Frein moteur

Le frein moteur est un phénomène présent dans les moteurs à explosion. Contrairement à ce que son nom pourrait faire croire, le frein moteur est un frein qui n'a aucune existence physique.

Principe

Il s'agit d'un phénomène qui fait que, les moteurs à explosion étant également des compresseurs, lorsque les gaz sont fermés, la compression qui a lieu dans la chambre de combustion peut fournir un freinage significatif.

Les moteurs Diesel, du fait de leur fort taux de compression, ont un fort frein moteur, alors que les moteurs à deux temps en sont presque dépourvus.

En frein moteur, le système d’injection interrompt l’alimentation en carburant ce qui le rend économique.

Les véhicules à transmission automatique ont bien un frein moteur (leur moteur n'est pas fondamentalement différent des autres), mais celui-ci n'est pas transmis aux roues, car le convertisseur de couple n'est conçu pour transmettre les forces que dans un sens. Les convertisseurs de couple récents sont équipés d'un embrayage de pontage qui permet de relier la transmission au moteur et ainsi de transmettre le frein moteur aux roues.

Utilisation

Le frein moteur sert essentiellement dans les descentes, où il évite un trop fort échauffement des freins.

Il est plus efficace pour les rapports de boîte les plus courts.

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Frein Jacobs

Un frein Jacobs est un dispositif qui agit sur les soupapes du moteur pour améliorer l'effet du frein moteur. Ce dispositif laisse les soupapes d'échappement ouvertes pendant les quatre temps du moteur, ce qui empêche l'air de se comprimer, et donc le diesel de s'enflammer.

Le frein Jacobs permet au moteur de générer un effet ralentisseur principalement au temps compression car l'ouverture de la soupape d'échappement n'est que d'environ 1 mm. L'énergie que le moteur absorbe pour comprimer l'air admis dans la chambre de combustion n'est pas "reperdue" au temps combustion.

En laissant les soupapes ouvertes, cela permet aussi de refroidir le moteur et donc d'éviter qu'il ne surchauffe pendant les longues descentes.

Ce genre de frein primaire n'est aujourd'hui plus utilisé, il a été remplacé par des systèmes beaucoup plus efficaces comme la soupape à décharge constante ou la commande de distribution variable.

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Distribution variable

La distribution variable est un terme générique pour désigner une technologie relative au moteur à explosion.

Elle permet de faire varier le calage, la durée d'ouverture et/ou la levée des soupapes d'admission et d'échappement, essentiellement en fonction du régime, de la charge et de la demande d'accélération avec pour bénéfice un moteur coupleux à bas régime, puissant à haut régime, un meilleur rendement (autorisant le fonctionnement du moteur en cycle d'Atkinson et la diminution des pertes par pompage) et une moindre pollution.

La forme la plus aboutie de la distribution variable est certainement le système double VANOS + Valvetronic développé par BMW et adopté sur les moteurs PSA/BMW montés en moyenne gamme chez PSA et sur la Mini (notamment la 1.6 120 ch).

Toutefois, la tendance est à l'implémentation de la distribution variable sans arbres à cames, en remplaçant ces derniers par des actuateurs (technologie camless, qui se marie idéalement avec elle), augmentant encore les bénéfices sus-mentionnés.

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Distributeur rotatif

Sur un moteur thermique deux-temps, le distributeur rotatif est un disque ajouré entrainé par la queue du vilebrequin sur laquelle il est placé. Sur son carter, on trouve le carburateur placé pour ce type de distribution en position latérale sur le moteur, de préférence du côté du système d'allumage (au lieu de se trouver derrière le cylindre comme sur la plupart des deux temps connus du grand public).

Le distributeur rotatif sert à obturer la pipe d'admission dans la phase descendante du piston. Lorsque le disque n'obstrue pas la lumière d'admission (au moment où le carter est en dépression du fait de la montée du piston), les gaz d'admission provenant du carburateur sont aspirés dans le carter.

En libérant le piston de cette fonction, l'emploi du distributeur rotatif permet de dégager l'espace du cylindre réservé à la pipe d'admission et de la remplacer par des transferts supplémentaires pour accroitre la performance du moteur à (très) haut régime. De plus, l'admission dans le carter se trouve améliorée par la gestion plus précise de l'ouverture de la lumière d'admission, ce qui élimine les problèmes de refoulement et de temps d'ouverture insuffisant que l'on rencontre lorsque la gestion de l'admission dans le carter est assurée par la jupe du piston.

