Moteurs adaptes aux voitures
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MOTEURS ADAPTES AUX VOITURES
Le moteur à combustion interne provient directement de la machine à vapeur. En effet, La machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que possède la vapeur d'eau fournie, par une ou des chaudières, en énergie mécanique. Comme première source d'énergie d'origine mécanique constructible et maîtrisable par l'Homme (contrairement à l'énergie de l'eau, des marées ou du vent, qui nécessite des sites spéciaux, que l'on ne peut actionner facilement à la demande), elle a eu une importance majeure, lors de la Révolution industrielle. Mais au XXe siècle, elle a été éliminée par la turbine, le moteur électrique et le moteur à explosion. Le moteur à combustion interne est un dispositif qui fournit de l'énergie mécanique par transformation de l'énergie calorifique, libérée par calcination d'un combustible. Il existe quatre types principaux de moteurs à combustion interne : le moteur à allumage commandé, ou moteur à explosion, le moteur Diesel, le moteur à piston rotatif et la turbine à gaz. Le moteur à allumage commandé, inventé par le technicien allemand Nikolaus August Otto, est le moteur classique à essence, utilisé pour la propulsion des automobiles et des avions ; le moteur Diesel, conçu par Rudolf Christian Karl Diesel, fonctionne suivant un principe différent et utilise du gazole ou de l'huile lourde comme carburant. Ce moteur est utilisé dans les générateurs électriques, la propulsion des navires, des camions et des bus, ainsi que dans certaines automobiles. Le moteur à allumage commandé et le moteur Diesel existent en deux temps ou quatre temps.
Succédant à la machine à vapeur, le premier brevet d'un moteur fut déposé par Gottfrielb Daimler en 1883. Mais c'est Carl Benz, reconnu comme le père de l'automobile, qui va l'utiliser 1885 pour la conception d'un tricycle. Au cours du XXème siècle, les compétitions automobiles ont considérablement accélérer son développement, expliquant le niveau de fiabilité et de rendement atteint aujourd'hui. On distingue plusieurs modes de fonctionnement, ayant des caractéristiques diverses tel que le rendement et la souplesse de fonctionnement...Nous allons donc d'abord étudier le moteur à deux temps puis à quatre temps.
Historique Le premier moteur considéré comme un deux-temps fut réalisé en 1860 par Lenoir, mais comme il n'existait pas de phase de compression avant l'allumage, il ne réalisait pas un cycle complet. C'est l'Anglais Dugald Clerk, qui réalisa en 1880 un moteur faisant cette fois ci les mêmes phases que le moteur quatre temps, mais en seulement un tour de vilebrequin ; il possédait un cylindre-moteur et un cylindre-pompe. Dix ans plus tard les constructeurs anglais Day and Sons construisaient le premier moteur deux temps sans l'aide d'un cylindre-pompe, il peut donc être considéré comme le premier deux-temps moderne. Oubliés jusqu'aux années vingt, ils motorisèrent par la suite quelques automobiles. Mais aujourd'hui, ils n'équipent plus que le monde motocycliste, qu'il a littéralement envahi. Ils ont également, une place importante dans le domaine des moteurs hors-bords et de l'agriculture, où leur faible poids et leur possibilité de fonctionner dans n'importe quelles positions les avantagent. Principes de base Comme une balle de fusil se trouve propulsée par l'explosion de la poudre, les pistons d'un moteur subissent le même phénomène grâce à la combustion du mélange air-carburant. Le piston va transmettre cette poussée au vilebrequin par l'intermédiaire de la bielle. L'ensemble marche selon le principe de la manivelle, le mouvement rectiligne alternatif du piston va être transformé en mouvement circulaire du vilebrequin. Ce dernier est relié au volant-moteur dont l'inertie favorise la rotation régulière du vilebrequin et empêche le moteur de partir en sens inverse et lui donne de la souplesse. Principaux organes L'élément distinctif du deux-temps, par rapport au quatre-temps, est sa distribution simplifiée. Ce sont surtout les organes fixes qui différent.
