MOTEUR A EXPLOSION (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« admission compressi on combu stion d6tents 6chappement mélange frais avant de l'amener au niveau de la bougie où une étincelle entraîne la combustion .

le rotor refoule ensuite les gaz brûlés par la lumière d'échappement et le cycle recommence .

En un tour complet du piston, ce cycle se répète trois fois.

Les avantages du Wankel sont sa longévité , sa fiabilité , sa compacité .

Ses inconvénients sont sa consommation élevée et le fait qu'il pollue beaucoup.

Aussi , il n'a pas eu le succès escompté.

Tous les moteurs à combustion interne ont besoin d'un dispositif de démarrage , car contra irement aux moteurs à vapeur , ils ne démarrent pas d'eux-mêmes.

Le lancement est effectué à l'aide d'un moteur électrique alimenté par la batterie d 'accumulateurs .

Il faut qu'il fasse tourner le moteur à une vitesse suffisante pour permettre son démarrage même à basse température .

ADMISSION DE L'ESSENCE l'admission de l'essence est une étape dé dans le bon fonctionnement d 'un moteur à explosion .

En effet , afin de produi re les meilleures performances , il est nécessaire de réaliser une bonne pulvérisation et homogénéisation de l'essence dans l'air et de bien doser ce mélange, appelé carburant.

On emploie principalement deux méthodes , chacune avec de nombreuses variantes : la méthode dite à injection , notamment électronique , et celle mettant en jeu un carburateur .

L E CARBURATEU R le carburateur assure la carbura tion, c'est-à- dire la formation du mélange explosif air-essence.

Dans sa forme la 1------------- -1 plus simp le , il est essentiellement types de moteurs de ce genre.

Il n'y a constitué d'une cuve à n iveau constant jamais ni bielle ni vilebrequin, puisque à la pression atmosphérique en le mouvement du piston est rotatif.

Le communication avec un gicleur qui plus connu de ces moteurs est le débouche , au niveau d'une buse , dans moteur Wankel.

mis au point en 1954 une chambre de mélange dotée d'un par l'Allemand Félix W1111ktl de la papillon.

l'essence arrive dans la cuve société N.S.U.

Ici, le par gravité ou grace une pompe .

La piston est en fait un dépression provoquée dans la chambre rotor de section de mélange par le mouvement du triangu laire aux piston en phase d'aspiration y produit coins légèrement un appel d'air.

l'air pénètre donc dans arrondis et aux la chambre , mais en raison de côtés bombés qui l'étranglement il subit un tourne de manière accroissement de vitesse au niveau de excentrée à la buse.

Cela s 'accompagne d 'une chute l'Intérieur d'un cylindre de forme de pression par effet dit • Venturi » au • ovale ».

Celui-ci est muni d'une niveau de l'ajutage (trou calibré du bougie et de deux lumières, la première gicleur), si bien que l'essence est pour l'admission du mélange frais , la aspirée dans la chambre de mélange seconde pour l'échappement des gaz où elle se mélange avec l'air.

Puis, le brûlés .

En raison de cette géométrie, le papillon, dont la vitesse de rotation est cylindre est à chaque insta n t d i visé en commandée par la pédale trois volumes, chacun e n contact avec d'accélération, règle le débit du mélange carburé qu'il envoie dans le cylindre .

LES COMPLICATION S Dans la pratique , les choses se compliquent car la dépression dans le diffuseur est d 'autant plus élevée que la vitesse de rotation du moteur est élevée .

Aussi, le carburateur simple décrit ci-dessus ne permet une carburation correcte que pour un régime de marche déterminé : pour des régimes plus élevés, le mélange devient trop riche en essence.

Par ailleurs , au démarrage , la vitesse du moteur étant trop faible, la dépression créée est insuffisante et le mélange carburé est cette fois trop pauvre en essence, d'autant que le démarrage se fait à froid.

la résolution d 'une multitude de problèmes de ce genre entraîne l'adjonction de nombreux dispositifs et d'accessoires permettant de corriger et d'amé liorer les performances du carburateur de base, notamment en adaptant le dosage requis pour les diverses allures du moteur : gicleur compensateur, pompe de reprise, adm ission d 'air secon- daire ...

Nous n 'en mentionnerons qu'un, le starter .

LE STARTER la solution au problème relatif au démarrage consiste à employer un starter qui constitue en lui-même un petit carburateur réglé pour le démarrage à froid .

Lorsque le moteur atteint son régime normal , le starter passe le relais au carburateur principal.

L'INJECTION ÜECTRONIQUE La carburation peut également être réalisée par injection électronique du combustible , celle-ci étant contrôlée par à piston sont munis d'un dispositif, appelé bougie , destiné à enflammer le carburant.

la boug ie est essentiellement constituée de deux électrodes entre lesquelles on applique une tension d 'environ 10 à 20 000 volts fournie par un transformateur alimenté par un courant débité par la batte rie, et haché par un rupteur .

Cela permet de faire jaillir une étincelle entre les deux électrodes : la combustion démarre .

Normalement, la vitesse de propagation du front de combustion est de 30 mètres par seconde .

Or, le rendement d'un moteur augmente avec son taux de compression (rapport entre le volume maximal et le volume m in i mal du gaz dans la chambre de combustion ).

On est donc amené à élever la valeur de ce taux , généralement inférieure à 10.

Cependant, si le taux de compression est trop élevé, ou s'il y a un point chaud dans le cylindre, un phénomène dit d 'auto -allumage peut parfois se produire et cela peut à son tour provoquer une détonation (cliquetis) qui se caractérise par une vitesse du front cinquante à soixante fois plus élevées .

