Principe de fonctionnement d'un moteur à combustion:

 

Nous allons vous présenter le fonctionnement simplifié d’un moteur de voiture à combustion interne à allumage commandé (essence).

 

Le principe du moteur à combustion interne est de récupérer l’énergie créée par la combustion d’un mélange regroupant de l’air et de l’essence afin d’obtenir une énergie mécanique. 

 

Cylindre :

La combustion du mélange a lieu dans un cylindre. Chaque moteur contient plusieurs cylindres disposés généralement en ligne, à plat ou en V avec une cylindrée définie : La cylindrée est le produit du volume balayé par un piston (entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB)) et du nombre de pistons que comporte le moteur. Ainsi un moteur 2.0L peut contenir 2.0l de fluide dans l’ensemble de ses cylindres par tour.

 

Le fonctionnement général du moteur est le suivant : Un mélange air/essence est introduit dans un cylindre grâce à des soupapes. La combustion de ce mélange entraîne le mouvement rectiligne d’un piston confiné dans un cylindre. Ensuite ce mouvement rectiligne est transformé en mouvement rotatif grâce à une bielle fixé à un vilebrequin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les soupapes qui laissent entrer et sortir le mélange sont pilotées par un arbre à cames installé dans la culasse. Le mouvement de cet arbre à cames est synchronisé avec le mouvement du vilebrequin grâce à une courroie ou à une chaîne de distribution.

 

Maintenant nous allons nous intéresser au déroulement de la combustion. Nous allons voir à quoi est dû le mouvement du piston. La plupart des moteurs fonctionnent avec un cycle à 4 temps, je vais vous les décrire :

 

Admission

La première phase est l’admission : La soupape s’ouvre et un mélange air/carburant arrive par le tuyau d’admission dans le cylindre, le piston descend dans le cylindre. L’essence est injectée par les injecteurs et la quantité injectée est régulée grâce à un calculateur qui agit en fonction de la pédale d’accélérateur. L’air arrive soit à pression atmosphérique soit compressée par un turbo par l’intermédiaire d’un collecteur d’admission.

Plus la quantité de mélange injectée sera grande, plus le moteur va consommer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Compression

La soupape d’admission se ferme et le piston entrainé par sa lancée vient comprimer le mélange. Ce mélange devient de plus en plus instable.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Combustion 

Lorsque le mélange est suffisamment instable pour démarrer une combustion facilement, une bougie crée une étincelle grâce à l’allumage lorsque le piston remonte dans le cylindre. Une partie du mélange est brûlée immédiatement et la combustion se propage ensuite dans l’ensemble de la chambre de combustion avec le front de flamme. Le piston redescend repoussé par la pression des gaz.

 

Il est important de déclencher l’étincelle avant que le piston soit en haut afin que tout le mélange soit brûlé avant son arrivée sous peine de perdre une partie du rendement. L’avance à l’allumage est donc le temps entre le déclenchement de l’étincelle et le moment où le piston atteint son point le plus haut. Les avances à l’allumage sont optimales lorsque le couple et/ou le rendement est optimal. Plus le moteur tourne vite et plus il faut augmenter l’avance. Lorsque l’avance est trop faible, on parle de retard à l’allumage, le moteur est creux. Ainsi l’avance à l’allumage doit être parfaitement synchronisée pour avoir le meilleur rendement sinon le mélange risque de ne pas s’enflammer correctement lorsque l’avance est trop importante (cliquetis : auto-inflammation du mélange avant que le front de flamme l’ait atteint).

Pour un moteur diesel, le carburant n’est pas injecté pendant la phase d’admission mais pendant la phase d’explosion car dès que le gazole est injecté, il s’auto-enflamme sans étincelle.            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Echappement 

Après l’explosion, le cylindre ne contient plus que les fumées qui sont évacuées grâce à l’ouverture de la soupape d’échappement et grâce à la remontée du piston. Celles-ci sont évacuées vers le pot d’échappement par l’intermédiaire du collecteur d’admission.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ce cycle de 4 temps se répète tant que le moteur fonctionne (Le nombre de tours par minute affiché au compteur correspond au nombre de cycles de pistons par minutes).