Ses parois sont percées d'orifices appelés lumières par lesquels s'effectuent l'admission et l'échappement des gaz. On distingue, du même côté, les lumières d'admission à la pré-compression et d'échappement et, en face, la lumière d'admission au cylindre (ou de transfert), en communication avec le carter. Elles sont découvertes par le piston durant sa course ce qui bloque ou autorise le passage des gaz.
Il doit être étanche, dans le cas d'un carter-pompe, et présenter un minimum d'espace mort. Le carter-pompe est constitué par le carter de vilebrequin étanche, dans lequel le piston comprime les gaz dans sa course du P.M.H. (point mort haut) au P.M.B. (point mort bas). S'il existe plusieurs cylindres, on prévoit un carter par cylindre pour des raisons que nous expliquerons plus tard.
La longueur de sa jupe est relativement importante. Lorsqu'il possède un déflecteur, celui-ci doit empêcher le mélange des gaz frais avec les gaz brûlés. Actuellement, tous les deux- temps ont des pistons plats.
Par suite du système de graissage particulier, il est monté sur roulements à aiguilles. C'est une pièce capitale qui transforme le mouvement rectiligne alternatif du piston en mouvement rotatif du vilebrequin.
Description du cycle Pour sa définition, nous considérons un moteur classique à trois lumières et à carter-pompe, c'est le moteur à jupe. Les moteurs « deux temps » respectent le cycle Beau de Rochas en utilisant les deux côtés 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 conséquence, d'échappement). Ils épargnent ainsi les mouvements (donc latences, frottements…) de deux cycles non producteurs d'énergie et produisent davantage de couple et de puissance.
Dans sa course vers le P.M.H., le piston ferme la lumière d'admission au cylindre terminant la précédente phase de balayage, puis la lumière d'échappement. Ce qui permet la compression du mélange. Parallèlement, la lumière d'admission à la pré-compression est découverte et, sous l'effet de la dépression créée par la montée du piston, le mélange y est aspiré. Ce premier temps cumule donc les phases de compression et d'admission sur un demi-tour de vilebrequin.
Durant sa course vers P.M.B., le piston, poussé par la dilatation des gaz, découvre la lumière d'échappement et les gaz brûlés s'échappent sous l'effet de leur pression. Les gaz admis dans le premier temps sont comprimés dans le carter-pompe et lorsque, peu avant le P.M.B., la lumière d'admission au cylindre est libre; ils sont admis dans le cylindre et balayent les gaz brûlés. Ce second temps réunit les phases de détente et de balayage sur un demi-tour de vilebrequin. Fonctionnement Ce qui différencie le deux-temps du quatre-temps est l'utilisation des gaz frais pour chasser les gaz brûlés. Pour réaliser cette phase appelée balayage, un compresseur extérieur ou un carter-pompe comprime les gaz frais avant qu'ils n'entrent dans le cylindre à travers la lumière de transfert. Son fonctionnement soulève un certain nombre de problèmes comme le remplissage du carter, le balayage, le graissage.
Le rendement d'un carter-pompe est très faible à cause de l'important volume occupé par la bielle et le vilebrequin, ce qui dégrade le remplissage. Si pour corriger ce remplissage, on veut donner de l'avance à l'ouverture, on crée automatiquement un retard à la fermeture qui peut être néfaste car la fermeture de l'admission à la pré-compression doit s'effectuer lorsque la pression des gaz admis dans le carter devient égale à la pression atmosphérique. A cet instant, le remplissage est maximal et tout retard à la fermeture provoque un refoulement par la lumière d'admission à la pré-compression. Il faut donc rechercher un équilibre, mais il varie en fonction du régime, le moteur à jupe ne peut répondre à ce problème. Il y a cependant trois solutions principales à cela:
De forme classique, utilisées au début du deux-temps, elles ont été aujourd'hui remplacées par des clapets qui ouvrent ou ferment l'entrée d'air vers le carter en fonction de la pression qui y règne.
Connu depuis les années vingt, ce principe est intéressant car il est indépendant du mouvement du piston. il y a les tiroirs cylindriques, aujourd'hui oubliés et les disques rotatifs qui sont employés actuellement en compétition motocycliste. Sur certains moteurs le remplacement du carter-pompe par une pompe rotative extérieure, offre un important gain de puissance grâce à son meilleur rendement.
