le moteur à explosion est un moteur à combustion interne, interne , essentiellement utilisé pour la
propulsion des véhicules de transport transport ( (avion avion à à hélice hélice,,automobile automobile,, moto moto,, camion camion,, bateau bateau), ), pour une grande variété d'outils mobiles (tronçonneuse ( tronçonneuse,, tondeuse à gazon) gazon ) mais aussi pour des installations fixes (groupe ( groupe électrogène, électrogène, pompe pompe). ). 'expression !moteur à explosion", consacrée par l'usage, est impropre car elle ne rend r end pas compte de l'ensemble des phénomènes phénomènes a#ant a#ant lieu dans ces moteurs $ l'expression !moteur à combustion interne" est plus correcte. %ne détonation détonation,, forme spécifi&ue de combustion pour la&uelle la vitesse du front de flam flamme me est sup supérie érieur uree à ms, ms, a &uel& el&uefoi efoiss lieu, ieu, mai mais c'est e st un défau éfautt de fonc foncti tion onne neme ment nt (sau (sauff lors lors du déma démarra rrage ge de la comb combus usti tion on des des mote moteur urss *ies *iesel el). ). +héori&uement, c'est une déflagration déflagration &ui &ui se produit au sein de ces moteurs. es moteurs à allumage commandé, commandé, contrairement auxmoteurs auxmoteurs *iesel nécessitent *iesel nécessitent une étincelle pour le déclenchement de lacombustion la combustion du du mélange carburant carburant air air..
oteur &uatre temps à allumage commandé -rticle détaillé oteur à allumage commandé. commandé . /l s'agit de l'ensemble des moteurs utilisant comme carburant de l' essence essence,, de l'alcool l' alcool,, ou alors un gaz gaz ( (01 01)) ou autre, et dont la combustion doit 2tre déclenchée par une source d'énergie externe (bougie ( bougie,, trembleur, etc. ).
3onstitution 3es moteurs transforment l'énergie potentielle chimi&ue stocée dans uncarburant uncarburant en en travail travail ( (éne énergi rgiee méc mécani ani&u &uee) gr4ce à des combustions combustionsparticulièrement particulièrement rapides, d'o5 le terme d'!explosion". /ls sont constitués d'un ou plusieurs c#lindres c#lindres confinant confinant les combustions. *ans cha&ue c#lindre, un piston piston coulisse coulisse en un mouvem mouvement ent rectil rectilign ignee altern alternati atif. f. 3e mouvem mouvement ent est transf transform orméé en rotati rotation on par par l'intermédiaire d'une bielle bielle reliant reliant le piston auvilebre&uin au vilebre&uin,, un assemblage de manivelles manivelles sur sur un axe axe.. 3ha&ue c#lindre est fermé par une culasse culasse pourvue pourvue d'au moins deuxsoupapes deux soupapes •
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la soupape d'admission permet l'alimentation en mélange airessence du c#lindre par le collecteur d'admission $ d'admission $ la soupape d'échappement permet l'évacuation des gaz brulés vers l' échappement échappement.. /l a existé des moteurs sans soupapes, celles6ci étant remplacées par des chemises mobiles dites dites !louvo !louvo#an #antes tes"" découv découvran rantt des lumiè lumières res.. 3e princi principe pe a été utilis utiliséé avec avec succès succès (exce (excelle llente nte fiabil fiabilité ité,, partic particuli ulière èremen mentt bon rende rendemen ment, t, silenc silencee de foncti fonctionn onneme ement nt 7réf. nécessaire8 ) sur sur les mote moteur urss d'av 'avion ion 9ri 9risto stol &ui fure furennt fabri abri&&ués sou sous lice licenc ncee par la :necma :necma ;us&ue ;us&ue dans les années <=> pour l'é&uipement des avions de transport militaire ?ora ?oratl tlas as.. 3e prin princi cipe pe étan étantt par par conc concep epti tion on (ine (inert rtie ies) s) limi limité té à des des régi régime mess de fonctionnements ne dépassant pas les @ >>> trmn et augmentant la consommation d'huile, il n'a pas été développé davantage.
