Le moteur 4 temps expliqué pas à pas
Un moteur 4 temps répète un cycle de quatre étapes : l'admission (le piston descend et aspire le mélange), la compression (il remonte et le serre), la combustion (l'étincelle l'enflamme et le piston est poussé) et l'échappement (il remonte et chasse les gaz brûlés). Ce cycle demande deux tours de vilebrequin. Des soupapes, commandées par un arbre à cames, ouvrent et ferment le cylindre au bon moment.
La quasi-totalité des hors-bords vendus neufs aujourd'hui sont des 4 temps. Le tien en est probablement un. Dans l'article précédent, tu as vu la recette : essence, air, étincelle. Voyons maintenant comment le 4 temps organise cette recette, étape par étape.
Le 4 temps en une phrase
Un « temps », c'est un aller simple du piston, vers le haut ou vers le bas. Le moteur 4 temps a besoin de quatre allers simples, donc de deux tours de vilebrequin, pour réaliser un cycle complet. Un seul de ces quatre temps produit de la force. Les trois autres préparent le suivant.
Les mécaniciens résument ça par une formule : aspirer, comprimer, exploser, expulser.
Les deux portes du cylindre : les soupapes
Pour que le mélange entre et que les gaz brûlés sortent, le haut du cylindre, appelé culasse, possède deux ouvertures. Chacune est fermée par une soupape, une sorte de clou géant dont la tête vient boucher le trou, comme un bouchon de baignoire.
- La soupape d'admission laisse entrer le mélange air-essence.
- La soupape d'échappement laisse sortir les gaz brûlés.
Retiens bien ces deux portes, elles s'ouvrent et se ferment dans chacun des quatre temps.
Les 4 temps, un par un
Temps 1 : l'admission
Piston qui descend, soupape d'admission ouverte.
Le piston descend et crée un vide au-dessus de lui, comme quand tu tires sur le piston d'une seringue. Ce vide aspire le mélange air-essence à travers la soupape d'admission ouverte. Le cylindre se remplit.
Temps 2 : la compression
Piston qui remonte, les deux soupapes fermées.
Les deux soupapes se ferment. Le piston remonte et serre le mélange dans la chambre de combustion, jusqu'à le réduire à une petite fraction de son volume de départ. Plus il est comprimé, plus la combustion sera énergique.
Temps 3 : la combustion, ou « explosion »
Étincelle, puis piston poussé vers le bas.
Juste avant que le piston atteigne le haut de sa course, la bougie fait jaillir son étincelle. Le mélange s'enflamme, les gaz chauds se dilatent brutalement et repoussent le piston vers le bas avec force. C'est le seul temps « moteur », celui qui fait tourner le vilebrequin. On l'appelle aussi la détente.
Temps 4 : l'échappement
Piston qui remonte, soupape d'échappement ouverte.
La soupape d'échappement s'ouvre. Le piston remonte et chasse les gaz brûlés hors du cylindre, vers l'échappement. Sur un hors-bord, ils descendent dans le fût et sortent le plus souvent sous l'eau, à travers le moyeu de l'hélice. Puis tout recommence.
Pourquoi le moteur continue-t-il de tourner pendant les trois temps « passifs » ? Grâce au volant moteur, qui a emmagasiné de l'élan pendant la combustion, comme une toupie qu'on a lancée.
Le chef d'orchestre : la distribution
Ouvrir la bonne soupape au bon moment, des dizaines de fois par seconde : c'est le travail de la distribution. Elle repose sur trois pièces.
L'arbre à cames
C'est un axe qui porte des bossages en forme d'œuf, les cames. Quand il tourne, chaque came vient pousser une soupape pour l'ouvrir, puis la relâche. Un ressort referme la soupape aussitôt. Pense à une boîte à musique : le cylindre à picots soulève chaque lamelle au bon moment.
La courroie ou la chaîne de distribution
L'arbre à cames est entraîné par le vilebrequin, grâce à une courroie crantée ou une chaîne. Il tourne exactement deux fois moins vite que le vilebrequin, car chaque soupape ne s'ouvre qu'une fois tous les deux tours. Sur beaucoup de hors-bords, tu vois cette courroie sous le capot, en haut du moteur.
Pièce d'usure importante. Si la courroie de distribution casse, le moteur s'arrête net et, selon les modèles, les soupapes peuvent heurter le piston. Elle se contrôle et se remplace selon le calendrier de la notice constructeur.
Le jeu aux soupapes
Entre la came et la soupape, on laisse un minuscule espace, de l'ordre du dixième de millimètre : c'est le jeu aux soupapes. Il permet au métal de se dilater en chauffant. Trop de jeu, le moteur claque ; pas assez, la soupape ne se ferme plus complètement. Ce réglage fait partie des entretiens périodiques.
Ce que le 4 temps change pour toi
- Essence pure : pas de mélange à préparer, tu fais le plein comme pour une voiture.
- Huile moteur séparée : elle se contrôle avec une jauge et se vidange régulièrement. On le voit dans l'article sur la lubrification.
- Moteur plus silencieux et plus économe, mais plus lourd à puissance égale.
- Couché, il ne se pose pas n'importe comment : l'huile pourrait couler là où elle ne doit pas. La notice indique le côté sur lequel le poser.
En résumé
- Quatre temps : admission, compression, combustion, échappement.
- Un cycle complet = deux tours de vilebrequin, une seule étincelle par cylindre.
- Les soupapes ouvrent et ferment le cylindre ; l'arbre à cames, entraîné par une courroie, les commande.
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