Des moteurs furent équipés d'un système d'injection de carburant directement dans le cylindre après que les lumières se soient fermées, ce qui supprime les problèmes liés au balayage comme la perte de mélange lors de l'échappement. Elle fut utilisée avec succès sur les voiturettes allemandes Goliath et Gutbrod.
La disposition des lumières d'admission au cylindre et la trajectoire des gaz, permet de distinguer quatre types de balayage :
Ce balayage, utilisé pendant plus de trente ans pour la plupart des réalisations, est caractérisé par la position de la lumière d'admission au cylindre qui est en face de la lumière d'échappement. Le piston possède sur le dessus un déflecteur qui dévie les gaz frais vers le haut du cylindre. Mais le poids élevé du piston, la forme de la chambre de combustion et le caractère incertain de la trajectoire suivie par les gaz l'on rendu obsolète.
Ce balayage est peu connu, il est utilisé presque exclusivement par la firme allemande M.A.N. pour des gros moteurs Diesel. La lumière d'admission au cylindre est placée juste au dessous de celle de l'échappement. Le courant de balayage passe sur la calotte, puis remonte vers la culasse et redescend le long des parois vers les lumières d'échappement. Dans certains cas, pour avoir un meilleur flux, les lumières percent le cylindre sur toute la circonférence.
En théorie c'est le schéma le plus correct, car le mélange, s’écoule linéairement évitant ainsi le mélange de l'air et des gaz d'échappement. Il est utilisé en particulier dans les diesels de grande puissance, équipés de soupapes en tête et de pompes de compressions extérieures. L'admission se fait par la soupape tandis que les gaz d'échappement sont balayés au travers des lumières placées autour du piston en position basse. Le balayage à équicourant peut également être assuré par la communication de deux cylindres, dont le fonctionnement est décrit plus loin, il s'agit des moteurs en U.
Développé dans les années trente par l'Allemand Schnürle, le cylindre se retrouve percé de deux lumières de transfert. Les deux courants de gaz frais se rencontrent le long de la paroi opposée à l'échappement et remontent ensuite vers la culasse, L'utilisation de pistons plats, assure un meilleur balayage car les gaz frais, au contact des parois, ne se mélangent pas avec les gaz brûlés. C'est une des rares solutions qui permet de préserver la simplicité originelle du deux-temps, ce qui explique son succès.
C'est le système le plus simple. On incorpore au carburant une certaine quantité d'huile, ainsi le passage du mélange air-carburant-huile dans le carter puis dans la chambre de combustion permet la lubrification de tous les organes. Mais lorsque le papillon des gaz est fermé, le mélange étant pauvre le moteur est trop peu lubrifié.
Il se généralise aujourd'hui sur les motocyclettes, une pompe entraînée par le moteur conduit l'huile aux points à lubrifier par un réseau de canalisations comme sur les moteurs à quatre temps. Ce système entraîne une forte consommation d'huile car le carter employé comme pompe, ne peut recueillir le lubrifiant utilisé, lequel est ainsi perdu! Disposition des cylindres Les moteurs les plus courants sont à deux, quatre ou six cylindres en ligne. On trouve rarement des V8 à 90° ou des 4-cylindres en carré, mais il existe des 4 et des 12-cylindres avec pistons opposés, chambres de combustion communes et, parfois, plusieurs vilebrequins.
Ils sont en général assez encombrants, par suite des canaux de transfert et par la nécessité d'assurer l'étanchéité de chaque carter-pompe. L'intervalle angulaire entre chaque temps moteur est donné par le nombre de cylindres. Pour un 3-cylindres, il sera de 360° divisé par 3, soit 120°. L'uniformité du couple dépendra donc du nombre de cylindres.