En cela, le distributeur rotatif est comparable à la boite à clapets dont il est l'ancêtre du point de vue des applications. Avec l'évolution des matériaux et l'apparition des lamelles en fibres de carbone ou de kevlar sur les boites à clapets, cette dernière a totalement supplanté le distributeur rotatif en compétition moto, et celui-ci est tombé en désuétude dans ce domaine en particulier.

Le distributeur rotatif a connu ses heures de gloire en compétition moto dans les années 1960 et 1970, notamment avec les célèbres MZ est-allemandes du service compétition dirigé par Walter Kaaden, puis avec certaines machines tchécoslovaques, espagnoles et japonaises.

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Daimler Benz DB 600

La famille de moteur DB 600 de la firme Daimler Benz, constitua le principal moteur des avions de chasse allemands de la Seconde Guerre mondiale. La série commença avec le DB 600A en 1934, qui évolua par l'introduction de l'injection directe en DB 601 produit à 19 322 exemplaires, puis par une augmentation du régime et une autre légère de la cylindrée en DB 605 (42 400 exemplaires produits). Par ailleurs une version de très grosse cylindrée, le DB 603 de 44,5 litres, fut produite à 8 758 exemplaires en 36 versions.

Historique

Un DB 605

Formée en 1926, par le regroupement de Daimler et de Benz, Daimler-Benz AG, commença très tôt, en 1927, à produire des moteurs d'avion à refroidissement liquide en configuration en V, avec son modèle F2. L'étude pour son remplacement, commencée en 1932, à la création du DB 600A, dont la production débuta en 1937. Ce moteur de configuration V12 inversé, développait 1050 chevaux à un régime de 2400 tours par minutes. Grâce à un compresseur d'un étage, il pouvait maintenir cette puissance jusqu'au dessus de 4000 mètres. L'alimentation en carburant d'indice d'octane à 87 (essence B4), était assurée par un carburateur à pression, situé entre le compresseur et les soupapes d'admission. Un dispositif de minuterie automatique permettait de fournir une pression d'admission supérieure de 10% pendant une minute. Un Junkers Ju 90 équipé de quatre de ces moteurs put alors établir un record d'altitude avec une charge de dix tonnes, avec 7242 mètres, le 8 juin 1938. Certains des prototypes du nouveau chasseur Messerschmitt Bf 109, furent aussi doté de ce moteur.

À l'exemple de Junkers, Daimler Benz AG, décida aussi d'adopter l'alimentation par injectionDB 601, plus puissant et fiable, qui remplaça alors son prédécesseur. Le compresseur était lui extrêmement novateur, au lieu de l'entraînement mécanique traditionnel avec des vitesses que le pilote changeait selon l'altitude, il utilise une transmission oléohydraulique, réglé par un manomètre donnant une vitesse variable à l'hélice du compresseur, s'adaptant à l'altitude automatiquement. Ce système évite comme sur les compresseurs traditionnel de consommer de la puissance du moteur en fournissant une compression de façon plus souple et progressive, en fonction de la pression extérieure. Le moteur connu diverses variations pour optimiser ses performances particulièrement en altitude, en utilisant par exemple du carburant C3 à plus haut indice d'octane (indice d'octane à 100) et des vitesses différentes pour son compresseur. L'introduction du DB 601E et de ses dérivés F et G, amena la pressurisation du circuit de refroidissement, retardant l'ébullition du liquide, ce qui évitait la surchauffe et permettait d'utiliser le moteur plus longtemps à haut régime. directe du mélange, inventée par Bosch pour les moteurs diesels, ce qui donna naissance au nouveau

Les allemands contrairement aux alliés, ne pouvaient pas du fait de la faiblesse de leur industrie pétrolière, augmenter la puissance de leur moteur par l'augmentation de l'indice d'octane du carburant, l'amélioration des moteurs Daimler Benz, passa donc par l'augmentation de la cylindrée et du régime moteur. Le DB 603 explora la voie franche de l'augmentation de cylindrée par le réalésage et l'augmentation de la course des pistons, mais plus lourd, il fut surtout employé dans les bimoteurs. Le DB 605, prit une approche différente et plus payante, en retravaillant la forme des têtes de cylindre et des pistons, et le fonctionnement des soupapes, la cylindrée utile fut maximisée et le régime moteur grandement augmenté.

