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Auteur(s)
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Jean TRAPY : Docteur ès sciences - Ingénieur principal à l’Institut français du pétrole (IFP)
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Le moteur à allumage commandé (AC) est l’un des membres éminents de la grande famille des moteurs alternatifs à combustion interne, c’est-à-dire des moteurs qui produisent du travail par action directe sur un piston de la pression provenant de l’inflammation d’un mélange combustible, avec transformation du mouvement alternatif en rotation par l’intermédiaire d’un système bielle-manivelle. Le terme « allumage commandé » vient de ce que l’inflammation est initiée au moyen d’une étincelle, généralement d’origine électrique, en un moment bien déterminé du cycle. L’alimentation avec des mélanges homogènes d’air et de vapeur de carburant est indispensable pour assurer un bon allumage, ce qui impose des carburants de bonne volatilité, telles les essences de pétrole, d’où son appellation, plus familière, de « moteur à essence ». Son omniprésence dans le domaine de la traction routière, et particulièrement dans celui de l’automobile, est à l’origine de sa grande popularité ; rares sont les propulseurs capables actuellement de le concurrencer dans cette utilisation.
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4. Adaptation moteur-carburant
À cause de ses modes d’alimentation et de combustion, le moteur AC ne peut fonctionner qu’avec un spectre relativement étroit de carburants : les essences, les hydrocarbures gazeux (méthane, propane, butane…) et quelques produits oxygénés (alcools, éthers, cétanes…). La limite principale à l’utilisation d’autres combustibles est la génération d’anomalies de combustion.
4.1 Combustions anormales
Ce sont des combustions qui ne résultent pas de la propagation normale d’une flamme provoquée par une étincelle : on distingue le préallumage et le cliquetis.
Le préallumage (ou encore autoallumage) caractérise une combustion qui se déclenche avant et indépendamment de l’étincelle d’allumage. Lorsqu’il apparaît, il devient vite systématique et se manifeste par des cycles avec une pression maximale très élevée et une quasi-absence de dispersion cyclique. Les incidents résultants sont souvent graves : fusion de soupapes ou de bougies, grippage ou percement de pistons ; ils sont tous la traduction d’un accroissement important des transferts thermiques. Il a été constaté que le préallumage se produisait lorsque la température de paroi en un point de la chambre de combustion devenait proche de 1 000 C ; en pratique, ce sont souvent des dépôts sur la soupape d’échappement ou un mauvais degré thermique de la bougie d’allumage qui en sont la cause. Le problème peut être alors résolu par un bon choix de bougie ou une formulation appropriée des carburants et lubrifiants.
Le cliquetis est un phénomène qui avait été remarqué dès les premiers temps des moteurs ; on sait maintenant qu’il a pour origine une brutale inflammation d’une partie de la charge située en avant du front de flamme, intervenant avant la fin de combustion. Il en résulte une brusque augmentation locale de la pression (figure 28), suivie d’ondes de pression dans le cylindre et de vibrations des structures, avec un bruit métallique caractéristique qui est à l’origine de l’appellation. Lorsqu’il est intense et prolongé, le cliquetis peut aussi conduire à des incidents graves : rupture du joint de culasse, grippage ou fusion du piston, détérioration des parois de la chambre de combustion. Le mécanisme de ces destructions est maintenant connu et consiste principalement en un accroissement important...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RNUR - Le moteur à essence 4 temps. Principes de fonctionnement - . Technologie de l’Automobile, 1979 ETAI.
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(2) - RAYNAL (B.) - La combustion dans les moteurs à allumage commandé - . Cours Éc. Nat. Sup. Pétrole et Moteurs, 1983 ENSPM.
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(3) - RNUR - Le carburateur - . 1979 ETAI.
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(4) - RNUR - Le circuit d’allumage - . Technologie de l’Automobile, 1979 ETAI.
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(5) - BRIOULT (R.) - Le moteur à essence - . 1980 ETAI.
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(6) - HERBAULT (P.) - L’allumage électronique intégral de la CX-25 IE - . Ingénieurs de l’Automobile, oct. 1984.
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