Conçus par la firme allemande Junkers ils étaient destinés d'abord à des installations fixes puis plus tard aux diesels routiers. Deux cylindres en ligne étaient accouplés, de telle sorte que l'un serve de culasse à l'autre. Il n'y a, en général, qu'un seul vilebrequin, les pistons supérieurs étant commandés par deux longues bielles extérieures au moteur et articulées sur le vilebrequin. Comme un piston commande l'échappement et l'autre l'admission, les gaz frais et les gaz brûlés ont un même sens d'écoulement. Ils sont relativement compacts et n'ont aucun problème d'étanchéité.
Proche des moteurs à pistons opposés, ils ont leurs cylindres groupés par deux ; chaque groupe partage une même culasse. C'est la communication entre les cylindres d'un même groupe qui permet de régler les problèmes de remplissage car un piston commande l'échappement et l'autre l'admission comme vous pouvez le voir sur ces coupes.
Des V4 à 90° sont utilisés, surtout sur les hors-bords de grosse cylindrée, en raison de leur encombrement et de leur poids réduits. L'inconvénient du moteur en V réside dans l'impossibilité de réaliser un balayage correct avec un unique carter-pompe par couple de cylindres. De plus, les temps moteurs ne peuvent être distribués à des intervalles réguliers de rotation, contrairement au moteur en ligne.
Ils sont obtenus par le couplage de deux cylindres, les vilebrequins étant généralement reliés par des engrenages. Cette solution a été utilisée sur des motocyclettes de compétition car elle offre un faible encombrement.
Historique En 1862, Etienne Lenoir met au point le premier véhicule "auto-mobile" mu à l'aide d'un moteur à combustion interne (qui brûle le mélange air/carburant à l'intérieur de ses cylindres) Bien que ce soit Benz qui, en 1885 commercialisa la première automobile, c'est à Etienne Lenoir que l'on doit la mise au point de ce premier moteur. Principes de base Le principe de base est le même que celui déjà décrit du moteur à deux temps, mais le vilebrequin, en plus d'entrainer le volant moteur, entraîne, à l'autre extrémité une courroie, ou une chaîne, de distribution mettant en mouvement le ou les arbres à cames dont le rôle est de commander l'ouverture et la fermeture des soupapes. Principaux organes
Le piston est la pièce qui va transmettre l'énergie développée par la combustion à la bielle, pour des raisons d'étanchéité, il est cerclé de joints appelés segments. Chaque segment à un rôle précis à jouer. Le segment du bas (huile), retient l'huile afin qu'elle ne monte pas jusque sur le dessus du piston; celui du centre (racleur) seconde le segment du bas en lui retournant le surplus d'huile qu'il a laissé échappé et du même coup agit un peu sur la compression; celui du haut (compression), contrôle la compression du moteur.
C'est une pièce capitale qui transforme le mouvement alternatif du piston en mouvement rotatif du vilebrequin.
La jupe du piston sert à stabiliser celui-ci à l'intérieur du cylindre lors de ses courses, elle doit être lisse et d'un diamètre parfaitement adapté pour limiter les frottements et empêcher ainsi une trop grande perte d'énergie, une augmentation de température et une usure prématurée.
Ce sont elles qui autorisent ou bloquent le passage des flux entrant et sortant du cylindre. En effet, poussée par l'arbre à cames une soupape s'abaisse et découvre ainsi une lumière à travers la culasse, le piston, par son mouvement se charge d'aspirer le mélange ou d'évacuer les gaz brulés. L'arbre à cames est relié au vilebrequin par une courroie de distribution et tourne exactement deux fois moins vite, afin qu'une soupape ne s’ouvre qu'une fois par cycle. Cette courroie de caoutchouc, autrefois métallique doit être remplacée régulièrement. Sa rupture stopperait la rotation de l'arbre à cames et les pistons viendraient brutalement heurter les soupapes laissées ouvertes... autant dire que le moteur serait hors d'usage!
C'est une pièce recouvrant le banc de cylindres et qui contient les bougies le ou les arbres à cames et les soupapes. Le joint de culasse permet de rendre l'interface culasse-bloc moteur étanche.