Aonctionnement
3#cle &uatre temps à allumage commandé
e c#cle de fonctionnement se décompose anal#ti&uement en &uatre temps ou phases. e mouvement du piston est initié par la combustion (augmentation rapide du volume des gaz) d'un mélange de carburant et d'air (comburant) &ui a lieu durant le temps moteur. 3'est l'uni&ue temps produisant de l'énergie $ les trois autres temps en consomment mais le rendent envisageable. e piston se déplace au cours du démarrage gr4ce à une source d'énergie externe (fré&uemment un démarreur ou lanceur un moteur électri&ue est couplé provisoirement au vilebre&uin) ;us&u'à ce &u'au moins un temps moteur produise une force capable d'assurer les trois autres temps avant le prochain temps moteur. e moteur fonctionne par consé&uent seul et produit un couplesur son arbre de sortie. Boici une description des c#cles successifs d'un moteur à &uatre temps .
admission d'un mélange air et de carburant vaporisé, présent dans le conduit d'admission, mélange préparé par divers composants ( carburateurou dispositif d'in;ection indirecte) ouverture de la soupape d'admission et descente du piston, ce dernier aspire ainsi ce mélange dans le c#lindre à une pression de -0, 1 à -0, 3 bar $
C.
compression du mélange fermeture de la soupape d'admission, puis remontée du piston &ui comprime le mélange ;us&u'à 12 à 18 bars et 400 à 500 °C dans la chambre de combustion $
D.
combustion (détente aux environs du point mort haut) moment au&uel le piston atteint son point culminant et au&uel la compression est au maximum $ la bougie d'allumage, connectée à un générateur d'électricité haute tension, produit une étincelle $ la combustion rapide &ui s'ensuit forme le temps moteur $ les gaz chauds à une pression moyenne de 40 bars repoussent le piston, initiant le mouvement $
@.
écappement ouverture de la soupape d'échappement et remontée du piston &ui chasse les gaz brElés détendus dans le collecteur d'échappement, laissant la place à une nouvelle charge de mélange aircarburant.
.
%n nouveau c#cle débute en 1. -rticle détaillé c#cle de 9eau de Fochas.
oteur *iesel &uatre temps -rticle détaillé oteur *iesel. 3omme le moteur thermi&ue à allumage commandé, le moteur *iesel est constitué de pistons coulissants dans des c#lindres, fermés par une culasse reliant les c#lindres aux collecteurs d'admission et d'échappement, culasse é&uipée de soupapes commandées par un ou plusieurs arbres à cames. e fonctionnement repose sur l'auto6inflammation du gazole, fioul lourd ou encore huile végétale brute dans de l'air comprimé à plus de C> du volume du c#lindre (environ DG bar), dont la température est portée de H>> I3 à G>> I3 à peu près. :itJt le carburant in;ecté (pulvérisé) dans l'air comprimé, ce dernier s'enflamme pres&ue instantanément, sans &u'il ne soit indispensable de recourir à un allumage commandé par bougie. Kn brElant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le c#lindre (H> à >> bars), repoussant le piston &ui apporte un travail sur une bielle, la&uelle entraLne la rotation du vilebre&uin (ou arbre manivelle ;ouant le rJle d'axe moteur). (voir dispositif bielle6manivelle) e cycle Diesel à &uatre temps comporte .
admission d'air par l'ouverture de la soupape d'admission et la descente du piston $
C.
compression de l'air par remontée du piston, la soupape d'admission étant fermée $
D.
in!ection - combustion - détente peu avant le point mort haut, on introduit, par un in;ecteur haute pression le carburant pour former un mélange instable avec l'ox#gène de l'air comprimé. a combustion rapide &ui s'ensuit forme le temps moteur, les gaz chauds en expansion rapide repoussent le piston, libérant une partie de leur énergie. 3elle6ci peut 2tre mesurée par la courbe de puissance moteur $
@.
écappement des gaz brElés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.
es seules bougies présentes sur un moteur diesel, sont les bougies de MpréchauffageM &ui, comme leur nom l'indi&ue, préchauffent les chambres de combustion (ou les préchambres suivant le t#pe de diesel) afin d'obtenir, &uand le moteur est froid, une température suffisante pour l'auto6inflammation du carburant.
