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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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5. Émissions polluantes du moteur
5.1 Nature des émissions
La combustion parfaite d’un hydrocarbure conduit à la formation de dioxyde de carbone et d’eau. Ce schéma idéal est rarement réalisé dans un moteur : les gaz d’échappement sont constitués d’un grand nombre de molécules, dont certaines sont des polluants identifiés, tels le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d’azote (NO, NO2, N2O, représentés comme NO x ) et les hydrocarbures imbrûlés (HC). Le paramètre déterminant pour la production de ces polluants est la richesse du mélange carburé dans lequel s’est développée la combustion (figure 30). Les mélanges riches produisent du CO et des imbrûlés ; le CO disparaît en dessous du rapport stœchiométrique et réapparaît avec des HC lorsque se manifestent les ratés de combustion de la limite pauvre. Les oxydes d’azote sont caractéristiques des mélanges pauvres, leur maximum est atteint à la richesse 0,9 et ils disparaissent en dessous de 0,7.
Les CO, HC et NO x étant identifiés comme nuisibles, leurs émissions sont réglementées, mais les spécialistes ont répertorié d’autres molécules susceptibles de s’ajouter à la liste existante (oxydes de soufre, hydrocarbures polynucléaires aromatiques…). Ainsi, le dioxyde de carbone est entré dans la réglementation depuis qu’il est fortement soupçonné de contribuer à l’effet de serre et au réchauffement de l’atmosphère. C’est en fait un marqueur des consommations et sa limitation est un des motifs de la réduction des consommations.
Les normes d’émissions en vigueur dans la CEE pour les voitures particulières à essence sont depuis le 1/01/2000 : 2,30 g/km de CO, 0,20 g/km d’HC et 0,15 g/km de NO x . Les mesures doivent être effectuées en parcourant le cycle ECE/EU (cycle urbain parcouru 4 fois après départ à froid, suivi d’un cycle périurbain [14]). Les émissions de CO2 seront limitées à partir de 2005 à une moyenne de 120 g/km pour l’ensemble des véhicules produits, ce qui correspond à une consommation de 5 L/100 km sur cycle normalisé.
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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.
-
(4) - RNUR - Le circuit d’allumage - . Technologie de l’Automobile, 1979 ETAI.
-
(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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