Contrairement à celui du moteur deux temps, le carter du moteur quatre temps n'a pas de fonction vitale telle que la pré-compression. Ici, il sert de collecteur d'huile. Le cyle de Beau de Rochas Le cycle de Beau de Rochas ou cycle à quatre temps des moteurs à explosion classiques est le cycle le plus utilisé dans le domaine des transports et de l'industrie (automobile et camions, générateurs, etc.). Le principe a été défini par Beau de Rochas puis implémenté successivement par Nikolaus Otto, Étienne Lenoir et Rudolf Diesel. Ce cycle est caractérisé par quatre temps ou mouvements linéaires du piston :    Position initiale, admission, compression.    Le carburant est enflammé, détente, échappement
Le cycle commence à un point mort haut, quand le piston est à son point le plus élevé. Pendant le premier temps le piston descend (admission), un mélange d'air et de carburant est aspiré dans le cylindre via la soupape d'admission.
La soupape d'admission se ferme, le piston remonte (compression) comprimant le mélange admit.
Le mélange air-carburant est alors enflammé, habituellement par une bougie d'allumage, aux environs du deuxième point mort haut (remontée complète du piston).L'expansion des gaz portés à haute température lors de la combustion force le piston à descendre pour le troisième temps (détente). Ce mouvement est le seul temps moteur (produisant de l'énergie directement utilisable).
Lors du quatrième et dernier temps (l'échappement) les gaz brulés sont évacués du cylindre via la soupape d'échappement poussés par la remontée du piston.
Les soupapes sont actionnées par un arbre à cames. C'est un axe comportant des bossages de forme oblongue appelés cames. L'arbre à cames entraîné par l'arbre moteur ou vilebrequin, est relié à ce dernier par une liaison sans glissement (pignon, chaîne, courroie dentée divisant par deux la vitesse de rotation (deux tours de l'arbre moteur = un tour d'arbre à cames). Les cames sont en liaison avec les soupapes qu'elles poussent par l'intermédiaire de poussoirs ou de culbuteurs, les faisant s'ouvrir au moment opportun. Les soupapes sont munies de ressorts qui les referment lorsque les cames les libèrent. Les illustrations montrent un moteur avec deux arbres à cames en tête (les arbres à cames sont au-dessus du cylindre).Une soupape est composée de 3 parties : la tête, la tige, et le collet. Pour la grande majorité des moteurs à quatre temps, les soupapes sont fermées par le rappel de ressorts. À mesure que la vitesse de rotation du moteur augmente, le temps mis par le ressort pour refermer la soupape ne peut plus être négligé, ce qui affecte la synchronisation et les performances du moteur. Pour les moteurs de compétition, la vitesse de rotation peut atteindre 19 000 tours/minute d'où une fréquence d'action de plus de 300 Hertz pour les soupapes. Une solution à ce problème est le système de synchronisation à soupape desmodromique (Fabio Taglioni). Cette amélioration mécanique d'ouverture et de fermeture des soupapes est dite positive, car elle accompagne mécaniquement le mouvement de la soupape lors de son ouverture et de sa fermeture. La soupape est poussée par une came (ouverture) puis tirée (fermeture) par un levier asservi à la même came, et non plus laissée à la seule action du ressort de rappel. La course de la soupape est ainsi entièrement contrôlée par la came de commande. Le nom desmodromique est d'ailleurs composé par les racines grecques desmo qui signifie lien, chaîne -dans le sens de asservi, contrôlé- et dromo qui signifie course. Les moteurs peuvent alors tourner beaucoup plus vite sans que l'on ait à craindre la « danse » des ressorts. L'inconvénient du système est sa complexité et, donc son coût accru. Un fabricant employant ce système est Ducati, pour certains de ses moteurs de moto. Le cycle à quatre temps est plus efficace que le cycle à deux temps mais requiert davantage de pièces mobiles et de savoir-faire. Disposition des cylindres Le carter n'ayant, contrairement au moteur 2 temps, pas de rôle particulier, permet au moteur 4 temps de se décliner facilement en plusieurs variantes que vous connaissez surement déjà. Ces moteurs comportent entre 3 et 18 cylindres.
Ce sont les plus courants, ils comportent entre 3 et 5 cylindres, étant alignés l'un derrière l'autre ils ne forment qu'un seul banc. BMW propose également des 6cylindres en ligne.
