Le moteur Essence

principes généraux

Le moteur à Essence est un moteur à combustion interne, à allumage commandé, qui transforme l'énergie générée par la combustion du mélange air/carburant en énregie cinétique transmise aux roues par l'intermédiaire du vilbrequin.
Aspiré par le mouvement descendant du piston, le mélange homogène vient ensuite se comprimer dans la chambre de combustion lors du mouvement ascendant du piston. Un système d'allumage autonome amorce l'inflamation du mélange, la chaleur de combustion ainsi générée accroît la pression des gaz dans le cylindre et permet au piston de redescendre.
Les gaz brûlés sont ensuite expulsés du cylindre et un mélange d'air frais et de carburant pénètre dans la chambre de combustion.
Ce principe de fonctionnement fût inventé par l'ingénieur français Alphonse Beau de Rochas qui imagina le cycle du moteur à 4 temps en 1862.

Le pilotage du renouvellement des gaz est assuré par des soupapes qui ouvrent ou ferment les canaux d'admission et d'échappement du cylindre.
1er temps: admission
2e temps: compression et allumage
3e temps: explosion et détente
4e temps: échappement

La descente du piston se traduit par l'augmentation du volume disponible dans le cylindre. Un mélange d'air frais de carburant passe sur la soupape d'admission ouverte et pénètre dans le cynlindre.

Compression

La montée du piston induit une diminution du volume disponible dans le cylindre et la compression du mélange air/carburant. La bougie enflamme le mélange juste avant l'arrivée du piston au point mort haut (PMH) et amorce ainsi la combustion. Le taux de compression ou rapport volumétrique vaut (Vh+ Vc)/Vc
Vh désignant la cylindrée unitaire et Vc le volume de compression. Ce taux de compression est compris entre 7 et 13 selon les moteurs. L'augmentation du rapport volumétrique augmente le rendement thermique (une augmentation de 6 à 8 se traduit par une progression de 12% du rendement thermique!).
Mais la compression est limitée par le phénomène du cliquetis, du à une combustion détonnante du mélange accompagné d'une brusque augmentation de pression dans la chambre de combustion qui engendre des dégradations moteur.

Combustion et détente

L'étincelle de la bougie ayant enflammé le mélange, la température et la pression augmentent dans la chambre de combustion. Le travail résultant est transmis au vilbrequin par la bielle, la puissance transmise est directement proprtionnelle au couple et à la vitesse de rotation.

Echappement

La montée du piston introduit le refoulement des gaz brulés (gaz d'échappement) par l'ouverture de la soupape d'échappement. Les temps d'ouverture des soupapes se chevauchent légèrement, ce qui permet d'exploiter les courants et pulsations des gaz pour améliorer le remplissage du cylindre.