Je vous propose à partir d’aujourd’hui une série d’articles sur les bases du moteur à combustion interne. Certaines choses que beaucoup d’entre vous connaissent déjà, d’autres non. L’idée est ici d’échanger, de répondre aux questions et de faire évoluer les articles au fur et à mesure, en fonction des demandes. L’objectif n’étant pas de faire un dossier sur une technologie précise mais des articles courts mais concrets qui intéressent un maximum de personnes.
Retour donc dès maintenant sur le cycle 4 temps !
Le cycle théorique
Le cycle dit de “Beau de Rochas” (imaginé et breveté en 1862 par Alphonse Eugène Beau) se décompose en 4 temps. Il peut être représenté de la façon suivante sur un diagramme Pression (en ordonnées) – Volume (en abscisse).
Le rapport volumétrique est le rapport entre le volume maxi de la chambre de combustion et le volume mini : V2/V1
On part du point 0.
Le piston est au PMH (Point Mort Haut), c’est à dire à son point le plus haut. Le volume de la chambre de combustion est donc minimal (V1). Il n’est pas nul et est égal à un volume appelé volume mort. Les soupapes d’admission et d’échappement sont fermées.
Première phase – L’admission (0 -> 1)
Les soupapes d’admission sont ouvertes, le piston descend et vient aspirer les gaz frais (air+carburant dans le cas d’un moteur à injection indirecte / air uniquement dans le cas d’un moteur à injection directe)
Une fois la phase d’admission finie, les soupapes d’admission sont fermées et le piston est au PMB (Point Mort Bas) et le volume de la chambre de combustion est V2 (V1 + cylindrée unitaire).
Deuxième phase – La compression (1 -> 2)
Les soupapes d’admission et d’échappement sont fermées, le piston remonte et vient comprimer le mélange air+carburant . Le volume diminue. La pression et la température du mélange augmentent.
Une fois la phase de compression finie, le piston est au PMH et le volume est V1.
Troisième phase – La combustion (2 -> 3) / détente (3 -> 4)
La bougie d’allumage initie la combustion. Le front de flamme qui se propage dans la chambre entraîne une forte augmentation de la température et de la pression (point 3). Les gaz ainsi montées en température et en pression se détendent ensuite en poussant le piston vers le bas, jusqu’au PMB (point 4). C’est la partie du cycle où l’on récupère du travail sur le vilebrequin via la bielle.
Quatrième phase – L’échappement (4 -> 5 -> 0)
Une fois au PMB, les soupapes d’échappement s’ouvrent et font chuter la pression dans la chambre de la pression résiduelle des gaz (après la combustion, les gaz ne se sont pas détendus “à fond”) jusqu’à la pression atmosphérique. On se retrouve donc au point 5.
Le piston remonte jusqu’au PMH et pousse les gaz brûlés vers l’échappement (point 0)
L’énergie récupérable sur le vilebrequin est directement liée à l’aire définie par les points 1-2-3-4-5.
Malheureusement, la réalité est quelque peu différente et on verra la prochaine fois quels sont les écarts qui séparent un cycle théorique d’un cycle réel.
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Illustrations via Wikipedia (http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Beau_de_Rochas)