Description et caractéristiques

Toute la série du moteur utilise la configuration classique en Allemagne du V inversé, les douze cylindres possèdent chacun quatre soupapes, avec une chambre interne de sodium pour le refroidissement. Le bloc moteur est coulé d'une seule pièce dans un alliage silumin-Gamma, dans lequel les chemises en acier durci des cylindres viennent se visser. Le vilebrequin est forgé en acier et en une seule pièce, avec des contre-poids pour son équilibrage, il repose sur sept paliers en bronze renforcé d'acier. Les pistons, eux, sont en alliage d'aluminiun et sont pourvus de segments flottants. L'injection est assurée par douze pompes à haute pression, montées entre les cylindres, et alimentées par une pompe de transfert Graitzin. Deux magnétos Bosch pour douze cylindres, assurent l'allumage. Le réducteur d'hélice est très compact, avec seulement trois pignons dont deux imbriqués, ce qui facilite la mise en place d'un capot aérodynamique, il percé en son centre pour permettre l'installation d'un canon tirant au travers de la casserole d'hélice.

Versions

• DB 600 cylindrée 33,9 litres, carburateur.
  • DB 600A
  • DB 600B
  • DB 600C
  • DB 600
• DB 601 cylindrée 33,9 litres, injection directe.
  • DB 601A-1 essence B4, 1100 ch à 0 mètres et 1020 à 4500, régime 2400 tr/min.
  • DB 601Aa essence B4, 1175 ch à 0 mètres à 2500 tr/min et 1100 ch à 3700 mètres à 2400 tr/min.
  • DB 601B-1 version du A1 pour le Bf 110.
  • DB 601Ba version du Aa pour le Bf 110 et le Do 215.
  • DB 601N essence C3, 1175 ch à 0 mètres à 2600 tr/min et 1175 ch à 4900 mètres à 2600 tr/min.
  • DB 601P version du N pour le Bf 110 et le Do 215.
  • DB 601E essence B4, 1350 ch à 0 mètres à 2700 tr/min et 1320 ch à 4800 mètres à 2700 tr/min.
  • DB 601F version du E pour le Bf 110 et le Me 210.
  • DB 601G version du E pour le Bf 110 et le Me 210.
• DB 603 cylindrée portée à 44,5 litres, moteur 30% plus gros qu'un DB 601.
  • DB 603A première version, 1750ch à 2700tr/min à 0m, Essence B4
  • DB 603AA DB 603A optimisé pour la haute altitude avec le montage du compresseur du DB 603G, Essence B4, 1670 cv
  • DB 603E 1800 cv, essence B4
  • DB 603Gprototype, 1900 ch, Essence C3
  • DB 603N project
• DB 605 cylindrée 35,7 litres,
  • DB 605A première version, 1475 ch à 2800tr/min et une pression d'admission de 1,42 ATA à 0m, Essence B4. Du fait d'un défaut d'allumage intempestif des bougies Bosch DW 250ET7 et de défauts sur les pistons, ce moteur fut bridé dans un premier temps pour une pression d'admission maximum de 1,3 ATA, ne délivrant alors plus que 1300ch à 0m. Ce problème fut résolu par l'adoption de nouvelles bougies Bosch DW 250ET7/1, puis Bosch DW 250ET7/1A, permettant au DB 605A de retrouver sa pression d'admission initiale.
  • DB 605A (construction suédoise) Il ne s'agit pas ici d'une version particulière du DB 605A, mais de moteurs construits sous licence en Suède. Réglés et utilisés pour fonctionner avec de l'essence à 100 d'octane. 1700ch à 1,65 ATA au niveau de la mer. Testé ainsi après-guerre.
  • DB 605AM DB 605A équipé du dispositif MW-50
  • DB 605B version du DB 605A pour les bimoteurs Bf 110 et Me 210.
  • DB 605AS DB 605A optimisé pour la haute altitude avec le montage du compresseur du DB 603. Essence B4, 1435 cv
  • DB 605ASM DB 605AS équipé du MW-50, 1800 cv, essence B4
  • DB 605D (1942) Premier prototype de la version D, moteur entièrement revu et régime du compresseur augmenté, 1550cv
  • DB 605D-2 Deuxième prototype de la version D, compresseur du DB 603. 1435ch et essence C3
  • DB 605DM Version de série basée sur le DB 605D-2, bien qu'alimenté par de l'essence B4 et aux bougies différentes (bougies Bosch DW250ET10/1). Equipé en standard du dispositif MW-50. 1850ch avec injection de MW-50 et une pression d'admission de 1,80 ATA.