Ils sont utilisés lorsque l'on désire avoir plus de 6 cylindres pour limiter la longueur du moteur. De plus l'inclinaison entre 70° et 111° des bancs abaisse le centre de gravité du moteur ce qui le rend idéal pour les voitures sportives dont certaines ont 16cylindres.
Développé par le groupe Volkswagen, il s'agit de moteurs en v dont les cylindres sont disposés en quinconce pour gagner en compacité, ils comportent entre 8 et 18 cylindres!
Il s'agit tout simplement de moteur en V dont l'angle des bancs est de 180°. Son principal avantage est son centre de gravité qui se trouve au niveau du vilebrequin! Ils sont utilisés notamment par Porsche et son fameux "Flat 6" (6 cylindres à plats). Le nombre de cylindres varie de 2 à 12 cylindres.
Historique L'ingénieur allemand Félix Wankel travailla 40 ans sur un moteur révolutionnaire qui ne comporte qu'une seule pièce en mouvement, contre plusieurs dizaines dans les moteurs à explosion classiques que nous avons vus. Il mettra finalement au point ce moteur rotatif en 1953 dans un atelier de Constance. C'est l'usine allemande d'automobile N.S.U. qui s'est engagée la première à fabriquer ce moteur et à en équiper ses voitures, à condition que le prototype tourne 1000 Heures d'affilée à plein régime pour prouver sa fiabilité. Mais, à la 992ème, Le moteur explose et blesse grièvement Félix Wankel lui même ! L'usine allemande d'automobiles N.S.U. acceptera tout de même d'équiper certaines de ses voitures de ce moteur, ainsi que Citroën en France et Mazda au Japon par la suite. Mercedes donna également naissance à une série de prototypes qui n'eut malheureusement pas de suite. La consécration fut la victoire au 24 heures du Mans 1991 de Mazda avec la 787B équipée d'un quadri-rotors.
Principaux organes Une des principales qualités du moteur est de n'avoir que peu de pièces, comparé aux moteurs deux temps et quatre temps classiques.
C'est un piston de la forme d'un triangle équilatéral curviligne, monté sur un axe denté, qui permet, en tournant dans le carter, de comprimer l'air et d'absorber l'expansion des gaz brulés. Gràce à ses trois faces un rotor est l'équivalent de 3 pistons.
Cette pièce est capitale, elle transfère le mouvement rotatif décentré du rotor à l'arbre moteur. Il fait trois tours lorsque que le rotor n'en fait qu'un.
Le carter est en forme de haricot dictée par un courbe spéciale appelé hypocycloïde. Appelé également stator, il est percé de deux lumières, une d'admission et une autre d'échappement, qui sont recouvertes ou ouvertes selon la position du rotor qui tourne sur un axe décentré. Fonctionnement Le principe reprend celui des compresseurs mécaniques employés dans l'industrie et sur certains moteurs à explosion comme moyen de suralimentation. Le rotor déplace ses trois sommets dans le stator, chacune des trois faces qui le compose va s'écarter et se rapprocher deux fois par tour de la paroi du carter, créant ainsi des chambres à volume variable ce qui permet de réaliser les opérations de compression et de détente comme dans les moteurs classiques. L'admission du mélange et l'échappement des gaz se font à l'aide de deux lumières assez larges, leurs ouvertures et leurs fermetures sont réalisées par les sommets du rotor. Les lumières sont la plupart du temps ouvertes. Ce mouvement est guidé, et non commandé comme les autres moteurs, par des dentures ce qui assure, en un seul tour de rotor, trois cycles complets sans le moindre à-coups. L'arbre de sortie moteur, comportant un excentrique sur lequel est monté le piston, tourne comme nous l'avons vu, trois fois plus vite, il y a donc un allumage pour chaque tour moteur. Description du cycle
C'est l'admission, la lumière d'admission est ouverte et la lumière d'échappement est isolée par un sommet. à ce moment la paroi du piston s'éloigne de celle du carter, le volume de la chambre augmente, ce qui aspire le mélange.