Cela détériore le moteur.

Pour y remédier , on peut augmenter la température d'inflammation du carburant par modification de sa composition , par adjonction de produits anti-détonants ou en élevant son indice d'octane qui indique le pouvoir anti­ détonant d'un carburant.

une puce programmée par le 1 i!J~~~~~~~~~!~~~D I!J jiU!til•ltl,~ t\U/U constructeur.

l'Injection électronique •• -...................

.

permet une très bonne gestion de la carburation .

Grace à un dosage très précis en temps et en quantité , optimisant ainsi les performances du moteur , on réduit la consommation d 'environ 10 % , tout en augmentant la puissance jusqu'à 20 %dans certains cas.

Par ailleurs on réduit également la pollution occasionnée par les moteurs .

Il existe deux sortes d'injection électronique : l'injection indirecte qui consiste à injecter le combustible dans le conduit d'admission à l 'aide d'une pompe et d'un injecteur, et l'injection directe , une tech nique plus réce nte, où le combustib le est injecté directement dans le cylindre .

Sans doute , cette dernière méthode supplantera à terme l'injection indirecte.

ALLUMAGE ET COMBUSTION Hormis dans les diesels , les cylindres de tous les m ot eurs à combustion interne En raison de la chaleur dégagée par la combustion , il est indispensable d 'équiper les moteurs avec un système de refroidissement.

Certains moteurs d'avions, voire d'automobiles sont refroidis par l'air : la surface extérieure du cylindre est divisée en une série d 'ailettes de refroidissement ayant une importante surface métallique, ce qui permet d'évacuer efficacement la chaleur hors du cylindre .

Mais le refroidissement à l'eau est le plus couramment employé dans les moteurs de voiture .

En fait l'eau est méla ngée à des dérivés de l'éthylène glycol.

Dans ce cas, les cylindres sont enfermés dans une chemise externe , où une pompe entraînée par le vilebrequin fait circuler l'eau.

Celle-ci se refroidit à son tour dans les tubulures d 'un radiateur su r lequel un ventilateur souffle de l'air.

ACCROÎTRE LA PUISSANCE la bougie , la lumière d'admission et la lumière d'échappement.

Voici comment fonctionne le Wanke l : le mélange frais air-combustible pénètre p a r la lumière d'admission pendant que les gaz brûlés s'échappent par la lumière d'échappement Cela rappelle le moteur à 2 temps, mais la grande différence ici est qu'il n'y a pas de mélange possible entre les deux , puisque les deux volumes en contact avec les lumières sont hermétiquement séparés.

le rotor comprime alors ce Fonctionnement d 'un carburateur La puissance d'un moteur à explosion dépend de plusieurs facteurs.

Elle est proportionnelle au nombre de cylindres , à leur volume, au régime et à la pression moyenne qui règne dans le cylindre au cours d'un cycle.

Pour accroître la puissance maximale d'un moteur à combustion interne à pisto n, on peut donc agir sur la cylindrée , le régime, mais aussi sur la pression d'admission, appelée aussi pression d'alimentation .

Dans certains moteurs Arrivée justement il existe une installation dite de sural imentation qui permet de comprimer le mélange à l 'aide d'un compre sseur avant son entrée dans les cylindre s.

la suralimentation est surtout employ ée en aviation pour compenser la chute de la pression atmosphérique avec l'altitude .

Mais on l'emploie également dans les moteurs des voitures de hautes performances comme les voitures de course.

Les deux compre sseurs les plus couramment employés sont le compresseur mécanique et le turbocompresseur , appelé aussi turbosoufflante .

Pour comprimer le mélange, le comp resseur mécanique puise son énergie dans le mouvement du vilebrequin.

Dans le moteur turbo, ce sont les gaz d'échappement qui sont employés à cet effet.

En effet , tous les moteurs classiques, dits atmosphériques, n 'utilisent que 60 % de l'énergie qu'ils consomment alors que 40% sont évacués en pure perte avec les gaz résiduels d 'échappement.

le principe du moteur turbo , apparu en Formule 1 en 1977 , consiste à utiliser une partie de cette énergie gaspillée pour donner au moteur plus de puissance.

A cet effet dans le moteur turbo, on dirige les gaz d'échappement vers une turbine où ils se détendent entraînant sa rotation .

Celle-ci entraîne alors à son tour un compresseur qui aspire et comprime l'air d'admission grace à sa grande vitesse de rotation (plus de lOO ooo tours/minute).

On obtient ainsi une légère surpression de 0,5 à 1,5 bar.

Ce gavage en air ainsi obtenu permet un meilleur remplissage des chambres de combustion et auto rise l'injection d 'une quantité plus importante d'essence.

Toutefois, pour tirer le meilleur profit de la suralimentation , il y a lieu de refroidir l'air après compression au moyen d'u n échangeur appelé • intercooler ».

i!J.\!·iiJUé!J:!i l'environnement étant devenu une préoccupation esse ntielle, les moteurs ont évolué dans le sens d'une limitatio n des rejets nocifs po ur l 'ho mme et l'environnement.

Certes la pollution liée au gaz d'échappement dépend de la nature du carburant.

Pour la combustion des hydroca rbures, les d i positifs tels que le pot cllta lytique ont ainsi été adjoints aux moteurs pour é liminer au maximum les oxydes d 'azote , le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés.

En attendant l'utilisation de l'hydrogène comme carburant.. »