planète.
www.umwelt-schweiz.ch/buwal/fr/medien/umwelt/1997_3/unterseite11/
(en français)

Non, le problème avec les "brûleurs d'huiles", deux temps et diesel, c'est la productions de suies aussi appelées "Particules Fines", PM10 et PM25: et là, on ne rigole plus, il ne s'agit pas de " x degrés de température de réchauffement de la terre à un horizon de 50 ans", mais de CANCERS bien d'aujourd'hui, de décès par CRISES D'ASTHME (NOx, Particules fines), d'infarctus du myocarde ainsi que le montrent plusieurs études européennes et internationales.

Alors le problème des citoyens des villes soumises à l'hyper pollution au diesel ce n'est pas un "problème technique" 4temps contre diesel-2temps, c'est qu'il faut impérativement faire cesser l'émission de particules par les diesels et les deux-temps avant que la mortalité par "particules fines" ne vienne remplacer celle qui était imputable au tabac. Pour le diesel, les filtres à particules apportent une solution partielle, mais le plus sûr moyen de réduire les émissions reste d'éviter d'en émettre. CQFD.

Il y a là trop de vies en jeu dans les zones urbaines pour que Motoservices s'en tienne à le contribution technique de M. Marc Alias.

En espérant que vous porterez à la connaissance de vos lecteurs mon coup de gueule, je vous souhaite de bonnes fêtes loin des particules fines.

Dr Jean-Jacques Chalé
Médecin de Santé Publique... et motard
Dépt Universitaire de Médecine Sociale et Communautaire
CH-1005 LAUSANNE En savoir plus sur le Docteur Jean Jacques Chalé www.hec.unil.ch/iems/FacultyMembers/Chale

Eric de Bordeaux - Petit rappel 2 temps/4 temps
Un 2 temps actuel pollue plus sur les premiers 15 kilomètres qu'un 4 temps, par contre à partir de ce kilométrage là se met à moins polluer qu'un 4 temps. On devrait dire formidable mais non. Une étude vient de démontrer que les véhicules 2 temps ne servaient qu'a faire de petits trajets maison/travail de moins de 15 kilomètres....
C'est un article totalement partisan. L'objectivité de cette personne est contestable. Malgré cela je pense que certaines vérités sont énoncées. Que ce soit Honda qui manipule tout cela n'a pas ou peu d'importance. Le 2 temps a effectivement était décrié pendant de nombreuses années.
Les différentes marques fabricantes ne développaient plus se produit là. Par conséquent ces moteurs ne sont pas devenu polluant mais le sont restés. A ce jour il va être difficile de remonter la pente, tant de mauvaises choses ayant été dites sur le 2 temps.
Ce nouveau système est astucieux et ingénieux. Les chiffres annoncés sont époustouflants. Comme toute nouvelle technologie il est bon de la voir vieillir pour effectivement jugé de sa fiabilité.
Amitiés motardes...
Eric.

La réponse de Marc Alias au Docteur Chale et à Eric de Bordeaux
Les 2 temps injection directe reconnus officiellement plus propres que les moins performants, complexes et onéreux 4 temps !

La réponse de Marc Alias