C'est la Compression, la chambre mobile est isolée de toute lumière, le mélange est comprimé par le mouvement du rotor par le phénomène inverse à celui de l'admission. A la fin le mélange est séparé en deux chambres d'un volume minimal.
C'est l'explosion ou temps moteur. L'allumage de deux bougies, une par chambre, provoque la combustion du mélange, la chaleur produite fait augmenter la pression des gaz, provoquant la rotation du rotor.
C'est l'échappement, grâce au mouvement du rotor le conduit d'échappement est découvert, en même temps le volume de la chambre diminue chassant les gaz brûlés dans les tubulures d'échappement. Cycle de fonctionnement Comme nous l'avons vu, le moteur à piston rotatif réalise sous une forme particulière, les quatre phases classiques d'un moteur à explosion :
Avantages et inconvenients
Les avantages de fonctionnement procurés par le moteur à piston rotatif sont nombreux et variés. Le silence : Ce moteur n'ayant aucune pièce en mouvement alternatif, son équilibrage est excellent, ce qui lui assure un fonctionnement privé de vibrations, limitant par la même le niveau sonore à l'intérieur du véhicule, quelque soit le régime de rotation. L'écoulement des gaz : Le cycle à 4 temps est obtenu sans tout les organes de distribution du moteur 4temps par exemple. L'écoulement des gaz s'effectue selon un mouvement continu, sans retour sur lui même, ni changement de sens, car il n'est pas laminé par le travail d'une soupape. La combustion : En se faisant à faible pression et sur une durée importante, la combustion permet une véritable douceur de fonctionnement en éliminant les chocs existant sur un moteur classique. Dans ces derniers, les gaz sont entraînés par le piston qui descend, rendant difficile la combustion complète du mélange. Dans le moteur rotatif, le piston entraîne les gaz, à une vitesse qui croît avec le régime moteur.
L'étanchéité : Le seul réel désavantage du moteur Wankel et l'éternel problème d'étanchéité au niveau des sommets du rotor, mais cela suffit à rendre sa conception problématique, surtout pour la production en série.
Historique Le moteur "Diesel", Inventé en 1911 et portant le nom de son créateur, Rudolf Diesel, est, un moteur alternatif à combustion interne dans lequel l'allumage du mélange s'effectue par simple compression. Ils sont appelés moteurs à autoallumage. Lors de la phase de compression, la compression de rapport de 15:1 génère une importante élévation de la température suffisante pour déclencher la combustion du gazole. Pour éviter une combustion trop précoce on injecte le combustible directement dans le cylindre, lorsque le piston est au P.M.H. Ce combustible, pulvérisé en fines particules, s'enflamme spontanément au contact de l'air. Le reste du cycle est similaire à celui que nous connaissons déjà. Les moteurs Diesel, qui ont un rendement thermique plus élevé que les moteurs à essence. Ils sont préférés pour les fortes puissances c'est à dire plus de 3 000 ch. c'est pourquoi ils sont utilisés pour la propulsion des navires. Autrefois trop lourds, trop encombrants et trop chers, ils équipent aujourd'hui de plus en plus d'automobiles. Un moteur diesel est un moteur à combustion interne dont l'allumage n'est pas commandé, mais spontané, par phénomène d'autoallumage et n'a donc pas besoin de bougies d'allumage. Cela est possible grâce à l'utilisation d'un très fort taux de compression d'environ 10 à 20, permettant d'obtenir une température de 450 à 500 ˚C. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour augmenter la température de la chambre de combustion, mais leur présence n'est pas systématique. Les moteurs Diesel fonctionnent, habituellement, au gazole, au fuel lourd ou aux huiles végétales. Ils peuvent aussi bien être à deux temps qu'à quatre temps. Ce type de moteur au taux de compression élevé a connu une expansion rapide en automobile à partir de 1990. Principe de fonctionnment  Maquette scolaire d'un moteur Diesel  Maquette scolaire d'un moteur d'automobile avec sa boite de vitesse Comme le moteur à explosion à essence, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissant dans des cylindres fermés par une culasse reliant le cylindre aux collecteurs d'admission et d'échappement et munie de soupapes commandées par un arbre à cames. Il repose sur l'autocombustion d'un mélange air / gazole / huile végétale brute qui, comprimé dans 1/20 du volume du cylindre (environ 65 bar), voit sa température portée à environ 450 °C. Sitôt comprimé, le mélange s'enflamme seul (sans bougie) presque immédiatement. En brûlant, il augmente fortement la température et la pression, repoussant le piston qui fournit un travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin (ou arbre manivelle faisant office d'axe moteur). Le cycle Diesel à quatre temps Le cycle thermodynamique du moteur Diesel diffère du cycle du moteur à explosion : dans le moteur Diesel, la combustion s'effectue à volume constant, et non à pression constante. La plupart des moteurs Diesel sont des moteurs à quatre temps. Nous allons donc seulement traiter le cycle diesel à quatre temps.