À partir de la fin 1944, tous les moteurs de la lignée DB605 étant dotés en standard du dispositif MW-50, la désignation des moteurs fut revue et la lettre "M" désignant un moteur doté de ce dispositif disparut. Les lettres "B" et "C" indiquent l'essence utilisée.

• DB 605 cylindrée de 35,7 litres
  • DB 605ASB Nouvelle désignation du moteur DB 605 ASM
  • DB 605ASC adaptation du DB 605ASB pour le carburant C3 par l'utilisation de bougies différentes de la version ASB.
  • DB 605DB Nouvelle désignation du moteur DB 605DM
  • DB 605DC Version de série du DB 605D-2 avec de nouvelles bougies (bougies Beru F280 E43), 2000 ch avec injection de MW-50 et une pression d'admission à 1,98 ATA.
  • DB 605L version du D avec compresseur à deux étages, 1700ch au niveau de la mer avec MW-50 et pression d'admission de 1,75 ATA. 1350ch dans les mêmes conditions à 9600m. Prototype et présérie seulement, du fait de la fin de la guerre.
  • DB 605E project, version du 605DB pour le Bf 110
• DB 606 deux DB 601F ou 601G couplés par le réducteur d'hélice pour le Heinkel He 177.
• DB 610 deux DB 605 couplés par le réducteur d'hélice pour le Heinkel He 177.

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Cylindrée

La cylindrée est le volume balayé par le déplacement d'une pièce mobile dans une chambre hermétiquement close pour un mouvement unitaire. Ce concept est utilisé pour les pompes et tous les moteurs utilisant un fluide.

Le mouvement unitaire est un aller-retour dans le cas d’un dispositif linéaire comme un piston ou un tour dans le cas d’un dispositif rotatif.

La cylindrée est homogène à un volume par nombre de mouvement, elle sera donc exprimée en m³/tour ou m³/aller-retour dans le systèmeSI. Par abus de langage, on exprime la cylindrée comme étant homogène à un volume, on rend alors implicite le fait qu’elle soit rapportée à un mouvement unitaire. Ainsi la cylindrée est plus couramment exprimée en litre pour les voitures et en cm³ pour les motos.

Dans le cas particulier des moteurs à combustion interne, la cylindrée est le volume balayé par un piston entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB), donc pour un aller-retour.

Exemple: Un moteur d’automobile d’une cylindrée de 2 litres (en réalité 2 l/tr) aspire et refoule 2 litres de fluide pour ’’’deux’’’ tours du vilebrequin. Lorsque le vilebrequin fait deux tours, tous les pistons ont fait un cycle complet de quatre aller-retour.

Calcul d'une cylindrée pour un dispositif à pistons

La surface d’un piston correspond au diamètre ouvert par l'alésage des cylindres et se calcule selon la formule del'aire d'un disque : :

Avec R le rayon de la section du piston et d son diamètre.

En multipliant la surface du piston par la course et le nombre de pistons, on obtient la cylindréeC est la distance parcourue entre les deux positions extrêmes du piston. Elle est égale à deux fois l'excentricité totale. La course du vilebrequin.

avec
N, le nombre de cylindres,
C, la course du piston,
S, l'aire de la section du piston. On fera évidemment attention aux unités comme pour tout calcul.

Dans le cas de pompes ou moteurs hydrauliques à pistons radiaux le calcul de la cylindrée peut prendre deux formes:

• celle donnée ci-dessus donnant la somme des cylindrées unitaires (pour un seul aller retour de chaque piston) qui constitue ce qu'on peut appeler la cylindrée apparente.
• celle obtenue en considérant les mouvements de tous les pistons pour un tour de l'axe moteur. Par exemple une pompe disposant de 7 pistons commandée par une came à huit lobes offre 7x8=56 aller-retour, ce qui lui confère une cylindrée réelle huit fois supérieure à la cylindrée apparente. Il existe des moteurs thermiques type étoile et sans bielle présentant les mêmes caractéristiques.