Nistori&ue
e premier moteur à deux temps fut imaginé et réalisé par Oean6Ooseph Ptienne enoir en QHC. /l utilisait un gaz d'éclairage. /l fonctionne selon le c#cle de enoir. •
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*ans sa version économi&ue pourvue d'un simple carburateur, son rendement est plus faible et il est plus polluant, mais d'une puissance et d'un couple nettement plus élevés (H> à => R) &u'un moteur à &uatre temps de la m2me c#lindrée au m2me régime $ il est demeuré longtemps et reste tou;ours le moteur exclusif et performant des c#clomoteurs et de &uel&ues motos sportives répli&ues de motos de compétition en 01 et tout6terrain. *epuis <<>, on s'intéresse de nouveau aux moteurs à deux temps pour l'automobile mais en in;ection directe pneumati&ue Srbital, une solution &ui plus est en plus utilisée au;ourd'hui sur les C roues de petite c#lindrée et &ui répond aux normes de pollution Kuro D.
+echni&ue
Aonctionnement du c#cle C temps
es moteurs !deux temps" respectent le c#cle de 9eau de Fochas en utilisant les deux cJtés du piston la partie supérieure pour les phases de compression et de combustion et la partie inférieure pour assurer le transfert des gaz d'admission (et par voie de consé&uence, d'échappement). /ls épargnent ainsi les mouvements (donc latences, frottementsT) de deux c#cles non producteurs d'énergie et produisent davantage de couple et de puissance.
-vantages es moteurs !deux temps" permettent de bénéficier théori&uement du double de travail par c#cle (un temps moteur par tour de vilebre&uin, au lieu d'un temps moteur pour deux tours de vilebre&uin pour le moteur &uatre temps). 3ependant l'étanchéité demeure complexe à assurer et certains effets de l'emplacement de canaux de transfert de gaz (admission et échappement) limitent le gain prati&ue à => R du travail.
es principaux avantages de ces moteurs sont •
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une combustion à cha&ue tour moteur et une puissance spécifi&ue (puissancec#lindrée) particulièrement élevée envisageable, par consé&uent une puissance massi&ue particulièrement élevée. une simplicité de construction (peu de pièces en mouvement) un graissage des éléments en rotation &uel&ue soit l'inclinaison du moteur plus d'info 78
/nconvénients es principaux inconvénients des moteurs deux temps sont •
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une plus forte consommation spécifi&ue, due à la partie de gaz imbrulés &ui sont re;etés hors du moteur durant la phase de transfert. 1our # remédier en partie, une in;ection directe sert à faire pénétrer une dose précise de carburant, dans la chambre de combustion transferts fermés. une courbe de puissance moins étalée &ue celle d'un @ temps, &ui rend la conduite légèrement moins agréable. une usure plus rapide due aux lumières des canaux de transferts &ui torturent les segments à leur passage ils # subissent des contraintes différentes et importantes, usant le c#lindre anormalement dans ces zones) $ la lubrification pose problème (en particulier au niveau des segments et du bas moteur) car l'huile diluée dans l'essence pour assurer la lubrification ne privilégie pas particulièrement ces zones $ &ui plus est , elle brEle mal par consé&uent produit des composés imbrElés, &ui ont tendance à se déposer au lieu d'2 tre évacués par l'échappement$ faible frein moteur. 1our ces différentes raisons, les moteurs deux temps économi&ues à carburateurs sont en voie de disparition, car ils polluent bien plus &ue des moteurs &uatre temps é&uivalents (tondeuses à gazon,tronçonneuses, vélomoteurs, moteurs hors6bord, petits groupes électrogènes, motoculteurs, véhicules demodélismeT). es émissions polluantes des moteurs C temps et le nombre élevé de ces moteurs rendent indispensable l'application de normes de fonctionnement, induisant la réduction de cette pollution.
