Publié le
25 mai 2020
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Musique associée
Jacques Brel - Une valse à mille temps
La valse du moteur à 4 temps
Bonjour,
Allez hop, je vous propose un petit rappel sur les 4 temps des moteurs à combustion interne.
Au fait, pourquoi le moteur est-il à combustion interne et pas à explosion ?
A l’échelle de notre œil, la différence n’est pas visible, mais dans la réalité, la combustion du mélange air/essence dans la chambre de combustion se fait “lentement” ou, plus précisément, il se fait progressivement, avec une avancée du front de flamme. Un début de combustion partant de l’étincelle de la bougie s’opère et progresse dans le restant de la chambre. Une explosion quand à elle, sous-entendrait que tout le mélange brulerait d’un seul coup (en explosion).
La théorie et le brevet expliquant le principe de fonctionnement du moteur à 4 temps date de 1862 et est déposé par Alphonse Beau de Rochas sous le nom “cycle de Beau de Rochas”.
Voilà pour les préliminaires…
Je vais vous présenter les quatre temps pour un moteur à essence dit à allumage commandé, c’est à dire que l’on va amener une source d’énergie pour déclencher la combustion du mélange à l’aide d’une étincelle produite par une bougie. Nous verrons plus tard la théorie et la pratique de l’allumage.
Sur mes schémas, l’admission se fait à gauche, l’échappement à droite (dans le sens de la lecture).
Le premier temps est l’admission.
La soupape d’admission est ouverte, le piston descendant aspire le mélange air/essence (préalablement réalisé grâce au carburateur ou à l’injection) dans la chambre. Lorsque le piston va arriver en bas au point mort bas, la soupape d’admission sera fermée par la distribution.
Au deuxième temps (la compression)
les deux soupapes sont fermées. Le piston remonte, le volume pour les gaz diminue, donc la pression augmente. Arrivé au point mort haut, l’allumage déclenche l’étincelle dans la bougie, provoquant la combustion du mélange air/essence.
Au troisième temps (la combustion)
le mélange s’enflamme, provoquant une élévation de la température. Le volume étant contenu, cela provoque une montée de la pression qui va faire descendre le piston et donner ainsi l’énergie motrice.
Quatrième temps
A partir du point mort bas, la soupape d’échappement va s’ouvrir, permettant la sortie des gaz chauds qui ne sont plus utilisables.
Avec l’inertie, le piston remonte, aidant l’échappement, jusqu’au point mort haut. La soupape d’échappement va se refermer, la soupape d’admission s’ouvrir et le moteur pourra recommencer un nouveau cycle.
Il aura fallu deux tours du vilebrequin pour avoir un temps moteur. Seul le temps de la combustion est moteur, les autres temps se font grâce à l’inertie. C’est pour cela qu’il est nécessaire d’utiliser un dispositif pour démarrer le moteur : une manivelle pour les anciens moteurs ou un démarreur électrique pour les suivants. Il faut d’abord faire tourner le moteur pour que des combustions puissent donner suffisamment d’énergie pour faire tourner le moteur de manière autonome.
(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Petites précisions à apporter.
Le cycle que je vous ai présenté est théorique, dans la réalité, compte tenu de la vitesse de rotation de l’inertie des gaz et du temps de propagation du front de flamme, il est nécessaire, dans la réalité d’adapter quelques périodes.
Comme je vous disais plus haut, le phénomène qui se passe au moment de l’allumage de la bougie est une combustion. C’est donc un phénomène “lent” par rapport à une explosion. Cela implique qu’il est préférable de déclencher l’allumage avant le point mort haut pour avoir un maximum de combustion et de pression au moment de la redescente du piston qui récupèrera alors un maximum d’énergie.
Sur les moteurs d’après guerre, l’avance à l’allumage est de 5 à 10° au ralenti et évolue avec le régime de rotation pour avoir un maximum autour de 30° à 3000 tours par minute et au delà.
Autre point, le mélange gazeux qui rentre dans le cylindre a une masse et de ce fait, il a de l’inertie.
Pour contrer cette inertie, l’ouverture et la fermeture des soupapes est donc modifiée.
Lors de l’admission, la soupape peut être ouverte avant le point mort haut et se fermer après le point mort bas.
Il en est de même pour la soupape d’échappement. Elle va s’ouvrir avant le point mort bas et se refermer après le point mort haut.
Au moment du point mort haut de fin d’échappement et début d’admission, les deux soupapes sont ouvertes. Cela s’appelle le croisement de soupapes. Le déplacement du gaz en fin d’échappement va aussi favoriser le début de l’entrée des gaz d’admission.
Plus le moteur est fait pour tourner vite, plus ce croisement de soupapes est long. En contre partie, si le moteur a un croisement important, il aura plus de mal à tourner à bas régime et sera donc peu puissant à bas régime (peu souple). D’où l’intérêt d’avoir mis en place sur des moteurs, à partir de 1990, un système de calage variable de la distribution. Mais nous en reparlerons plus tard.
Nous verrons la prochaine fois comment prendre les compressions du moteur.
Voilà, voilà.
Lionel.