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Fonctionnement des moteurs

Fonctionnement d'un moteur essence


Source Wikipedia (Bub's-UtzOnBike)

Voici un très bon aperçu du fonctionnement d'un moteur à essence grâce au schéma situé à droite. Vous pouvez observer les étapes de fonctionnement qui se découpent en 4 temps, d'où le nom du moteur à 4 temps. Cependant ici on n'aperçoit qu'un seul cylindre en état de marche.

  • Etape 1 : Un mélange de carburant et d'oxygène arrive depuis la droite par le tuyau d'admission (dans le cas d'une injection directe le carburant est envoyé directement dans la chambre de combustion sans passer par l'admission). Il faut de l'oxygène car sans ce dernier il ne peut y avoir de combustion et donc d'explosion. Si vous laissez une bougie dans une bouteille fermée elle s'éteindra tout comme il est impossible de faire un feu dans l'espace. C'est d'ailleurs pourquoi les moteurs ne peuvent plus fonctionner lorsqu'il y a une éruption volcanique et qu'un brouillard épais de cendre flotte dans l'air. Les conduits qui aspirent l'air pour le moteur se bouchent et l'explosion ne peut plus se faire. Pour finir, c'est aussi pourquoi les 4X4 conçus pour les grands raids ont comme une espèce de "cheminée" qui remonte jusqu'au toit. Il s'agit comme d'un tuba pour le moteur qui pourra donc respirer même quand il sera dans de l'eau profonde.
    Le mélange air/carburant s'effectue dans le carburateur ou par le système d'injection (c'est l'électronique qui gère le bon dosage). En cas de soucis avec le calculateur le dosage peut être mauvais et le moteur fonctionne moins bien (pertes de puissance etc ...)
  • Etape 2 : le mélange air/carburant vient d'entrer dans la chambre de combustion par le conduit d'admission qui se referme immédiatement (si il reste ouvert pas de compression), le piston dans sa lancée du cycle précédent vient comprimer le mélange à hauteur d'environ 30 bars. Jusque ici toujours pas d'explosion.
  • Etape 3 : Enfin il y a une explosion ! Elle est produite par la bougie qui lorsque le piston est en haut produit une petite étincelle électrique grâce à l'allumage qui lui envoie le courant. L'ensemble doit être parfaitement synchronisé pour que le moteur fonctionne, une explosion trop tôt ou trop tard et rien ne marche comme prévu. La petite étincelle vient donc enflammer le mélange air/carburant qui est très inflammable ! Le piston est donc propulsé vers le bas.
  • Etape 4 : lorsque l'explosion a eu lieu il ne reste que les fumées induites par le "feu" et il faut les évacuer du système si on ne veut pas qu'il y ait une accumulation de suies et donc étouffement du moteur (comme les poumons d'un fumeur ...). La soupape d'échappement (qui est presque l'inverse de la soupape d'admission sauf qu'elle représente la sortie au lieu de l'entrée) s'ouvre alors rapidement pour que le piston repousse les fumées en remontant. Ces fumées vont alors vers l'échappement pour finir dans l'air (Un filtre à particule se situe sur le chemin pour capter justement les particules).

Info : la cuve en bas qui contient sur le schéma un liquide jaunâtre est le carter où se situe l'huile de vidange. On, peut d'ailleurs apercevoir la vis qui se retire lors de la vidange pour évacuer l'huile qui s'écoulera d'elle même.
Le nombre de tours par minute correspond au nombre de cycles de pistons en une minutes.

Fonctionnement des moteurs diesels

Quelle est donc la différence entre un moteur diesel et un moteur essence en ce qui concerne le fonctionnement ?
Et bien tout simplement que le moteur diesel n'a pas besoin de la bougie. Alors comment se peut-il qu'il y ait une explosion puisqu'il n'y a pas d'étincelle pour allumer le tout ? Et bien la réponse paraitra pour certains novices étonnante puisque le gazole explose de lui même lorsqu'il est compressé très fortement. Il faut savoir que les diesels traditionnels avaient une pression d'environ 200 bars à l'injection alors que les diesels modernes tels que les TDI, HDI, dCi, CDI etc ... peuvent atteindre plus de 2000 bars !
Les moteurs les plus répandus sont à 4 cylindres mais de plus en plus de constructeurs proposent des moteurs à 3 cylindres pour réduire la consommation (1.4 TDI, 1.2 TDI, 1.1 CRDI etc ...), certains proposent même des bicylindre (2 cylindres) comme Fiat et son Twinair essence de 0.9 litres de  cylindrée. En effet, plus le moteur a de cylindres plus sa cylindrée est élevée et plus il consomme. Par exemple un moteur 270 CDI d'une mercedes est un 2.7 litres composé de 5 cylindres, ce qui veut dire que chaque chambre de combustion (où l'explosion se produit) est de 2700/5 = 540 cm3 (ou 0.54 litre).

Quelle différence avec un moteur 2 temps ?


Source : German Wikipedia - Self-work by A. Schierwagen

Premièrement un moteur 2 temps ne peut pas fonctionner avec juste du carburant, il faut lui ajouter un pourcentage d'huile pour que le moteur soit lubrifié. L'huile est brulée en même temps que le carburant alors que dans un 4 temps elle se situe dans une cuve sous le piston que l'on appelle carter et le mécanisme baigne dedans constamment pour la lubrification. De plus dans un moteur 2 temps il n'y a pas de soupape qui s'ouvre et se ferme.
Un moteur 2 temps consomme plus donc pollue plus qu'un 4 temps. Cependant pour une petite cylindrée on préfèrera un 2 temps car il proposera plus de puissance. Par exemple une moto 125 aura bien moins de nervosité en 4 temps qu'en 2 temps.

Le downsizing c'est quoi ?

On en parle de plus en plus, il s'agit tout bêtement de la réduction au maximum de la cylindrée et dons de la chambre à combustion. Le volume dans lequel doit avoir l'explosion est plus petit et nécessaire moins de produit inflammable à savoir le carburant. Cependant le fait de réduire la cylindrée fait automatiquement perdre de la puissance, logique. Pour combler ce manque de puissance on y intègre à la fois un turbocompresseur et une injection à très haute pression.
Quelques exemple de moteur "downsizés" : 1.6 THP de PSA qui monte jusqu'à 200 chevaux (pas courant pour un 1.6), le 1.2 TCE de Renault qui atteint 130 chevaux ! Il y a encore quelques années ces puissances étaient atteintes uniquement avec des 2.0 litres.


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