Comment l'injection de carburant a transformé les deux

Les moteurs à deux temps étaient autrefois omniprésents dans les courses de motos hors route, grâce à leur construction légère et à leur puissance. Emballés dans un cadre de moto hors route, ils rendent une moto ludique dans les virages et très rapide lorsque l'accélérateur est grand ouvert. Les fabricants ont continué à utiliser à peu près la même recette pendant des décennies jusqu'à ce que Yamaha sorte son vélo tout-terrain à quatre temps YZ400F, qui a remporté sa première course (1997 Las Vegas Supercross) avec une relative facilité. Cette réalisation a marqué le début de la fin de l'utilisation généralisée des moteurs à deux temps dans les courses professionnelles.

Après le premier succès de Yahama, d'autres fabricants ont été contraints de suivre le mouvement, développant leurs propres moteurs à quatre temps. Le tout nouveau motocross était la réponse de la marque japonaise aux réglementations environnementales de plus en plus strictes de la Californie, auxquelles les deux temps ne pourraient jamais se conformer. Cependant, ces vélos futuristes apportaient bien plus d'avantages que le simple fait de fonctionner plus proprement. Les quatre temps fournissaient plus de puissance et de couple utilisables (en particulier plus bas dans la plage de régimes), ce qui les rendait beaucoup plus faciles et plus indulgents à conduire. Alors que les marques se précipitaient pour développer cette nouvelle technologie, le développement à deux temps est resté pour la plupart en sommeil. Heureusement, les grands fronts de l'équipe d'ingénieurs KTM voulaient donner à ces moteurs de la vieille école un coup de pouce dans le bras avec l'injection de carburant.

Sa nouvelle gamme de deux temps à injection de carburant vise à donner une nouvelle vie aux moteurs, rendant les vélos plus faciles à conduire, plus faciles à serrer et plus respectueux de l'environnement. Les moteurs à deux temps traditionnels sont beaucoup plus polluants que les moteurs à quatre temps en raison de l'inefficacité du carburateur et de la combustion d'huile dans la culasse. Les moteurs à deux temps doivent fonctionner avec un mélange d'huile et d'essence pour maintenir le moteur correctement lubrifié. Heureusement, l'injection de carburant résout la majeure partie de cette inefficacité, rendant les nouveaux vélos plus propres que leurs homologues à carburateur, réduisant la consommation de carburant tout en élargissant simultanément la bande de puissance traditionnellement microscopique.

Cela dit, ces machines autrichiennes à deux temps ne sont pas injectées de la même manière que votre voiture. Sous le capot, la plupart des moteurs modernes sont équipés d'une injection directe, où le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion. KTM a presque sorti des vélos à injection directe en 2015, mais a finalement trouvé la technologie trop compliquée à appliquer aux motos tout-terrain. "La contrainte thermique sur les composants tels que le piston et la bielle ainsi que la préparation difficile du mélange air-carburant sont incontournables pour un vélo de motocross", déclare Florian Bretterebner, responsable du développement des moteurs tout-terrain chez KTM. "Un vélo à injection directe serait plus lourd, moins performant et beaucoup plus cher que le système que nous avons choisi."

Le système avec lequel ils ont initialement opté était Transfer-Port Injection (TPI), une bien meilleure alternative pour la gamme de vélos d'enduro 2018 de la marque, perfectionnant progressivement la technologie jusqu'aux récents vélos de l'année modèle 2023. Les vélos TPI utilisent des injecteurs de carburant dans l'orifice de transfert situé entre le carter et le cylindre. Cependant, les nouveaux vélos Throttle-Body Injection (TBI) utilisent une évolution à peu près du même concept, avec des injecteurs de carburant dans le corps de papillon au lieu de l'orifice de transfert. KTM affirme que cette nouvelle conception permet un mélange air-carburant beaucoup plus homogène, ce qui améliore la combustion.

Les carburateurs utilisent le vide créé par la course d'admission du moteur pour forcer l'air à travers leurs orifices et passages. Au fur et à mesure que l'air circule, il force simultanément le carburant dans la chambre de combustion. Le carburant est ensuite alimenté par de minuscules passages appelés "jets", qui contrôlent la quantité de gaz qui pénètre dans la chambre de combustion - la plupart des carburateurs comportent deux jets, le jet principal contrôlant le mélange de carburant à des régimes moyens à élevés et le jet pilote contrôlant du ralenti à milieu de la plage de régime. Bien que les carburateurs aient une fonction élémentaire, les régler correctement est un travail long et ardu que seuls les mécaniciens chevronnés ont perfectionné.

"Une fois que vous avez parcouru 95% du chemin en deux temps, ces 5% sont vraiment difficiles à descendre", déclare Joe Adragna, un coureur de motocross amateur qui a roulé en deux temps tout au long de son enfance.