*iesels deux temps 3ependant, les moteurs deux temps présentent tou;ours un fort potentiel dans des secteurs spécifi&ues, par exemple celui des particulièrement grandes puissances (propulsion marine ou production électri&ue) o5 des diesels deux temps dits !moteurs lents" délivrent plus de
>> chevaux avec un rendement de G> R. 3e sont des moteurs comptant cin& à &uatorze c#lindres en ligne dont le diamètre des pistons atteint mètre et la course C, G> mètres 78. a vitesse de rotation de leur arbre est
d'environ >G toursminute. eurs principales &ualités sont la fiabilité et la faible consommation. 1ar contre leur volume (ils occupent trois étages de la ma;orité des navires é&uipés) est cependant une tare pour d'autres applications leurs homologues, en puissance, &uatre temps ne font pas vraiment mieux. 3ertains moteurs d'avion utilisent aussi ce principe, assez ancien, puis&ue dé;à utilisé par les moteurs3lerget des années . -ctuellement le plus connu est le moteur Uilsch, un tric#lindre C temps de C> ch suralimenté par compresseur. /l existe aussi en C et @ c#lindres, mais aussi le prometteur protot#pe en cours de certification du moteur en étoile Voche (D>> ch). 'avantage alors du moteur diesel C temps est un rapport poidspuissance é&uivalent à un @ temps essence, mais avec un meilleur rendement et l'utilisation d'un carburant trois fois moins cher, le érosène, au lieu de la coEteuse et polluante essence d'aviation au plomb. -rticle détaillé c#cle à deux temps.
-rchitectures alternatives es défauts du moteur à combustion interne classi&ue sont son médiocre rendement, ses vibrations et la difficulté de diminuer son niveau de pollution. *e nombreuses architectures alternatives sont nées au cours de l'histoire, énormément sont restées à l'état de dessins ou de ma&uettes, certaines ont données des protot#pes fonctionnels, et &uel&ues rares architectures ont eu droit à la production industrielle. a plus connue, utilisée surtout dans les automobiles, est celle du moteur à piston rotatif, le moteur Uanel, utilisé par 3itroWn et ?:%, puis peaufiné par azda. 1our le moment, aucune autre solution ne semble pouvoir détrJner le moteur à pistons avec sonvilebre&uin et ses soupapes... -rticle détaillé -rchitecture alternative des moteurs à explosion.
3aractérisation a cylindrée d'un moteur est le volume total (tous c#lindres) déplacé durant un c#cle. Klle est calculée à partir du diamètre d'un c#lindre (l' alésa"e), de la distance parcourue par un piston (la course) et , du nombre de c#lindres. a puissance développée, fré&uemment exprimée par une courbe de puissance moteur, doit 2tre mesurée selon certaines normes définissant surtout les accessoires mis en Xuvre et les conditions de température et de pression. Klle est tou;ours supérieure à la puissance réellement disponible aux roues pour un véhicule du fait des pertes dans la transmission. 'unité légale utilisée est le U mais fré&uemment accolée au cheval6vapeur (ch) ( cheval6vapeur Y =DH Zatts). e couple maximal exercé sur l'axe. 'unité légale utilisée est le ? [ m (bien &ue le g [ m reste courant). a puissance est le produit du couple par la vitesse de rotation (attention,
pour obtenir des Zatts, il faut multiplier le couple en ? [ m par la vitesse de rotation en radians par seconde \). a #itesse maximale de rotation généralement exprimée en tours par minute. a puissance spécifique exprime la puissance produite selon la c#lindrée (volume de gaz contenus après le c#cle d'admission). Klle est fré&uemment exprimée en la rapportant au litre de c#lindrée. %n moteur de G>> cm] développant DD ch présente ainsi un rendement de puissance de HH ch au litre tandis &u'un D >>> cm] développant C> ch n'en offre &ue @>. 'augmentation de la puissance spécifi&ue est d'autant plus aisée &ue la c#lindrée unitaire diminue (donc &ue le nombre de c#lindres augmente) puis&ue la puissance augmente avec le régime. Sr, un moteur de forte c#lindrée unitaire fonctionnant rapidement développe des moments mettant la totalité, surtout le piston, à rude épreuve et , par consé&uent menace sa fiabilité. a puissance massique est un rapport entre la puissance développée et la masse du moteur. *ans le cas d'un moteur à poste fixe, elle n'exprime le plus fré&uemment rien d'utile, mais les constructeurs d'aéronefslui accordent par contre une grande importance. e taux de compression d'un moteur exprime le rapport entre le volume laissé dans l'un de ses c#lindres au point mort bas et au point mort haut. 1lus il est élevé plus le mélange est comprimé par consé&uent plus l'explosion sera forte, par consé&uent complexe à gérer (choc mécani&ue, températureT) mais plus le rendement du moteur sera élevé voir l'étude thermod#nami&ue. a pression moyenne indiquée représente la &ualité de la combustion et l'étanchéité du moteur. a pression moyenne effective est une image de la puissance spécifi&ue. 3'est le produit de la pmi et durendement
Fefroidissement es combustions répétées surchauffent les pièces en contact (piston, c#lindre, soupape) et se diffusent sur la totalité des pièces mécani&ues du moteur. /l faut par consé&uent les refroidir sous peine de destruction. 1our un bon fonctionnement, les moteurs à explosion ont besoin d'une température régulière et adaptée.
