Taux de compression : quel effet cela a-t-il sur le moteur ?
Le taux de compression est l'une des caractéristiques de base d'un moteur à combustion à piston, qui indique le rapport volumétrique du cylindre entre le piston au point mort bas et le piston au point mort haut.
Le taux de compression est donc le rapport de l'ensemble du volume utile du cylindre sur le volume de l'espace de compression. Autrement dit, le rapport entre le volume du mélange aspiré dans le cylindre et le volume du mélange comprimé dans le cylindre.
Table des matières
Calcul du taux de compression
Le calcul du taux de compression diffère pour un moteur à pistons alternatifs et un moteur à pistons rotatifs.
Calcul du taux de compression pour un moteur à mouvement de piston alternatif rectiligne :
εk = (VK + VZ) : VK
Explication des variables :
- εk – taux de compression
- VK – espace/volume de compression
- VZ – volume d'éjection systolique
Le piston dans le cylindre effectue le mouvement de va-et-vient. Alors que la position la plus éloignée de son mouvement par rapport au vilebrequin est appelée le point mort haut, et la position la moins éloignée de son mouvement par rapport au vilebrequin est appelée le point mort bas.
Volume d'éjection systolique : qu'est-ce que c'est et qu'est-ce qui le détermine ?
L'espace entre le point mort bas et le point mort haut est appelé volume systolique. Le volume de course dépend du diamètre d'alésage du cylindre et de la course du piston. L'espace dans le cylindre lorsque le piston est au point mort haut s'appelle l'espace de compression.
Calcul du taux de compression pour un moteur à pistons rotatifs :
Dans ces moteurs, le taux de compression est défini comme le rapport du plus grand et du plus petit volume de l'espace de travail lors de la révolution du piston.
εk = V1 : V2
Explication des variables :
- εk – taux de compression
- V1 - le plus grand volume de l'espace de travail
- V2 - le plus petit volume de l'espace de travail
Comment le taux de compression affecte-t-il le moteur ?
Dans un moteur thermique à piston classique, le taux de compression est constant et est toujours un compromis entre différents modes de conduite. Cependant, certains moteurs peuvent modifier en douceur le taux de compression en fonction de la charge.
Un tel moteur peut ainsi fonctionner avec un taux de compression important à faible charge et, à l'inverse, avec un taux de compression faible à forte charge.
A fortes charges, il est conseillé que le taux de compression soit faible et ainsi éviter les détonations. A faible charge, il doit être plus élevé pour le meilleur rendement moteur possible. Plus le taux de compression est élevé, plus la compression du mélange avant allumage est importante.
Puissance et couple moteur : lequel de ces paramètres est le plus important ?
Le taux de compression affecte fondamentalement :
- L'efficacité réalisable du moteur à combustion interne et donc aussi sa puissance et son couple
- Les émissions du moteur
- La consommation de carburant
Inconvénients d'un taux de compression accru :
- Une auto-inflammation prématurée du carburant (combustion par détonation) peut se produire, en particulier dans les moteurs à essence
- Les pièces du moteur s'usent plus avec le temps qu'avec un taux de compression inférieur, un tel moteur doit donc être équipé de pièces plus durables, qui sont beaucoup plus cher (pièces en céramique et en titane)
Mesure de la pression de compression
La mesure des pressions de compression des cylindres est une méthode qui fournit des informations précises sur l'état du moteur. La pression de compression est mesurée à l'aide d'un compressiomètre. Avant de mesurer la pression de compression, le moteur est réchauffé à température de fonctionnement pour définir les jeux entre le piston et le cylindre.
Pistons moteurs : comment fonctionnent-ils ?
Le compressiomètre est vissé dans la culasse à la place de la bougie. Ensuite, le moteur est mis en marche à l'aide du démarreur alors que le papillon est complètement ouvert (pédale d'accélérateur complètement enfoncée). La pression de compression est indiquée sur l'aiguille du compressiomètre, qui enregistre la pression la plus élevée atteinte.
La pression de compression est la pression maximale pouvant être atteinte à la fin de la course de compression du moteur lorsque le mélange ne brûle pas encore. La taille de la pression de compression dépend du taux de compression, du régime moteur, du degré de remplissage des cylindres et de l'étanchéité de la chambre de combustion. Tous ces paramètres, à l'exception de l'étanchéité de la chambre de combustion, sont inchangés et sont déterminés par la conception du moteur.
Si lors de la mesure, on constate qu'un des cylindres n'atteint pas la valeur indiquée par le constructeur, cela indique une fuite dans la chambre de combustion. Il est également crucial que la pression de compression de tous les cylindres soit la même.
Qu'est-ce qui cause des pressions de compression plus faibles ?
- Segment de piston► usé ou endommagé
- Cylindre moteur usé
- Culasse endommagée ou fissurée
- Joint sous la culasse endommagé
- Soupape endommagée
- Ressort de soupape endommagé
- Siège de soupape usé
Si les chambres de combustion sont en ordre, la différence maximale des pressions de compression sur les différents cylindres est de 1 bar (0,1 MPa). Les pressions de compression vont de 1,0 à 1,2 MPa pour les moteurs à essence et de 3,0 à 3,5 MPa pour les moteurs diesel.
Quelles sont les valeurs normales du taux de compression d'un moteur ?
Pour éviter la détonation (auto-inflammation prématurée du carburant), le taux de compression n'est pas supérieur à 10:1 pour les moteurs à essence. Cependant, les moteurs équipés d'un capteur de combustion à détonation, d'une unité de commande électronique et d'autres dispositifs peuvent atteindre un taux de compression allant jusqu'à 14:1.
Détonation du moteur : qu'est-ce que c'est et comment l'empêcher ?
Dans les moteurs à essence turbocompressés, le taux de compression est d'environ 8,5:1 car une partie de la compression de la substance active se fait dans le turbocompresseur. Les moteurs diesel ont un taux de compression de 20:1 ou même plus car ils fonctionnent sur le principe que le carburant injecté s'enflamme à partir de la chaleur de compression.
C'est pourquoi le taux de compression des moteurs diesel doit être supérieur à celui des moteurs à essence. La charge des pressions dans le cylindre du moteur limite le taux de compression du moteur diesel.