Le cylindre aspire de l'air pur — alors que c'est un mélange d'air et d'essence dans le moteur à explosion — par la soupape d'admission.
L'air est comprimé, ce qui l'amène environ à 440 °
Le combustible vaporisé est injecté sous forte pression dans la chambre de combustion et brûle instantanément, la température de l'air étant très élevée dans la chambre de combustion. Ainsi, à la différence du moteur à explosion, le mélange gazeux s'enflamme ici de lui-même. Cependant, certains moteurs Diesel sont dotés d'un système d'allumage électrique auxiliaire pour enflammer le carburant au démarrage du moteur et jusqu'à la fin de la période de chauffe.
Les gaz brûlés s’échappent par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston. Rendement Le rendement des moteurs Diesel est supérieur à celui des moteurs à explosion. Pour les moteurs récents, le rendement est légèrement au-dessus de 40 %. Les moteurs Diesel sont en général des moteurs lents avec des vitesses de 100 à 750 tr/mn, alors que les moteurs à explosion classiques ont une vitesse de 500 à 5 000 tr/mn. Certains modèles de moteurs Diesel ont, cependant, des vitesses de rotation atteignant 2 000 tr/mn. Comme les moteurs Diesel fonctionnent à des taux de compression compris entre 15/1 et 20/1, ils sont, en général, construits avec des matériaux plus lourds que les moteurs à allumage commandé, mais cet inconvénient est contrebalancé par un meilleur rendement, et par le fait qu'ils consomment des combustibles moins onéreux. Les vitesses de rotation des moteurs diesels sont très différentes d'un moteur à un autre. En effet plus le moteur est gros, plus le diamètre du piston est grand, et plus le moteur est lent. Trois classes de moteurs sont ainsi définies :
La SEMT Pielstick fabrique à Saint Nazaire des moteurs Diesel 4 temps destinés aux applications marines, ferroviaires et de production d'électricité dont la puissance s'étend de 1500 à 24 000 ch. Certains moteurs Diesel lent, moteurs de type à 2 temps, atteignent 100 000 ch.(voir Emma Mærsk). Usage  Moteur diesel moderne (FIAT Multijet) On utilise le moteur Diesel lorsque l'on a un besoin d'un couple important ou d'un bon rendement (locomotives, bateaux, camions) ou sur les automobiles. En revanche, il est rarement utilisé sur les motos et les avions, notamment pour une question de masse embarquée. Toutefois, l'utilisation aéronautique de moteurs Diesel commence à se développer : l'avion de tourisme français Ecoflyer de APEX aircraft (ex-Robin) équipé d'un moteur Diesel Centurion, le motoriste SMA, ou le Gaz'aile 2, l'avion diesel économique. Le gazole ayant un pouvoir calorifique massique plus important que l'essence et bénéficiant d'une taxation légèrement plus favorable en France, les moteurs Diesel semblent plus économiques à l'usage bien que plus chers à l'achat. Avantages et inconvénients Les raisons de son succès dans l'automobile, en plus d'avantages fiscaux qui relèvent de la politique et non de la technique, tiennent essentiellement à son rendement supérieur à celui du moteur à essence. Ce rendement peut être encore amélioré par l'utilisation d'un turbocompresseur (les plus récents modèles sont « à géométrie variable » (TGV), technologie qui leur permet d'être plus performants à bas régime) et l'injection directe à haute pression.
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