Technique

Ordre d’allumage

Ordre d’allumage

Publié le
25 juin 2020

Musique associée

The Doors / Light my Fire.

Ordre d’allumage

Nous avons vu les 4 temps du moteur. Nous avons vu cela pour un cylindre.
Que ce passe t-il quand le moteur a plus d’un cylindre ?
Connaître l’ordre d’allumage est indispensable pour le réglage du jeu aux soupapes et pour brancher les fils de bougies correctement.

Vous vous souvenez ? Il y a une combustion tous les deux tours de vilebrequin. Donc tous les 720°.

Pendant ces 720°, il va falloir que tous les cylindres "s'allument". Pour avoir une rotation régulière, les combustions doivent être régulières, donc

 

aura une combustion tous les 
un mono cylindre 
720°
Bi cylindres
360°
3 cylindres
240°
4 cylindres
180°
5 cylindres
144°
6 cylindres
120°
8 cylindres
90°
10 cylindres
72°
12 cylindres
60°
16 cylindres
45°

 

Plus vous aurez de cylindres, moins la rotation sera saccadée.
Nous verrons dans une autre publication, le choix du nombre de cylindres.

 

Qu’est-ce qui impose l’ordre d’allumage ?

Dans un premier temps, la forme du vilebrequin, ensuite le souhait d’éviter deux combustions sur deux cylindres juxtaposés. Et enfin, c’est l’arbre à cames qui va imposer l’ouverture des soupapes et donc au final l’ordre des combustions.

 

Je vais vous donner des exemples et cela va s’éclaircir.
Nous avons déjà vu le fonctionnement d’un mono cylindre quand nous avons vu les 4 temps.
Pour un 2 cylindres, pendant qu’un cylindre sera en combustion, l’autre cylindre sera en début d’admission.
Pour un moteur 3 cylindres, les manetons du vilebrequin seront décalés de 360°/3 soit 120°.
Pour un moteur 4 cylindres, les manetons seront décalés de 360°/4 soit 180°.

Et ainsi de suite…

 

L’ordre d’allumage est souvent “standard”, conventionnel. Lorsque vous avez un nombre de cylindre pair, vous avez deux cylindres au point mort haut en même temps.
Prenons l’exemple d’un 4 cylindres, quand le piston du cylindre 1 est au point mort haut, le piston du 4 est aussi au point mort haut, les pistons 2 et 3 sont au point mort bas.
Le concepteur du moteur ne peut donc choisir que deux possibilités pour l’ordre d’allumage : 1342 ou 1243.
Majoritairement, les 4 cylindres ont comme ordre d’allumage 1342, sauf certains moteurs Ford !

Pour information, voici quelques ordres d’allumage : 

 

Nombre de cylindre
ordre d’allumage
2
1-2
3
1-2-3
4
1-3-4-2
4
1-2-4-3 (Ford)
1-2-4-5-3
6 en ligne
1-5-3-6-2-4
6 en V
1-5-2-6-3-4
6 en V
1-4-3-6-2-5
8 en ligne
1-6-2-5-8-3-7-4
8 en V
10 en V à 90° avec manetons décalés
1-6-5-10-2-7-3-8-4-9
10 en V à 72°
12 en V
1A-6B-5A-2B-3A-4B-6A-1B-2A-5B-4A-3B
12 en W
1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9 
16 en W
1-14-9-4-7-12-15-6-13-8-3-16-11-2-5-10

 

En général, pour les moteurs en ligne, il n’y a pas de choix…
P
ar exemple pour le 6 cylindres, vous auriez le choix entre 153624 et 123654. Le deuxième cas n’équilibrerait pas les forces sur le vilebrequin, au risque de le casser et la chaleur des cylindres se dissiperait moins bien.

En revanche, pour les moteurs en V, les choix sont importants, c’est pour cela que je n’ai pas mis beaucoup d’exemples.
Pour les V8, le nombre de possibilités d’ordre d’allumage est important et il vaut mieux se référer au manuel technique de la voiture pour savoir.
Chez les Américains, gros fabricants de V8, les ordres sont différents d’une marque à l’autre, mais aussi parfois d’un bloc à l’autre dans la même marque.