Fefroidissement à air
oteur de la 3occinelle
Kn Q=G le français -lexis de 9ischop utilise l'air pour le refroidissement. :on moteur sans compression préalable, de t#pe mixte, comportait un c#lindre entouré d'ailettes métalli&ues augmentant ainsi la surface en contact avec l'air. 3e t#pe de refroidissement est en particulier utilisé pour les moteurs é&uipant les vélomoteurs et motoc#clettes de faible c#lindrée, mais également sur des automobiles, comme certaines 1orsche, 0:, la C3B ou la3occinelle. e refroidissement par air est aussi ma;oritaire pour les moteurs à pistons é&uipant les avions. e refroidissement à air a longtemps été la référence pour les moteurs de motoc#clette (m2me s'il a tou;ours existé des moteurs de motoc#clette à refroidissement li&uide), mais les problèmes entraLnés par le haut rendement de ces moteurs (casses, usure prématurée) ont conduit à la &uasi généralisation du refroidissement li&uide, malgré les avantages spécifi&ues pour la motoc#clette du refroidissement à air (encombrement, poids, simplicité, prix). /l peut 2tre optimisé par l'utilisation d'un ventilateur, dont la présence ne révèle cependant pas forcément un refroidissement à air, car il dissipe &uel&uefois la chaleur du radiateur d'un dispositif de refroidissement li&uide.
Fefroidissement li&uide
Fadiateur moderne, en aluminium
3'est l'anglais :amuel 9roZn &ui inventa le refroidissement du moteur par de l'eau afin de perfectionner les performances du refroidissement. *ans son moteur, l'eau entraLnée par une pompe circule autour des c#lindres entourés d'une chemise, l'eau est refroidie par contact direct avec l'air ambiant. 1lus tard, on a;outa à l'eau différents ad;uvants &ui devint dans ce cas le li&uide de refroidissement. •
e radiateur fut découvert en Q<= par l'ingénieur allemand Uilhelm a#bach. -près de nombreux t4tonnements, il mit au point le radiateur dit ! nid d'abeille" &ui permet le refroidissement particulièrement efficace d'un li&uide. /l se compose d'un faisceau de conduits courts et étroits entre les&uels circule l'air. 'air peut 2tre accéléré
par un ventilateur positionné devant ou derrière lui. 3e radiateur est localisé dans un circuit fermé ou semi6fermé emplit d'un li&uide (à base d'eau) assurant le refroidissement du moteur. •
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*ans les moteurs les plus anciens, la circulation d'eau est assurée par thermosiphon l'eau chauffée par le moteur monte vers le radiateur, positionné en hauteur. %ne fois refroidie, elle redescend vers le moteur. *ans les moteurs modernes, on utilise une pompe à eau. %n contrJle permanent de la température vise à maintenir l'eau et l'huile dans des conditions donnant la possibilité une lubrification optimale. /déalement, la température du li&uide de refroidissement est d'environ =GI6
Fefroidissement par huile +ous les moteurs à combustion interne utilisent dé;à un li&uide pour la lubrification des pièces en mouvement, l'huile &ui circule, propulsée par une pompe, il suffit par consé&uent de faire circuler ce li&uide dans les zones les plus chaudes et , en particulier, d'en assurer le refroidissement correct. +ous utilisent plus ou moins le refroidissement par huile carter d'huile bas moteur ventilé, &uel&uefois pourvu d'ailettes, un petit radiateur d'huile. Su d'une manière plus déterminante. Kxemple certaines motos à @ c#lindres de mar&ue :uzui utilisent un refroidissement mixte air-huile, avec un gros radiateur d'huile. $#anta"es les canalisations, pompe, radiateur indépendant et li&uide, spécifi&ues au refroidissement deviennent inutiles. 3ela permet un net gain de poids et une plus grande simplicité de conception.
