Les moteurs à deux temps existaient depuis l’aube de la combustion interne, échangeant régulièrement la domination avec les quatre temps concurrents. Les ingénieurs allemands ont consacré de grands efforts au développement de moteurs à deux temps hautes performances. Dès les années 1930, DKW a obtenu des résultats impressionnants, remportant des courses dans toute l’Europe avec un moteur bicylindre à cinq pistons suralimenté – vous avez bien lu : deux paires de pistons partageaient des cylindres siamois en haut, et le surdimensionné cinquième piston entraînait le compresseur. À l’époque, de nombreux moteurs à deux temps comptaient sur la suralimentation pour développer leur potentiel de victoire en course, mais lorsque la suralimentation a été interdite, un deux temps n’a pas rivalisé pour les meilleurs lauriers jusqu’aux efforts de MZ au début des années 1960.
Le mérite du développement du moteur moderne à deux temps à haut rendement à son plein potentiel revient généralement aux ingénieurs MZ de l’ancienne Allemagne de l’Est. MZ est l’abréviation de Motorenwerke Zschopau, l’entreprise qui porte le nom de leur ville natale, située à environ une douzaine de kilomètres de la frontière tchèque. En 1961, MZ a pris le monde par surprise lorsque sa moto 125 Grand Prix a presque remporté le Championnat du Monde.
Walter Kaaden était l’ingénieur en chef du projet de MZ, et ses intuitions se sont avérées fondamentales lorsqu’il s’agissait d’extraire une puissance toujours croissante des conceptions à deux temps. Walter Kaaden et MZ ont fait des percées avec leurs systèmes d’échappement à chambre d’expansion résonante et la relation temps / surface dans l’efficacité volumétrique du deux temps. Après avoir terminé le Championnat du Monde de 1961 avec une solide deuxième place, le pilote d’usine MZ Ernst Degner a fui l’Allemagne de l’Est et a emporté les dessins de Walter Kaaden avec lui, les livrant à Suzuki. Dès lors, les deux temps ont commencé leur domination sur toutes les formes de sport moto : piste, course sur route, motocross, ISDT, enduro et trial. Seule l’endurance restait hors de portée, même si le TZ700 de Yamaha a donné une sacrée frayeur à la concurrence au Bol d’Or.
À l’exception de Honda, les usines japonaises se sont concentrées sur l’évolution de la technologie à deux temps, atteignant des niveaux exceptionnels de puissance spécifique. Suzuki, Yamaha et Kawasaki ont tous constamment amélioré leurs moteurs, développant et affinant tous les types de système d’admission possibles, de l’orifice traditionnel à la soupape rotative, et en utilisant des soupapes à lamelles dans l’orifice du cylindre et dans le carter. Les résultats finaux ont été étonnants, surtout après que Honda a rejoint la mêlée.
La renaissance européenne à deux temps
Après des années de domination japonaise, une sorte d’onde de retour résonnante à deux temps a revitalisé l’industrie européenne de la moto. Des moteurs à deux temps hautement compétitifs sont apparus, principalement des meilleurs techniciens allemands et néerlandais comme Jan Thiel, Jan Witteveen et Georg Moeller. Ces hommes ont encore affiné le deux temps et obtenu des résultats gagnants sur la piste, en particulier dans les catégories de GP à petite cylindrée. Le potentiel de progression continue du deux temps, tant en Europe qu’au Japon, a déclenché une sorte d’enthousiasme euphorique pour de nouvelles recherches et expérimentations. Et compte tenu des résultats que les moteurs à quatre temps ont pu obtenir en adoptant l’injection de carburant, une quantité énorme de temps et d’argent a été consacrée à équiper les moteurs à deux temps des derniers systèmes d’injection de carburant à gestion électronique.
Des limites sont rapidement apparues. Les deux temps nécessitaient des calculateurs très puissants afin de gérer les programmes de dosage de carburant tridimensionnels nécessaires pour faire face à la plage de régimes du moteur à deux temps, qui est beaucoup plus large que celle d’un quatre temps.