C’est pour cela que tous les V8 ne font pas le même bruit. Un V8 américain et un Ferrari ne font pas le même bruit. Je ne parle pas du bruit d’échappement, mais bien du rythme de rotation.
D’ailleurs le bruit des moteurs est en grande part due au nombre de cylindres et ordre d’allumage.
Vous n’avez pas besoin de regarder pour savoir qu’une 2 CV est en train de passer.
Les 3 cylindres modernes donne un bruit “incomplet” avec des similitudes avec les 6 cylindres Porsche.
L’Audi Quatro, les Volvo T5, le Land Rover TD5 avec leurs moteurs 5 cylindres ont un bruit caractéristique. On a l’impression qu’il manque un cylindre, comme si la rotation était tronquée.

Certains moteurs donnent une impression de rotation irrégulière, c’est le cas des premier moteurs V6 PRV, car le V du moteur était ouvert à 90°, alors que le décalage “normal” entre deux combustions aurait du être de 120° (avec un angle de 60° entre les deux bancs de cylindre). Donc l’angle entre deux combustions est une fois de 90°, une fois de 150°.
Ce problème sera résolu en 1986 avec un vilebrequin à manetons décalés.

Je vous expliquerai tout cela plus tard et calmement.

 

Promis, juré, je vous proposerai une publication avec des sons de différents moteurs, mais s’il vous plait, laissez-moi le temps de vous les enregistrer.

 

La semaine prochaine, pour vous reposer une peu, je vous prépare le début d’un lexique, qui s’enrichira dans le temps avec les nouvelles publications.

 

Voilà, voilà.

 

Lionel.

Publié par Philo dans Plat, Technique, 10 commentaires
La compression

La compression

Publié le
3 juin 2020

Musique associée

Queen / David BOWIE : Under pressure remastered

A la mémoire de Gérard Porte - 31 mai 2020

Essayer de vivre de sa passion permet de croiser des êtres humains qui ont la même passion. Parmi ceux là, il y a des personnes de grandes qualités et richesses.

J’ai eu la chance d’en croiser un. Il transportait toujours avec lui un rayon de soleil. Avec lui les problèmes étaient vite remplacés par des solutions.
Parfois vous tutoyez des personnes en vous disant que vous avez peu de choses en commun.

Nous nous vouvoyions, c’était accessoire, les pensées et les sentiments se transmettaient très bien comme cela.
Monsieur Porte, j'ai conscience de la chance d’avoir pu vous rencontrer et passer du temps à parler voitures avec vous.
Vous êtes parti très vite et je reste là... un peu hébété. Je sais que vous passerez à l’atelier, votre voix et vos expressions vont raisonner un bout de temps.

Quelque soit la destination, je vous souhaite un bon voyage Monsieur Porte.

Vous qui ne m'avez jamais mis la pression, cet article vous est dédié...

Pourquoi et comment prendre les compressions

Vous vous souvenez ? Le deuxième temps du moteur à quatre temps, c’est la compression. A quoi sert-elle cette compression ? A “concentrer” l’énergie de la combustion.

La compression permet de mettre une quantité plus importante de mélange air essence dans le volume faible de la chambre de combustion autour du point mort haut. S’il y a une quantité plus importante, il y aura un dégagement plus important d'énergie lors de la combustion.

Que se passe t’il si vous n’avez pas de compression ? Ou plus exactement, qu’est-ce qui ne se passe pas ?

La concentration en air et essence sera faible et la combustion lente. Elle ne donnera pas d’énergie mécanique au piston. 

La combustion se fera tardivement et de manière incomplète, pendant la phase d’échappement, voire… dans l’échappement.

Un moteur qui n’a plus de compression ne pourra pas démarrer. A l’autre bout du spectre, un moteur avec un fort rendement aura un rapport volumétrique élevé (grande capacité à compresser les gaz) comme sur les moteurs de compétition ou on aura un système auxiliaire qui augmentera la pression des gaz d’admission : turbo ou compresseur.

Quel est l’intérêt de contrôler les compressions ?

De savoir si le moteur a la capacité de compresser les gaz ! Oui, Monsieur Lapalisse n’aurait pas dit mieux !
Le moteur a besoin de pression avant d’allumer le mélange, sinon la combustion ne sert à rien. Ok.

Quelles sont les causes d’une perte de pression.
  • Une soupape pas étanche : tordue, son plan de joint pas propre, réglage du jeu aux soupapes trop bridé, donc elle reste toujours un peu ouverte.
  • Un manque d’étanchéité entre le piston et le cylindre : usure du cylindre et les segments n’arrivent pas à rattraper le jeu, un segment cassé, un piston cassé (rare), un cylindre cassé (très rare).
  • Un piston percé (rare),
  • Un joint de culasse cassé entre deux cylindres ou fuyant fortement vers le circuit de refroidissement.
  • Une culasse très fortement déformée (très rare à ce point).

