Taux de compression

Cet article concerne la mécanique. Pour le sens informatique, voir Taux de compression de données.

En mécanique, le taux de compression d'un moteur à pistons, aussi appelé rapport volumétrique, est un rapport théorique de comparaison entre le volume de la chambre de combustion lorsque le piston est au point mort haut et le volume du cylindre lorsque le piston est au point mort bas).

Le taux de compression se calcule selon la formule suivante:

$\frac {[(volume~du~cylindre) + (volume~de~la~chambre~de~combustion)]}{(volume~de~la~chambre~de~combustion)}$

Les moteurs modernes à allumage commandé ont un taux de compression souvent voisin de 10 et pouvant monter jusqu'à 13, et les Diesel ont un taux de compression allant en moyenne de 16 à 20 pour ceux à injection directe et 19 à 23 pour ceux à injection indirecte. Cette valeur est déterminée lors de la conception du moteur et reste invariable sur les moteurs conventionnels.

Le rendement d'un moteur augmentant avec son taux de compression, on cherche à augmenter celui-ci. Toutefois, sur les moteurs à allumage commandé, un taux de compression élevé favorise l'apparition du cliquetis, la compression plus élevée du mélange carburé pouvant provoquer un auto-allumage incontrôlé, nuisible au bon fonctionnement du moteur. C'est pourquoi dans le cas d'un moteur à allumage commandé ayant un taux de compression élevé, il faut utiliser un carburant ayant un indice d'octane suffisant.

Un moteur Diesel, en revanche, fonctionne par auto-allumage du carburant et pour ce faire a besoin de fortes valeurs de compression, afin que l'air introduit dans le cylindre soit porté à une température élevée.

La confusion est souvent faite entre taux de compression et pression de compression. Le taux de compression est une valeur invariable car déterminée d'après les volumes du cylindre et de la chambre de combustion à l'exclusion de toute autre donnée. La pression de compression est une valeur variant en permanence selon la charge demandée au moteur, la présence ou non d'un compresseur ou turbocompresseur, la température du moteur et son état mécanique. Ainsi un taux de compression de 11 ne signifie pas que la pression de compression doit être de 11 bars.

Il est possible de mesurer la pression de compression d'un moteur à un régime donné (celui obtenu avec le démarreur du véhicule) au moyen d'une sonde de pression parfois appelée "compressiomètre" montée à la place de la bougie ou de l'injecteur. La pression de compression est mesurée dans chaque cylindre en l'absence de combustion. La valeur relevée doit se situer au-dessus d'un minimum précisé par le fabricant du moteur.

Cette mesure des pressions de compression permet de déterminer l'état d'usure du moteur et la ou les causes de l'usure, alors que la seule connaissance du taux de compression n'est d'aucune utilité pour un tel diagnostic. De faibles pressions de compression peuvent être dues entre autres à un défaut d'étanchéité des segments, du joint de culasse, de l'état des soupapes et de leurs sièges.

Une nouvelle génération de moteurs dont le taux de compression sera variable en faisant appel à diverses complications mécaniques tels que le prometteur Moteur MCE-5, permettront, en particulier pour les moteurs à essence lorsqu'il leur est demandé une faible charge, d'améliorer nettement le rendement. Il en résultera une importante baisse de la consommation et de la pollution.

Références

• Jean-Claude Guibet, Carburants et moteurs, Éditions Technip, Paris, 1997, ISBN 2-7108-0704-1