Fonctionnement du moteur à 4 temps.

Problème posé : assurer la combustion d’une charge (carburant + comburant) à l’intérieur d’une enceinte de volume variable.
L’accroissement de la pression « P »(en Bar)dû à la combustion crée un effort « F »(en daN) sur la surface « S »(cm²) de l’élément mobile de l’enceinte (le piston) tel que
F=P.S.

La force « F » peut être convertie en travail mécanique « W » par le déplacement « L » du piston tel que W=F.L.
La détente du gaz dans le cylindre provoque le déplacement du piston. C’est la combustion et la détente des gaz qui produit cette phase motrice (ou temps moteur) et non une « explosion » comme on a improprement qualifié ce processus à son origine.
On remarque que la pression « P » évolue dans l’enceinte selon le déroulement contigu et contradictoire de la combustion et du déplacement du piston (càd le déroulement de la combustion tend à faire croître la pression, mais la descente du piston fait croître le volume, donc tend à faire chuter la pression).

Avant de brûler la charge, 2 temps sont nécessaires :
-un temps pour l’introduction de la charge dans le cylindre (admission)
-un temps pour ramener le piston au début de sa course en comprimant la charge (compression)
Il faut ensuite initier la combustion (allumage).

Enfin, une fois la combustion-detente achevée, il faut évacuer les gaz brûlés (échappement) avant de recommencer un cycle.
On appelle cycle la succession des phases suivantes :
Admission, compression, combustion détente, échappement.

Explication du moteur 4 temps

  • Admission :

Le piston en descendant crée une baisse de pression favorisant l’aspiration des gaz.
Soupape d’admission ouverte et d’échappement fermée.

  • Compression :

Le piston comprime les gaz jusqu’à ce qu’ils n’occupent plus que la chambre de combustion.
Soupape d’admission fermée et d’échappement fermée.

  • Explosion-détente :

L’étincelle d’une bouge (ou l’injection de gazole comprimé) enflamme le mélange. La chaleur dégagée dilate le gaz qui pousse violement le piston vers le bas.
Soupape d’admission fermée et d’échappement fermée.

  • Echappement :

En remontant, le piston chasse les gaz brûlés. Le moteur est à nouveau prêt à effectuer le premier temps.
Soupape d’admission fermée et d’échappement ouverte.

Remarque : pour effectuer les 4 temps le vilebrequin effectue 2 tours.

L’ordre d’allumage des moteurs 4 temps (exemple : 4 cylindres en ligne) :

2 ordres possibles :

  • 1-3-4-2 (plus souvent utilisé)
  • 1-2-4-3

 

Ordre d'allumage des différents Cylindres

 
Cylindre1 Cylindre2 Cylindre3 Cylindre4
Explosion Détente
Echappement
Compression
Admission
Echappement
Admission
Explosion Détente
Compression
Admission
Compression
Echappement
Explosion Détente
Compression
Explosion Détente
Admission
Echappement

 

Les explosions sont décalées et se produisent dans l’ordre imposé par la forme du vilebrequin :
• 0° : piston 1 et 4 au PMH = explosion du 1
• 180° : piston 2 et 3 au PMH = explosion du 3
• 360° : piston 1 et 4 au PMH = explosion du 4
• 540° : piston 2 et 3 au PMH = explosion du 2

Remarque :
Lorsqu’il y a plusieurs cylindres, on répartit les explosions afin que les temps moteurs se succèdent régulièrement dans les divers cylindres.

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