A priori, je ne vois pas d’autres possibilités.

Donc, quand vous contrôlez les compressions, vous contrôlez ces points là.

 Si je me permets une comparaison avec la médecine, cela équivaut à un test d’effort chez votre cardiologue qui vous indique que votre cœur va très bien, ce qui ne vous empêche pas d’avoir un foie fatigué, un rein assisté par des dialyses hebdomadaires et des connections neuronales défaillantes (je vous laisse mettre les autres défaillances médicales que vous souhaitez).

Ce que je veux dire : ne demandez pas au contrôle de compression d’autres informations que celle qu’il est capable de donner. Il ne peut pas donner l’état de la voiture, ni du moteur complet.

 

Réalisation du contrôle des compressions.

Il faudra un appareil, qui s’appelle un compressiomètre. C’est un manomètre équipé d’un clapet antiretour pour que l’aiguille ne redescende pas et d’un affichage allant de 0 à une vingtaine de bars (2000 kPa) pour un moteur essence.

La plage “normale” de pression lors du test va être entre 8 et 12 bars.

Avant d’effectuer le contrôle, 

  • déposez toutes les bougies, 
  • débranchez l’alimentation de la bobine. Il est préférable qu’il n’y ait pas d’allumage, car 
    • les bougies étant déposées, le courant issu de la bobine ne peut pas retourner à la masse 
    • il serait dommage que vous serviez de bougie si vous touchiez le fil haute tension pendant le test. Une décharge d’allumage peut être dangereuse (provoquer un arrêt cardiaque), voir très dangereuse pour les personnes ayant un pace maker.
compressiomètre

Si vous avez un compressiomètre qui se visse à l’emplacement de la bougie, la manipulation va être simplifiée. Si votre compressiomètre est à appliquer en poussant sur son corps, il vous faudra soit de l’aide d’une personne soit un interrupteur pour déclencher le démarreur.

 Je m’explique... La prise des compressions va se faire (avec le compressiomètre en place) en faisant tourner le moteur avec le démarreur tout en ayant l’accélérateur ouvert à fond.

L’accélérateur ouvert à fond permet de rentrer un maximum d’air et d’obtenir la pression maxi plus rapidement.

Donc pour résumer : 

  • si vous avez un compressiomètre qui se visse, vous le positionnez sur le premier cylindre, vous allez dans la voiture, vous accélérez à fond, vous tournez la clé de contact pour enclencher le démarreur et vous faites tourner le moteur jusqu’à ce que l’aiguille du compressiomètre ne monte plus (en général  5 compressions soit 10 tours moteurs ou quelques secondes).
  • vous lisez la valeur indiquée et la notez sur un papier en indiquant qu’il s’agit du cylindre 1 (éventuellement précisez quel cylindre vous avez choisi pour être le 1 : avant du moteur, arrière, coté distribution, coté embrayage … c’est juste une convention, mais il est préférable que ce soit clair dans votre tête, surtout pour la suite des réparations en cas d’anomalie). Le cylindre coté distribution est souvent utilisé comme premier cylindre.
  • Une fois votre mesure faite et notée, vous appuyez sur le bouton du compressiomètre pour libérer la pression et vous pouvez faire de même pour les cylindres suivants.
  • Si vous avez un compressiomètre “à pousser”, une personne tient l’appareil poussé dans le trou de bougie, une autre personne va dans la voiture pour accélérer à fond et faire tourner le démarreur.

 

Résultats :

tous vos cylindres ont une pression avec moins d’un bar de différence, comprise entre 8 et 12 bars ? Tout va bien, vous pouvez ranger votre matériel.

Ce n’est pas le cas… ? Nous verrons cela une prochaine fois.

 

Voilà, voilà,

 

Lionel.

Publié par Philo dans Plat, Technique, 4 commentaires
La valse à quatre temps

La valse à quatre temps

Publié le
25 mai 2020

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’a
dmission 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.

Admission
Admission
Fin d'admission

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.

Compression
Allumage

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.

Combustion

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.

Echappement
Echappement
Echappement

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.

 

Stroke engine

Sur cette animation, l’admission se fait par la droite et l’échappement par la gauche.
Animation ralisée par : UtzOnBike (3D-model & animation: Autodesk Inventor) / CC BY-SA
(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.

 

Publié par Philo dans Moteur, Plat, Technique, 0 commentaire