Comment fonctionne un moteur à explosion à 4 temps ?

 

Le moteur à explosion (dit aussi moteur thermique) est conçu pour transformer une énergie thermique (l’explosion d’un mélange air-essence (moteurs à 4 temps) ou air-essence-huile (moteurs à 2 temps)) en énergie mécanique d’abord linéaire (bielle) puis rotative (vilebrequin).

C’est en 1862 que Alphonse Beau de Rochas (1815 – 1893) écrit un mémoire comprenant le principe général du fonctionnement d’un tel moteur. Cette même année, Etienne Lenoir met au point le premier moteur à explosion interne. La première automobile, la Motorwagen, fonctionnant grâce à un moteur de ce type fut commercialisé par Karl Benz (1844 – 1929) en 1885.


Coupe d'un moteur 688 des Renault R11 et R12 (mai 1981)

Le principe du moteur à explosion 4 temps est relativement simple : le mélange air-essence est fortement comprimé par le piston. Une étincelle fournie par une bougie permet de faire exploser le gaz compressé qui repousse violemment le piston. Ce déplacement permet de faire tourner le vilebrequin qui, par un système mécanique compliqué, permettra de faire tourner les roues et donc d’avancer. Dans ce moteur à 4 temps, pour que la bielle tourne d’un tour, il faut deux montées et deux descentes du piston.


Coupe et légendes d'un cylidre de moteur à explosion 4 temps

Mais voyons le principe des 4 temps du moteur à explosion par un schéma :

Temps 1

Temps 2

Temps 3

Temps 4

L'admission

La compression

L'explosion (ou détente)

L'échappement

La soupape d'admission s'ouvre et le piston descend, aspirant le mélange air-essence

Les soupapes d'admission et d'échappement se ferment. Le piston remonte comprimant le mélange air-essence

Les deux soupapes fermées, la bougie émet une étincelle provoquant l'explosion du mélange air-essence. La pression fournis permet de faire redescendre le piston (temps moteur)

La soupage d'échappement souvre et le piston remonte permettant l'évacuation des gaz brulés que l'on retrouvera à la sortie du pot d'échappement


Animation des 4 temps d'un moteur à explosion

Différences entre moteurs à 4 temps et moteurs à 2 temps :

4 temps :

- L’huile et l’essence ne se mélange jamais. Le mélange air-essence est confiné à la partie haute du moteur tandis que l’huile reste dans la partie basse
- Le piston doit faire deux tours au vilebrequin (720°) pour effectuer un cycle complet.

2 temps :

- Le piston fait faire un seul tour au vilebrequin (360°) pour effectuer un cycle complet.
- Il s’use beaucoup plus vite que le moteur à 4 temps, car sa lubrification est moins bonne. De plus, il a tendance à polluer beaucoup plus.

Le moteur 2 temps est beaucoup utilisé dans l’agriculture (tondeuse) et le matériel de travaux publics.