L'un des facteurs qui affectent le plus le fonctionnement d'un moteur est sans aucun doute le ratio de compression. C'est un fait qui détermine en grande partie ses performances thermiques. C'est-à-dire la manière dont il profite de l'énergie de la combustion pour la transformer en mouvement.
Il s'agit carrément de relations qui existe entre le volume du mélange air/carburant lorsqu'il est compressé et son volume une fois que c'est fini fait exploser. Bien que pour être exact, dans les moteurs diesel, ce qui est comprimé n'est que de l'air, car le diesel est injecté par la suite.
ratio de compression exprimé en deux nombres qui permettent de mesurer une proportion. Par exemple: 10 1 à, 11 1 à, 12 1 à, 14 1 à Ou quelle que soit sa valeur, ce qui signifie seulement que le mélange se dilate 10, 11, 12 ou 14 fois une fois qu'il a brûlé. Plus il y a de différence entre les deux volumes comparés, plus performance thermique il aura le moteur, car il profitera de son expansion pour générer du mouvement.
Taux de compression élevé ou faible
Une fois cela connu, la question la plus naturelle est : pourquoi tous les moteurs n'ont-ils pas un taux de compression très élevé ? Pourquoi sont-ils nombreux à se contenter d'un faible ratio de 10 pour 1, puisqu'ils seraient beaucoup plus efficaces s'il était plus élevé ?
Pour comprendre cela, il faut connaître deux faits très simples, mais ils sont décisifs :
- auto-détonation: Il existe une pression maximale à laquelle le mélange air-carburant peut être soumis sans exploser tout seul. Si cette limite est dépassée avant que le piston n'atteigne le sommet, l'explosion se produit prématurément et le moteur peut être gravement endommagé.
- pression de compression: est la pression que le mélange atteint une fois que le piston est au plus haut de sa course. Si nous injectons peu de mélange dans ce volume, la pression sera faible et si nous injectons beaucoup, elle sera plus élevée. Vous comprendrez donc qu'il y a une limite de carburant qui peut être mis dans cet espace sans provoquer le phénomène d'auto-détonation susmentionné.
Si vous avez déjà assimilé ces notions, vous comprendrez que le taux de compression ne peut être élevé sur aucun modèle. Il existe des moteurs qui sont capables de mettre beaucoup de carburant dans leurs chambres de combustion. En eux, tout irait bien tant que l'accélérateur n'était pas trop appuyé, car peu de mélange serait injecté. Le problème surviendrait lorsque vous appuieriez plus fort sur l'accélérateur, auquel cas le mélange serait trop abondant et il exploserait prématurément en raison d'une pression de compression excessive.
Ces deux notions peuvent être confondues, mais elles renvoient à des problématiques totalement différentes. D'une part, le ratio de compression c'est juste un comparaison entre les volumes: lorsque le piston est au Point Mort Bas (PMB) et lorsqu'il est au Point Mort Haut (PMH). C'est pourquoi il est exprimé sous la forme d'un rapport « X pour 1 ». Il est donc inutile d'essayer d'exprimer le taux de compression en bars ou toute autre mesure de pression, car il ne mesure pas une grandeur.
D'autre part, le pression de compression indique le pression atteinte par le mélange lorsque le piston est au point mort haut (PMH). Dans ce cas, elle est exprimée par une valeur suivie d'une unité de mesure de pression. Par exemple : en bars ou en kg/cm2.
La solution à cela est clairement visible dans les moteurs turbo, Dans le le taux de compression est délibérément abaissé. Puisqu'ils mettent de l'air comprimé dans les cylindres afin qu'ils puissent brûler plus de carburant dans cet espace, ils ne peuvent pas avoir un taux de compression élevé car cela exploserait prématurément.
Nous pouvons regarder le taux de compression de certains modèles pour voir que dépend beaucoup du type de moteur:
- La Seat León 2020 1.5 EcoTSI 150 ch : elle est équipée d'un moteur à essence turbocompressé et a un taux de compression de 10,5 à 1.
- La Toyota GT86 2016 : Elle est dotée d'un moteur à aspiration naturelle et a un taux de compression de 12,5 à 1.
- La Mazda 3 Skyactiv-G 2.0 de 122 ch : elle dispose également d'un moteur atmosphérique et son taux de compression est de 13 pour 1.