Alors qu'un carburateur vous permet d'ajuster le rapport air-carburant, il s'agit plutôt d'un type d'appareil à régler et à oublier. L'injection de carburant (ou l'injection du corps de papillon dans le cas des deux temps de KTM) est variable en continu. Le processus est désormais contrôlé automatiquement via un système de gestion du moteur embarqué qui garantit en permanence un rapport air-carburant presque parfait. Avec plus de puissance utilisable et un rendement énergétique plus élevé, ces moteurs se sentent beaucoup plus proches d'un quatre temps lorsque vous ouvrez l'accélérateur.

"Nous avons constaté les avantages du côté quatre temps lorsque nous sommes passés du carburateur à l'EFI il y a plus de 14 ans", déclare Bretterebner. "Certains de ces avantages s'appliquent encore plus sur un moteur à deux temps, qui est plus sensible en termes de rapport air-carburant."

Avec des moteurs à deux temps à injection de carburant fonctionnant presque parfaitement hors de la boîte, les pilotes peuvent passer plus de temps à rouler et moins de temps à bricoler avec le carburateur. Bien que la résolution de travaux de vélo inutiles soit idéale pour les bricoleurs du week-end, elle est primordiale pour les coureurs professionnels comme Taylor Robert, qui n'ont pas toujours un accès immédiat à un mécanicien pour garder leur vélo en parfait état.

"Ne pas avoir à s'inquiéter de cela en tant que coureur professionnel en retire un élément complètement différent", déclare Robert, qui a concouru sur chaque génération de motos hors route à deux temps à injection de carburant de KTM depuis 2018. "Je peux simplement sortir et rouler sans avoir à s'asseoir et à bricoler mon vélo."

Les deux temps à injection de carburant rapportent également de gros dividendes aux coureurs d'enduro durs comme Robert dans des courses telles que l'événement Sea to Sky de Red Bull, qui commence sur la plage au niveau de la mer et se termine sur une montagne à près de 9 000 pieds. "Ce qui est cool avec l'injection de carburant, c'est que la moto fonctionne bien tout le temps, peu importe où vous vous trouvez sur le parcours", déclare Robert ; tout comme nous, les humains, un moteur en altitude a besoin de beaucoup plus d'air pour continuer à fonctionner correctement. Bien que cela nécessiterait un réajustement complet, les deux temps à injection de carburant de KTM disposent d'un système de gestion du moteur qui peut maintenir en permanence un rapport air-carburant presque parfait. "J'ai fait cette course sur un vélo à carburateur, qui fonctionnait à peine au moment où je suis arrivé au sommet", explique Robert.

En plus de fonctionner correctement à différentes altitudes, Robert a également mentionné que ces deux temps à injection de carburant tiennent leur promesse de faire du vélo un vélo à quatre temps. "Les premiers vélos TPI avaient une courbe de puissance plus plate, mais n'avaient pas une tonne de haut de gamme", explique Robert. "Pour l'enduro dur, vous voulez que la puissance soit faible dans les régimes où vous avez une bonne traction et vous ne faites pas patiner vos roues." La courbe de puissance TPI était bonne pour la conduite d'enduro difficile, qui nécessite des coups rapides d'accélérateur (et de contrôle d'embrayage) pour franchir avec succès les obstacles sur le parcours. Cependant, cette condition pourrait s'avérer problématique pour le motocross, qui implique des vitesses beaucoup plus élevées - et donc plus de temps passé à plein régime.

C'est là que les vélos à injection de corps de papillon (TBI) entrent en jeu, en conservant la puissance linéaire du TPI tout en éliminant les performances haut de gamme auparavant anémiques. "Vous avez maintenant cette puissance brute lorsque vous arrivez sur une ligne droite rapide ou un départ de course, par exemple", explique Robert. Bien sûr, KTM ne peut pas promettre un trou à chaque fois que vous videz l'embrayage sur un vélo TBI, mais vous aurez accès à plus de puissance à plein régime, ce qui vous aidera à y arriver. "Je ne veux pas dire que ces vélos ont rendu le sport plus facile, mais ils ont contribué à élever le sport", déclare Robert.

On ne sait pas si cette technologie déclenchera un renouveau à deux temps, mais KTM reste déterminé à enseigner de nouvelles astuces à ces vieux chiens. Et ce n'est pas tout à fait surprenant, car bon nombre de pilotes occasionnels et même de coureurs professionnels préfèrent toujours la sensation et le son à l'ancienne de ces moteurs. Cela est particulièrement évident dans les courses d'enduro, où Manuel Lettenbichler de KTM a remporté le Championnat du Monde FIM Hard Enduro 2022 sur un deux temps à injection de carburant. En fin de compte, le constructeur autrichien affirme qu'il continuera à développer ces vélos tant que la demande des acheteurs sera suffisante.

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