Cas des moteurs à combustion interne

De façon qualitative, plus un moteur a une "grosse" cylindrée plus il développe un couple important, en contrepartie un tel moteur ne pourra pas tourner très vite en raison de la taille et donc de la masse des pistons et autres pièces mobiles.

Le couple développé dépend de la cylindrée et de la pression moyenne effective (PME).

La PME dérive de la notion de PMI ou pression moyenne indiquée, qui est la pression spécifique moyenne sur la surface de piston durant une course double compression-expansion.

La PMI n'est pas entièrement transformée en couple, car une fraction (15 à 25%) est absorbée par la frictions des pièces entre elles, pour l'éjection des gaz d'échappement et l'aspiration des gaz frais (pertes par pompage), ainsi que pour l'entraînement de la distribution, pompes à huile, à eau, d'alimentation et éventuellement d'injection et ou compresseur, et ou ventilateur.

Les moteurs à faible nombre de cylindres sont moins puissants (à cylindrée égale), car ils tournent moins vite; en revanche ils disposent de reprises plus franches. Les moteurs à grand nombre de cylindres ont un comportement plus élastique, à la façon de moteurs électriques, et vibrent moins car les temps moteurs sont plus fréquents donc équilibrent mieux l'ensemble.

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Courbe de puissance moteur

On peut observer ici une courbe de puissance d'un moteur à explosion à tous les régimes.

Une observation attentive permet aisément de constater que le moteur ne libère pas une énergie constante. Cette énergie est une conjonction de plusieurs facteurs fondamentaux :

Qualité du mélange gazeux, de l'allumage, de la « distribution », de la pression atmosphérique (pour les moteurs sans turbo compresseur), de l'oxygène contenu dans l'air ambiant, de la qualité des « compressions », de l'énergie escomptée en rapport direct avec « l'accélérateur ».

Les descentes abruptes ici représentées sont une illustration des changements de rapport de la boîte de vitesse et non une anomalie de fonctionnement.

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Cliquetis

Dans un moteur à explosion, le cliquetis est le phénomène résultant d'une résonance de l'explosion sur les parois de la chambre de combustion ou du piston. Ces résonances sont facilement décelables à l'oreille étant qu'il s'agit d'un bruit métallique bien connu des motoristes. Par abus de langage, le terme cliquetis désigne également le phénomène d'auto-inflammation (parfois dénommée « auto-allumage ») engendrant la combustion d'une partie du mélange de carburant d'un moteur, sans l'étincelle de la bougie d'allumage.

Cliquetis, résonance de l'explosion

Les résonances de l'explosion du carburant dans la chambre de combustion, que désigne strictement le terme cliquetis, sont des phénomènes toujours situés après la combustion, au moment de la détente du gaz. En effet, l'apport de chaleur isochore selon le cycle de Beau de Rochas dans le cas d'un moteur essence, est nécessaire au phénomène de combustion engendrant le bruit.

Le cliquetis est quasi inexistant dans un moteur fonctionnant suivant le cycle diesel.

Cliquetis, phénomène d'auto-inflammation

Par abus de langage, les ingénieurs automobiles confondent le cliquetis avec le phénomène d'auto-inflammation, phénomène qui engendre le déclenchement imprévu de l'inflammation d'une partie du mélange air/essence avant que le front de flamme n'ait atteint cette partie.

Les cliquetis sont dus à la lenteur de la propagation du front de flamme provoquée par l'étincelle de la bougie. Deux zones dans la chambre de combustion sont alors à distinguer : une zone située à proximité de la bougie où la combustion se fait de manière « correcte » et des zones appelées « end gas », qui sont excitées par les conditions de température et de pression, mais qui attendent que le front de flamme arrive.

Ces zones « end gas » vont donc détoner, et le phénomène de cliquetis se produit. Ce dernier est très néfaste pour le piston et la chemise du moteur. Les cliquetis vont notamment marteler le piston et le faire basculer et osciller. Une explosion provoquée avant le point mort haut forcera ainsi le piston à compresser l'explosion. Ce phénomène engendre des contraintes mécaniques énormes pouvant aller jusqu'à casser le piston, la bielle, le vilebrequin, le joint de culasse ...