Ainsi, les premiers moteurs à deux temps à injection de carburant les plus réussis étaient les moteurs marins hors-bord Mercury. Les moteurs hors-bord, cependant, n’offrent qu’une puissance spécifique modérée, un faible régime de pointe et passent la majeure partie de leur vie à un régime constant – les transitions d’accélérateur réactives sont négligeables. Ce n’est guère le cas dans les courses de motos ou sur route. Piaggio a tenté de résoudre le problème en plaçant l’injecteur de carburant non pas directement dans la chambre de combustion, mais dirigé vers le haut à l’intérieur d’un orifice de transfert. Bien que cela ait empêché la surchauffe de l’injecteur, les problèmes de dosage du carburant étaient toujours là et une mauvaise atomisation du carburant a aggravé les problèmes.
La solution innovante d’Aprilia
Ivano Beggio était le fils du fondateur d’Aprilia. Il était passionné de motos et a investi d’énormes efforts personnels et financiers pour faire de l’ancien magasin de vélos une centrale de motos si accomplie qu’il a pu arracher 125 et 250 titres GP aux puissantes usines japonaises. Lorsque son équipe technique, dirigée par Jan Witteween, a suggéré qu’Aprilia pourrait développer un moteur à deux temps à injection de carburant, Ivano Beggio a immédiatement souscrit un budget de R&D substantiel. Baptisé Aprilia Ditech System, il s’inspirait des recherches que l’Australien Orbital Engine Corporation avait menées sur les systèmes d’injection directe de carburant pour les moteurs à deux temps.
En fait, Aprilia et Orbital ont uni leurs forces pour développer une nouvelle génération de moteurs à deux temps de faible à moyenne cylindrée censés fournir une puissance spécifique plus élevée que n’importe quel moteur à quatre temps de la catégorie, tout en utilisant moins de carburant et en polluant moins. En 1999, Aprilia a annoncé que cette nouvelle génération de deux temps à injection directe respecterait facilement les réglementations en vigueur sur les émissions Euro 1 et réduirait la consommation de carburant et les émissions de 40 et 80% respectivement par rapport à une unité à deux temps traditionnelle de cylindrée et niveau de performance semblables.
Le système Ditech passé à la loupe
Le système Ditech d’Aprilia exploitait un calculateur Siemens très puissant pour gérer le système de carburant. Un autre point clé était une pompe à carburant fonctionnant à une pression de 6 bars, plus élevée que les systèmes concurrents à l’époque, qui étaient alimentés à 3 bars. L’essence était acheminée vers un rail relié à l’injecteur de carburant, qui à son tour était situé au sommet de la chambre de combustion. Un régulateur de pression électronique modulait la charge de carburant, actionnant l’injecteur de carburant pendant un intervalle précis pour fournir une quantité mesurée de carburant, en fonction du régime moteur et de la position de l’accélérateur.
Alors que l’injecteur de carburant était situé au-dessus du piston, il ne délivrait pas la charge directement dans la chambre de combustion mais plutôt dans l’injecteur final, où le carburant haute pression se mélangeait à un flux d’air comprimé à 5 bars. Cela garantissait une charge de carburant micro-atomisée, créant les conditions parfaites pour une combustion à charge stratifiée. Une telle charge permet au moteur de fonctionner dans des conditions de combustion pauvre, ce qui réduit considérablement la consommation de carburant. Une petite pompe à air entraînée par un excentrique sur le volant du vilebrequin fournissait l’air comprimé.
A noter que le carburant et l’huile n’étaient pas mélangés. Une pompe à gestion électronique était tenue de fournir l’huile de lubrification à l’orifice d’admission de la manière traditionnelle pour les moteurs deux temps. Un capteur de position papillon gère la quantité de lubrifiant.
Aprilia n’a jamais produit le système Ditech par elle-même, mais a plutôt formé un partenariat avec Orbital et Siemens – nommé Synerject concernant le domaine des deux roues à l’époque. Ditech semble « penser » comme un système d’injection directe de carburant pour les moteurs à quatre temps : ce sont peut-être des limites logicielles qui ont empêché le système d’accomplir sa mission.
Quinze ans plus tard, KTM a essayé et réussi à faire fonctionner le deux temps à injection, mais pas sous forme d’injection directe, tout en offrant de superbes performances.
