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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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2. Fonctionnement
2.1 Cycle à 4 temps
La grande majorité des moteurs AC fonctionne selon le cycle à 4 temps, qui dure 2 tours de moteur et dont les phases caractéristiques sont les suivantes (figure 11).
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Temps 1. Admission
Elle se produit alors que le piston descend du PMH au PMB, créant ainsi une dépression dans le cylindre et l’aspiration du mélange carburé ou de l’air dans le cas particulier des moteurs à injection directe. Les vitesses des gaz sont plutôt élevées (la vitesse du son peut être atteinte au passage des soupapes) et l’inertie des masses gazeuses ne peut pas être négligée. De ce fait et aussi parce qu’il y a des pertes de charge sur le circuit d’admission (papillon, soupapes…), le remplissage des cylindres ne se réalise pas complètement : le remplissage naturel d’un moteur est inférieur à l’unité. Pour améliorer ce taux, les inerties des masses gazeuses sont prises en compte en avançant l’ouverture de la soupape d’admission avant le PMH (AOA = avance ouverture admission). Ces décalages sont de quelques degrés et leur importance dépend de la gamme du régime de fonctionnement du moteur : ils sont plus élevés pour les hauts régimes.
La tendance moderne est de promouvoir des distributions variables en calage et en ouverture, actionnées au moyen de commandes magnétiques ou hydrauliques, de manière à pouvoir bénéficier d’un remplissage optimal sur toute la gamme des régimes. De tels systèmes existent déjà en série et sont présentés comme une des clés ouvrant la voie vers les moteurs à faible consommation et pollution zéro.
Un calage d’admission bien adapté peut entraîner une légère suralimentation du moteur en un point de régime tandis que l’accroissement du nombre de soupapes par cylindre améliore le remplissage à tout régime. La suralimentation par compresseur permet des accroissements plus substantiels du remplissage avec des pressions d’admission largement supérieures à l’atmosphère.
Quelle que soit la pression à l’entrée du circuit d’admission, la quantité de mélange admis dépend de l’ouverture du papillon, qui détermine aussi la pression régnant en amont des soupapes. Dans un moteur AC la charge du moteur est donc en rapport (fortement non linéaire) avec la pression d’admission,...
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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.
-
(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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