Les causes du cliquetis

Illustration du comportement d’une pastille piézoélectrique : la contrainte appliquée crée un signal électrique.

• Un rapport volumétrique trop élevé. C'est notamment le cas dans les moteurs turbocompressés, ce dernier augmentant la température de l'air qu'il compresse (travail thermodynamique), le rendant plus sensible à l'auto-allumage lorsqu'il sera mélangé au carburant. Pour pallier ce problème, on utilise un échangeur air-air qui refroidira l'air en aval de l'étage compresseur du turbocompresseur, grâce à de l'air frais atmosphérique.

• L'emploi de bougie trop chaude (dissipation thermique faible). Elle provoque l'allumage du mélange, car ses électrodes sont excessivement chaudes.

• Une avance à l'allumage trop importante. Il existe des capteurs de cliquetis, qui sont le plus souvent de type piézo-électrique. Ces derniers captent les vibrations émises par le cliquetis et provoquent dans le calculateur d'allumage, la réduction temporaire de l'avance pour stopper le phénomène.

• La forme de la chambre de combustion. On peut donc agir sur cette dernière pour mieux homogénéiser le mélange de carburant.

• L'indice d'octane du carburant. Plus il est élevé, moins il est sujet à l'auto-allumage.

• Si le moteur est en surchauffe, que les conduits destinés à la circulation du liquide de refroidissement sont obstrués, que la température des pipes d'admissions ou du carburateur ou système d'injection est particulièrement élevée, le risque d'auto-allumage est accru

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Circuit d'injection

Le circuit d'injection est un composant indispensable d'un moteur à combustion interne moderne, dont la fonction est d'introduire dans les cylindres le combustible essentiel à la combustion.

Composition

Il peut être décomposé en trois parties principales :

• Le circuit d'alimentation
• Le circuit d'injection
• Le circuit de retour.

Les principaux composants du circuit sont :

• Le réservoir ;
• Le décanteur ;
• Le filtre ;
• La pompe d'alimentation ;
• La pompe d'injection ;
• Le régulateur de pression ;
• Les injecteurs ;
• Les injecteurs pompes.

Le circuit d'alimentation

Sa fonction est d'alimenter en carburant liquide le système à une pression déterminée. Les composants du circuit d'alimentation sont le réservoir, le décanteur, la pompe d'alimentation, le filtre. Le circuit d'alimentation est un circuit basse pression. Le réservoir stocke le carburant liquide.La pompe d'alimentation alimente la pompe d'injection en combustible sous pression, elle est précédée d'une crépine incorporée au réservoir qui permet de pré-filtrer le combustible. Il existe deux types de pompe d'alimentation: Pompe à piston pour une pompe d'injection en ligne (0.8 à 1.2 bar)Pompe à membrane pour une pompe d'injection rotative (0.2 à 0.4 bar) Ces deux types de pompes sont auto-régulatrices. elles sont suivies d'un filtre permettant de fournir au système d'injection un carburant propre.

Le circuit d'injection

Sa fonction est le dosage et la distribution, en fonction de la vitesse et de la charge du moteur. Mais aussi d'introduire, de pulvériser et de répartir le combustible dans les cylindres au meilleur moment. Les circuits d'injections peuvent se diviser en deux grandes catégories :
Moteur Diesel

Injection classique

Ce circuit d'injection est un circuit moyenne pression (100 / 200 bars) organisé comme suit:

• Pompe d'injection;
• Tuyauteries d'injection

Injection HP rampe commune

Ce circuit d'injection est un circuit haute pression organisé comme suit:

• Pompe haute pression (1600-2000 bars);
• Tuyauteries d'injection ;
• Injecteurs commandés individuellement par un calculateur

Injection HP injecteur pompe

• Régulateur de pression ;
• Tuyauteries d'injection ;
• Injecteurs pompes commandés individuellement par un calculateur.

Moteur essence ou alcool

Moteur essence ou alcool injection indirecte

Le circuit d'injection est un circuit moyenne pression organisé comme suit:

• Régulateur de pression ;
• Tuyauteries d'injection ;
• Injecteurs commandés individuellement par un calculateur.