Taux de compression et indice d'octane
L'indice d'octane du carburant aussi affecte grandement le taux de compression avec lequel un moteur peut être réglé. Cette propriété fait référence à la pression que vous pouvez appliquer à un carburant avant qu'il n'explose. Dans l'essence, ce sont les chiffres que vous voyez dans toutes les stations-service : 95 ou 98.
le plus vieux est ce nombre, plus de pression combustible non explosé. Ainsi, les moteurs utilisant de l'essence 98 peuvent être optimisés avec un taux de compression plus élevé sans problème. Par exemple, la Honda Type R utilise de l'essence 98 pour les caractéristiques de son moteur 2.0 turbocompressé de 320 ch.
Dans les années 30, un tableau a été établi pour classer les carburants par pression qu'ils tenaient avant d'exploser. Pour cela, deux carburants aux comportements complètement opposés ont été choisis. Le n-heptane, qui était la substance connue qui résistait le moins à la pression, et l'isooctane, qui était celle qui y résistait le plus selon les données de l'époque.
Le premier a reçu la valeur 0 et le second 100 comme valeurs de référence. Ainsi, des numéros ont été attribués aux autres carburants en fonction de la pression qu'ils ont subie. Ainsi, les essences actuelles portent le numéro 95 ou 98 et pas les autres. Même si des essences à indice d'octane 97 et 100 commencent déjà à être commercialisées.
Taux de compression dans les moteurs diesel et essence
L'une des raisons pour lesquelles le moteur diesel est plus efficace qu'une essence, c'est que son le taux de compression est plus élevé. La chose normale est que dans les turbodiesels, il se situe entre 15 à 1 et 17 à 1, bien que des moteurs allant jusqu'à 24 à 1 puissent également être trouvés.
Cette relation peut être obtenue grâce au fait que les moteurs diesel ils fonctionnent très différemment de l'essence. Ils n'enflamment pas le mélange carburant-air par une étincelle d'une bougie d'allumage, mais à la place comprimer l'air pour ensuite injecter du gasoil où il explosera par pression sans aucun système qui l'induise.
Logiquement, ils sont calibrés pour le faire au bon moment, c'est-à-dire lorsque le piston est complètement remonté et qu'il est temps de redescendre. C'est-à-dire que lorsque la phase de compression est terminée et que la phase d'expansion commence dans le cycle d'un moteur à quatre temps. Ce n'est pas comme lorsque le mélange explose prématurément avec des dommages conséquents pour le moteur.
Cétane pas octane
Dans le cas du diesel les données qui intéressent Ce n'est pas l'octane mais le cétane. Quelle est la valeur qui détermine le le temps qu'il faut pour que le carburant explose, puisqu'il est mis sous pression. Dans le cas d'un moteur diesel, c'est le temps qu'il met pour exploser à partir du moment où il est injecté dans l'air préalablement comprimé.
Le diesel vendu aujourd'hui a un indice de cétane de y Entre 51 55. Plus ce nombre est élevé, plus tôt il explosera et moins il y aura de retard dans la chambre de combustion pour obtenir de l'énergie. Quelque chose que certaines entreprises pétrochimiques utilisent comme argument commercial pour que les clients optent pour leurs stations-service.
Compression minimale d'un moteur diesel
Il y a un concept qui est aussi intéressant à connaître sur les moteurs diesel et c'est que nécessite une compression minimale. S'ils n'atteignent pas un certain niveau, ils ne pourront pas allumer le diesel et ne fonctionneront pas. En d'autres termes, si trop de pression est perdue, par exemple par le segments de piston ou par Vannes, le moteur ne démarre même pas.
Cela ne se produit pas dans un moteur à essence, car ce qui enflamme le mélange d'air et d'essence, c'est l'étincelle du bouchons. Cela ne signifie pas qu'il ne perdra pas de pression là où il fuit, une fois que la détonation s'est produite. De cette façon, cela fonctionnera, mais en perdant de l'efficacité et des performances en ne pouvant pas faire bon usage de l'énergie.
L'exception à la norme
Il existe une exception à cette différence entre l'essence et le diesel, qui a été développée par Mazda: L' Skyactiv-X 2.0 180 ch. Ce moteur à essence a un fonctionnement à mi-chemin entre celui d'un diesel et d'une essence. détonation du carburant est fabriqué en partie par compression et par bougies. C'est pourquoi il a un taux de compression de 16,3 1 à qui est comparable à celle de nombreux diesels. Par exemple : la BMW 320d 2019 est de 16,5 à 1, l'Audi A4 2020 TDI 40 est de 15,5 à 1 et la Mercedes Classe C 220d 2018 l'est également.