%ncon#énients l'huile transporte moins bien la chaleur &ue l'eau et les spécificités de ces huiles les rendent plus coEteuses pour l'utilisateur. ^ui plus est , le graissage du moteur est moins performant (à isopérimètre) car il # a des pertes de charges dues à la circulation dans le radiateur d'huile.
-rchitecture des moteurs à explosion
oteur en double étoile à @ c#lindres
Boir les articles détaillés
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Cylindres en ligne•
Cylindres opposés horizontalement (Boxer) (flat)
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Cylindres en V
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Cylindres en H
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Cylindres en W
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Cylindres en étoile
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Moteurs complexes (moteurs en carré, etc )
aintenance es moteurs à explosion exigent une maintenance régulière de leurs différents organes. e tout est établi au moment de la conception par les constructeurs eux6m2mes. -rticle détaillé aintenance des moteurs à explosion. _h
&onocylindre 'e premier bre#et concernant un moteur à explosion a été déposé par le (uisse )ran*ois %saac de +i#a le 30 !an#ier 180. 'e premier moteur
à deux temps /ut ima"iné et réalisé par ean-osep tienne 'enoir en180. %l /onctionne selon le cycle de 'enoir. ers 182, les $llemands tto et 'an"en, constatant le /aible rendement du moteur à deux temps de'enoir 1806, entreprirent une série d7améliorations la plus décisi#e consista à syncroniser les mou#ements dans la pase de compression. Ce moteur n7a#ait néenmoins 9ue peu à #oir a#ec les moteurs actuels : c7était en e//et un moteur atmospéri9ue, c7est-à-dire 9ue le piston, propulsé par l7explosion du "a, n7était en prise et n7exer*ait un tra#ail moteur sur l7arbre 9u7au début de la pase d7écappement, l7appel d7air rappelant le piston #ers sa position de compression. '7entreprise Motorenfabrik Otto & Cie /ondée à Colo"ne en 184 donna naissance en 18 à la Deutz AG9ui existe tou!ours6. tto dé#eloppa cette m;me année un moteur à combustion à 9uatre temps 9u7il /it bre#eter en $llema"ne. Cependant, par suite d7un droit d7antériorité in#o9ué de#ant les tribunaux par aimler et Carl
^uatre c#lindres
(céma d7un moteur 4 cylindres #ers 1?00
@anard et 'e#assor, dAs 18?, en"a"ent un B9uatre cylindres en li"ne sur l7épreu#e @aris-&arseille-@aris. >eux ans plus tard, les multicylindres à 9uatre cylindres6 "a"nent les "rosses #oitures et , pro"ressi#ement, se "énéralisent à la totalité de la "amme, de#enant, en 9uel9ue sorte, l7arcétype mondial pour les #oitures courantes de moyennes et basses "ammes. Dne premiAre #ariante, le 9uatre cylindres en , /ait son apparition en course à la carniAre des deux siAcles, sur des modAles &ors et $der.
Euel9ues années plus tard, cette solution séduit @eu"eot et $riAs pour leurs modAles courants d7a#ant 1?14. euxiAme #ariante, le 9uatre cylindres en li"ne6 coucé, 9u7on trou#e en compétition ce $médée
&oteur moderne &ercedes6
&ais la course M oN on recerce la #itesse M est stricte en matiAre de puissance, en particulier lors9u7il s7a"it de courses de cOte. >7oN la tentation d7au"menter le nombre de cylindres. 'a mar9ue néerlandaise (pyKer a#ait présenté un modAle cylindres en 1?03P2Q. Dn modAle CadLicK aux tats-Dnis /rancit le pas en 1?0 pour la course de cOte de )airmont. '7année sui#ante, cette /ois en Jurope, +olls-+oyce /ait de m;me pour la course 'ondresdimbour", en /aisant appel à des six cylindres. 'a transposition aux modAles courants est 9uasi-immédiate pour les #oitures de sport et de luxe. Jn Jurope, c7est le cas pour >elaunay-
ans le monde de la motocyclette, le cylindres restera rare. n le trou#e en compétition, surtout ce Sonda dans les années 1?0 moteur en li"ne6 ou ce 'a#erda en endurance moteur en 6. 'es moteurs 9ui plus est de 4 cylindres seront interdits en compétition. (ur les #éicules de tourisme, on trou#era principalement la Sonda 1000 C
Nuit c#lindres et plus
&oteur G1 de la
Dne nou#elle étape est /rancie lors9ue on passe au Buit cylindres. $der )rance6 ou#re la #oie en 1?03 pour le @aris-&adrid, a#ec une unité à uit cylindres en . 'a m;me année, apparaissent, tou!ours pour la compétition, des uit cylindres en li"ne. 'es moteurs d7a#ion des années 1?30 et 1?40 répondent à la demande sans cesse croissante de puissance. 'es moteurs courants sont des 12 ou des moteurs en étoile d7une à 9uatre ran"ées de à ? cylindres, soit 28 cylindres à la /in de la "uerre pour les Gri"t dé#eloppant 3 500 c, remplacés par les réacteurs. 'es américains, amateurs de "randes automobiles et sans souci du prix de l7essence, démocratisArent les "ros 8 au couple particuliArement éle#é ainsi 9u7aux #itesses de rotation asse lentes.