Moteur essence ou alcool injection directe

• Régulateur de pression ;
• Tuyauteries d'injection ;
• Injecteurs pompes commandés individuellement par un calculateur.
• compression

Le circuit de retour

Il permet la récupération du carburant excédentaire ou des fuites des deux précédents circuits. Le combustible retourne par un tube basse pression au réservoir. Sur les injecteurs des systèmes d'injection directe Diesel et essence modernes, une partie du carburant est utilisée pour commander hydrauliquement la levée de l'aiguille. Lors de l'ouverture de l'injecteur, un débit de commande est donc créé, lequel est évacué dans le circuit de retour. Il ne s'agit donc pas à proprement parler d'un débit de fuite, mais d'un retour de carburant associé au fonctionnement normal de l'injecteur. Toutefois, cette circulation ayant pour effet de réchauffer le carburant et, donc réduire sa masse volumique. Il est donc nécessaire de limiter ce débit de retour, considéré comme une fuite, au minimum.

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Charge stratifiée

On dit qu'un moteur à explosion fonctionne en mode charge stratifiée lorsque ce dernier n'utilise pas l'ensemble de la chambre de combustion pour la combustion du mélange mais utilise une technique d'injection qui permet de créer un mélange riche autour du point d'allumage de la bougie, puis d'allumer ce mélange.

Technique d'injection

D'abord le mode charge stratifiée est utilisé lorsque le moteur fonctionne a bas régime et faible charge. Grâce à l'injection directe d'essence, on arrive a injecter au moment Compression (contrairement au moment admission en mode homogène), ce qui a pour effet (comme cité précédemment) de créer un mélange riche autour des électrodes de la bougie mais qui est isolé du reste de la paroi de la chambre de combustion par un mélange trop pauvre pour être enflammé et par des résidus de la combustion précédente.

Avantage

Une partie de l'énergie de combustion est perdue en chaleur, le fait d'isoler la combustion de la paroi de la chambre permet de limiter ces dites pertes. Aussi, en mode stratifié, le moteur fonctionne en excès d'air (papillon ouvert au maximum), ce qui permet de diminuer grandement les pertes par pompage. L'effet finale est une baisse appréciable de la consommation de carburant en mode stratifié de l'ordre de 15% (PSA PEUGEOT CITROEN 05/2000 /hpi_2000_05_251017847869.pdf), accentué par le fait que le mélange est (en charge stratifié) plus pauvre en carburant que le mode homogène pour le même volume de chambre.

Inconvénients

Pour des raisons de pertes de puissance, le moteur ne peut fonctionner exclusivement en mode stratifié, car ce dernier est soumis bien évidemment à des changements de charge et de régime. Cela implique le passage du mode stratifié au mode homogène (ou le contraire) durant la marche du véhicule sans que le conducteur ne s'en rende compte,exigeant une maitrise totale des différents paramètres de combustion. Aussi le problème de l'injection directe (obligatoire pour le mode stratifié) est une augmentation des rejets de certaines particules, aujourd'hui le problème est contourné en utilisant un système de dépollution sophistiqué.

Quelques exemples

• Moteur HPI de Peugeot
• FSI Volkswagen

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Charge moteur

Pour un motoriste, la charge est le rapport du travail fourni par un moteur à un certain régime sur le travail maximal possible à ce régime.

Une des façons de mesurer ce travail est de calculer la pression moyenne effective, ou PME. La PME est définie comme l'énergie mécanique (travail) par litre de cylindrée et par cycle :

PME = 10·n·π·Couple / Cylindrée

Avec :

• n = 2 pour un moteur deux temps, ou n = 4 pour un moteur quatre temps
• Couple : Couple moyen effectif mesuré au frein, exprimé en N·m
• Cylindrée : volume balayé par les pistons en cm³

Avec les unités métiers ci-dessus, la PME est exprimée en bars.

L'intérêt principal de la PME est qu'elle permet de comparer le travail fourni par des moteurs de cylindrées différentes.

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Re-diffusion

En attendant l'émission, tournée et en cours de montage... je vous propose de revoir l'explication de Moncet sur les diffuseurs. Petite demo 3D diffusée lors de "F1 à la une" et qui rends les choses sinon claires, un peu moins opaques.

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