Quels sont les quatre temps d'un moteur à quatre temps ?

Quels sont les quatre temps d'un moteur à quatre temps ?

Un moteur à quatre tempsest un moteur à combustion interne qui utilise quatre courses de piston différentes (admission, compression, puissance et échappement) pour accomplir un cycle de travail. Le piston effectue deux courses complètes dans le cylindre pour terminer un cycle de travail. Un cycle de travail nécessite que le vilebrequin tourne deux fois, soit 720°.

Les moteurs à quatre temps sont le type de petits moteurs le plus courant. Un moteur à quatre temps effectue cinq temps en un seul cycle de travail, y compris la course d'admission, la course de compression, la course d'allumage, la course motrice et la course d'échappement.

Course d'admission

L'événement d'admission fait référence au moment où le mélange air-carburant est introduit pour remplir la chambre de combustion. Un événement d'admission se produit lorsque le piston se déplace du point mort haut au point mort bas et que la soupape d'admission s'ouvre. Le mouvement du piston vers le point mort bas crée une basse pression dans le cylindre. La pression atmosphérique ambiante force le mélange air-carburant dans le cylindre à travers la soupape d'admission ouverte pour remplir la zone basse pression créée par le mouvement du piston. Le cylindre continue de se remplir légèrement au-delà du point mort bas alors que le mélange air-carburant continue de s'écouler avec sa propre inertie et que le piston commence à changer de direction. Après le PMB, la soupape d'admission reste ouverte pendant quelques degrés de rotation du vilebrequin. Cela dépend de la conception du moteur. La soupape d'admission se ferme alors et le mélange air-carburant est scellé dans le cylindre.

Course de compression La course de compression est la durée pendant laquelle le mélange air-carburant emprisonné est comprimé dans le cylindre. La chambre de combustion est scellée pour créer une charge. La charge est le volume de mélange air-carburant comprimé à l’intérieur de la chambre de combustion, prêt à l’allumage. La compression du mélange air-carburant libère plus d'énergie lors de l'allumage. Les soupapes d'admission et d'échappement doivent être fermées pour garantir l'étanchéité du cylindre afin d'assurer la compression. La compression est le processus de réduction ou de compression de la charge dans la chambre de combustion d'un volume important à un volume plus petit. Le volant d'inertie aide à maintenir l'élan nécessaire pour comprimer la charge.

Lorsque le piston d'un moteur comprime la charge, l'augmentation de la force de compression fournie par le travail effectué par le piston entraîne la génération de chaleur. La compression et le chauffage de la vapeur air-carburant dans la charge entraînent une augmentation de la température de charge et une augmentation de la vaporisation du carburant. L'augmentation de la température de charge se produit uniformément dans toute la chambre de combustion pour produire une combustion plus rapide (oxydation du carburant) après l'allumage.

La vaporisation du carburant augmente lorsque les petites gouttelettes de carburant se vaporisent plus complètement en raison de la chaleur générée. La surface accrue des gouttelettes exposées à la flamme d'allumage permet une combustion plus complète de la charge dans la chambre de combustion. Seules les vapeurs d'essence s'enflammeront. L'augmentation de la surface des gouttelettes amène l'essence à libérer plus de vapeur au lieu de rester liquide.

Plus les molécules de vapeur chargées sont comprimées, plus le processus de combustion génère de l’énergie. L’énergie nécessaire pour comprimer la charge est bien inférieure au gain de force produit lors de la combustion. Par exemple, dans un petit moteur typique, l’énergie nécessaire pour comprimer la charge ne représente que le quart de l’énergie produite lors de la combustion.

Le taux de compression d'un moteur est la comparaison du volume de la chambre de combustion lorsque le piston est au point mort bas au volume de la chambre de combustion lorsque le piston est au point mort haut. Cette zone, combinée à la conception et au style de la chambre de combustion, détermine le taux de compression. Les moteurs à essence ont généralement un taux de compression de 6:1:10:1. Plus le taux de compression est élevé, plus le moteur est économe en carburant. Un taux de compression plus élevé augmente généralement considérablement la pression de combustion ou la force agissant sur le piston. Cependant, un taux de compression plus élevé augmente l'effort requis par l'opérateur pour démarrer le moteur. Certains petits moteurs disposent de systèmes qui soulagent la pression pendant la course de compression afin de réduire l'effort requis par l'opérateur lors du démarrage du moteur.

événement d'inflammationUn événement d'inflammation (combustion) se produit lorsqu'une charge est allumée et rapidement oxydée par une réaction chimique pour libérer de l'énergie thermique. La combustion est une réaction chimique oxydative rapide dans laquelle le combustible se combine chimiquement avec l’oxygène atmosphérique et libère de l’énergie sous forme de chaleur.

Une bonne combustion implique un temps bref mais limité pendant lequel la flamme se propage dans toute la chambre de combustion. L'étincelle au niveau de la bougie d'allumage commence la combustion lorsque le vilebrequin tourne d'environ 20° avant le point mort haut. L'oxygène atmosphérique et les vapeurs de carburant sont consommés par l'avancée du front de flamme. Le front de flamme est la paroi qui sépare la charge des sous-produits de combustion. Le front de flamme traverse la chambre de combustion jusqu'à ce que la totalité de la charge soit brûlée.

course de puissance

La course motrice est la course de fonctionnement du moteur dans laquelle les gaz chauds en expansion éloignent la tête du piston de la culasse. La force du piston et le mouvement ultérieur sont transmis via la bielle pour appliquer un couple au vilebrequin. Le couple appliqué initie la rotation du vilebrequin. La quantité de couple produite est déterminée par la pression exercée sur le piston, la taille du piston et la course du moteur. Pendant la course motrice, les deux vannes sont fermées.

Course d'échappementLa course d'échappement se produit lorsque les gaz d'échappement sont expulsés de la chambre de combustion et rejetés dans l'atmosphère. La course d'échappement est la course finale et se produit lorsque la soupape d'échappement s'ouvre et que la soupape d'admission se ferme. Le mouvement du piston expulse les gaz d'échappement dans l'atmosphère.

Lorsque le piston atteint le point mort bas pendant la course motrice, la combustion est terminée et le cylindre est rempli de gaz d'échappement. La soupape d'échappement s'ouvre et l'inertie du volant et des autres pièces mobiles repousse le piston jusqu'au point mort haut, forçant les gaz d'échappement à être évacués par la soupape d'échappement ouverte. A la fin de la course d'échappement, le piston est au point mort haut et un cycle de travail est terminé.