'es constructeurs des monoplaces de )ormule 1 utilisArent pendant lon"temps des 8 de 3 litres de cylindrée, dont le /ameux Ford Cosworth. >ans les années 1??0, c7est la structure 10 9ui aura la /a#eur des motoristes de )1. &;me l7 écurie )errari, particuliArement attacée aux 12 cylindres en , se pliera aux lois de cette /ormule. >epuis l7année 2004 les instances sporti#es )%$6 ont imposé un retour au 8 a#ec des contraintes de /iabilité plus importantes 9ue par le passé. Jn 200, les structures en de 10 ou 12 cylindres et G1 sont réser#ées aux #éicules à tendance sporti#e.
-vantages 'es moteurs à #apeur sont puissants, mais terriblement lourds et encombrants. Eui plus est , ils nécessitent une lon"ue pase de cau//a"e. @ar contre, ils permettent un démarra"e particuliArement e//icace, "rVce à la pression de #apeur accumulée : 'es moteurs électri9ues béné/icient d7un excellent rendement, mais utilisent une source d7éner"ie dont on maWtrise asse mal le stocKa"e ou la production embar9uée les batteries d7accumulateur restent lourdes, encombrantes et , en particulier, lon"ues à recar"er : 'es moteurs à explosion sont asse lé"ers et petits, compensant un couple lé"Arement /aible par une #itesse de rotation éle#ée. 'eur source d7éner"ie est peu encombrante et rapidement renou#elable, ce 9ui en /ait des moteurs particuliArement indi9ués pour é9uiper de petits #éicules roulants, mais é"alement #olants. %l n7est plus indispensable de traWner sa tonne de carbon en plus d7une citerne d7eau pour espérer a#ancer à une #itesse raisonnable : 'a /acilité d7utilisation et de maintenance de ce type de moteur expli9ue aussi son succAs. $ussi, ces moteurs ne sont pas délicats et /onctionnent sans problAme a#ec di#ers carburants, sans 9u7il soit indispensable de procéder à des modi/ications importantes. '7essence peut ;tre remplacée par de l7alcool ou du "a et le "aole par des uiles #é"étales, ce 9ui, soyons optimistes, pourrait nous permettre de conser#er nos #éicules personnels aprAs l7épuisement des réser#es pétroliAres. 'e
puis de la relancer au début du TT% e siAcle, a#ec la #o"ue des #éicules flex-fuel bi-carburation6.