Ainsi, la marque annonce une consommation proche de celle d'un diesel au niveau de performances similaire (180 ch), bien que ce moteur soit une essence atmosphérique.
Taux de compression variable
Nous arrivons ici à une solution qui permet modifier le taux de compression au besoin. Une capacité qui permet d'améliorer considérablement l'efficacité et les performances. Un moteur équipé d'un système de compression variable permet d'atteindre le rapport parfait, qu'il soit injecté avec une grande quantité de mélange ou peu.
Par exemple, si vous allez à "pointe de gaz” pour maintenir la vitesse, quantité de mélange Ce qui entre dans la chambre de combustion est petit. moment où le ratio de compression peut être maire sans auto-détonation. Au lieu de cela, si nous demandons le accélération maximale au même moteur, mélanger ce sera beaucoup plus abondant et prendra plus de volume, de sorte que le ratio de compression s'adaptera pour être moins et ainsi l'empêcher d'exploser prématurément.
En pratique, cela se remarque dans la mesure où le moteur à compression variable atteint plus efficacité, car il ajuste le taux de compression au maximum possible dans chaque circonstance. En même temps, il permet également d'atteindre un performance très élevé car vous pouvez le régler complètement pour obtenir beaucoup de mélange dans la chambre.
Un bon exemple de ce type de technologie est le moteur Infiniti VC-T, sous-marque de luxe Nissan. Cela fonctionne grâce au fait qu'ils ajoutent un arbre exocentrique et des bielles intermédiaires qui se connectent au vilebrequin. Un actionneur déplace cet ensemble de pièces pour déplacer la course des pistons vers le haut ou vers le bas pour modifier le taux de compression. Dans la vidéo suivante, vous pouvez voir comment il le fait :
Autre exemple intéressant est la nouvelle Moteur INNEngine qui est en phase de développement. Cela utilise un système beaucoup plus simple pour obtenir un effet similaire, car au lieu de la vilebrequin typique, comporte un jeu de plaques cames ou plaques sinusoïdales.
Formule du taux de compression
Les valeurs prises en compte pour calculer le taux de compression (RC) sont les alésage du cylindre (d), le Course des pistons (s), qui est la distance parcourue du PMS au PMI, et la volume minimal de la chambre de combustion (Vc). La formule est la suivante :
Cependant, ce calcul du taux de compression n'inclut pas certains détails qu'il convient d'ajouter si nécessaire. Selon la configuration du moteur, certains volumes peuvent ne pas être inclus dans la formule :
- et tête de piston est concave, vous devez ajouter le volume de ce trou, puisqu'il n'est ni ajouté à la course du piston, ni ne doit être inclus dans le volume de la chambre de combustion. Si les données du fabricant ne sont pas disponibles, vous pouvez choisir de les mesurer directement. Bien que cela nécessite d'avoir le composant à portée de main. Il s'agit de le remplir de liquide pour voir son volume réel. À la minute 4.10 de cette vidéo vous pouvez voir comment c'est fait. Un travail d'atelier qui nécessite certains équipements.
- La joint de culasse c'est aussi une valeur à ajouter au volume minimum de la chambre de combustion, s'il n'y est pas déjà inclus. Dans ce cas, il est très facile de l'obtenir car il est mesurez votre taille et utiliser à nouveau formule du volume d'un cylindre.
Image de la station-service – Mikel Ortega
Plus d'informations sur ce modèle
- Carrés 5
- puissance 122 - 186 ch
- Consommation 5 - 6,1l/100km
- Évaluation 4,7
J'ai besoin de booster mon moteur de moto d'une marque chinoise QMC 200c.c. type enduro j'ai besoin de vos conseils et aussi quels types de pièces de moto dois-je introduire ou que dois-je faire j'écris de l'EQUATEUR -GUAYAQUIL
Je voudrais savoir quelle puissance est générée par l'explosion d'un piston d'une voiture normale, elle peut être mesurée en Kg. Force exemple 150 ou 200 kg. force. chaque fois qu'il explose.
J'aimerais que quelqu'un me le dise, je suis curieux.