/nconvénients &ais, comme toutes coses sur cette terre, les moteurs à explosion n7ont pas 9ue des a#anta"es. %ls ne sont #raiment e//icaces 9u7à asse basse altitude, à l7endroit oN la teneur en oxy"Ane de l7air est /orte les moteurs à explosion ont permis l7en#ol des a#ions, mais ils les limitent aussi dans leur é#olution. n peut compenser partiellement cet incon#énient par l7utilisation de compresseurs outurbocompresseurs. Ces moteurs sont inutilisables dans des milieux ne contenant pas de dioxy"Ane sous-marins, #éicules extra-terrestres6. 'a combustion entraWne le re!et de "a polluants. %ls sont , par consé9uent, mal"ré des aména"ements spéci/i9ues, dési"nés comme une des principales sources de pollution des #illes. 'e rendement du moteur à explosion est plutOt mau#ais comparati#ement au moteur électri9ue. 'es moteurs à explosion, utilisent "énéralement un carburant d7ori"ine /ossile, ils ont par consé9uent besoin d7une source d7éner"ie 9ui n7est pas renou#elable. '7utilisateur d7un moteur à explosion dépend de la /ourniture de carburant surtout de son prix. 'e moteur à explosion réclame un entretien ré"ulier #idan"e uile et eau, can"ement des /iltres air et carburant, ré"la"es6, si on souaite a#oir un rendement optimal et une durée de #ie normale. X &odi/ication du mélan"e "aeux @armi l7ensemble des modi/ications per/ectionnant le /onctionnement, on peut citer l7a!out d7eau ou de #apeur d7eau dans le mélan"e "aeux. oir pour cela deux liens &oteur à eau, en particulier la partie&oteur à eau '7eau comme additi/ dans le carburant6, et l7article dédié %n!ection d7eau dans les moteurs
+aux de compression variable $ppelé moteur C+ ariable Compression +atio6. &eilleure est la compression du mélan"e airFcarburant, meilleur est le rendement. Cependant, trop compressé, le mélan"e s7auto-en/lamme, ce 9ui entraWne un pénomAne de cli9uetis. Dne solution à ce problAme consisterait à /luctuer dynami9uement le #olume de la cambre de combustion. Jn e//et, en #ille par exemple, le moteur /onctionne /ré9uemment au ralenti, particuliArement loin de sa car"e optimale et , par consé9uent a#ec un mau#ais rendement, 9u7on peut constater par une consommation éle#ée. >7oN l7intér;t d7adapter le #olume de la cambre de combustion entre /aible car"e et de /ortes sollicitations. >é!à en 1?28, 'ouis >amblanc dépose un bre#et pour moteur à compression #ariable. $prAs olKsLa"en en1?8, c7est (aab 9ui dépose en 1??0 son bre#et et teste son moteur sur 100 000 Km, a#ant de l7abandonner pour cause de bruit et #ibrations excessi#es. Dne solution proposée a#ec le moteur &CJ-5 est de /aire /luctuer le #olume de la cambre de combustion en /aisant /luctuer la auteur du piston dans l7axe du cylindre "rVce à une roue dentée et une crémaillAre, a#ec un calcul électroni9ue de la position optimale. 'a bielle commandant l7axe de la roue dentée et non plus le piston permet une suppression des e//orts latéraux sur le piston et un "ain complémentaire de rendement. 'e C+ est spéci/i9uement intéressant couplé a#ec un turbocompresseur M sa présence imposant un /aible taux de compression sur un moteur classi9ue M alors 9u7a#ec le C+ le taux de compression restera optimal. @armi ses a#anta"es, le C+ accepte plusieurs types de carburant "aY6 et les "a d7écappement étant plus cauds, le pot catalyti9ue monte plus #ite en température. %l /aut ré"ler des problAmes de poids, de tenue mécani9ue et des 9uestions de coZts industriels. '7industrialisation d7un moteur C+ à "rande écelle à l7orion 2015-2020 reste particuliArement en#isa"eable si pour des 9uestions de coZt de carburant ou de #olonté politi9ue, la réduction de la consommation de#ient un ob!ecti/ prioritaire. (on industrialisation serait plus simple 9ue celle d7un #éicule ybride. X
Rotes et ré/érences 1. 2.
↑
moteur Gartsila [pdf]
↑ (ource Autos !n"#"lop$die "ompl%te ''( ) nos *ours Jditions de la Courtille, pa"e 5? Bla premiAre #oiture cyl. /abri9uée dans le monde
9ibliographie +udol/ >iesel, Die !ntstehun+ des Dieselmotors, !rstmali+es Faksimile der !rstaus+abe on ./ mit einer te"hnik-historis"hen !inf0hrun+, , (tei"er erla", &[rs, 1?84. %(
&ax . +aucK, (1 2ahre Dieselmotor 3 zur 4onders"hau im 'eibni-erla", &\ncen, 1?4?. %( XF XF XF XF
