Moteur 4T
Bienvenue pour ce nouvel épisode de Mécapod, on se retrouve aujourd'hui après une petite pause entre Noel et Nouvel an je suis ravi de vous retrouver ! Je vous souhaite d’ailleurs une excellente nouvelle années pleine de bonnes chose pour vous et vos familles ! Comme toujours, n'oubliez pas de nous suivre sur Facebook et Instagram et partager le podcast sur vos réseaux pour faire connaitre le podcast ! Je suis ravi de vous informer de l'ouverture de notre site internet où vous pourrez facilement retrouvé tous les épisodes ! Je mets le lien en description de l'épisode ainsi que sur les réseaux sociaux !
L'épisode de cette semaine sera consacré au moteur 4t et a son histoire tortueuse !
L'invention du moteur et du cycle à quatre temps est ainsi revendiquée, ou attribuée, à plusieurs personnes, notamment à l'allemand Christian Reithmann, qui, inspiré du moteur à deux temps d'Étienne Lenoir, aurait déposé un brevet en mais non renouvelé par manque de moyen, au français Beau de Rochas (mémoire et brevet de 1862), et à un autre allemand, Nikolaus Otto (brevet de 1876).
Christian Reithmann, horloger royal de la cour de Bavière mais inventeur avant tout, créa en 1873 un moteur à quatre temps en modifiant son moteur de 1872.
À partir de 1876, le moteur à quatre temps développé par Nicolaus Otto et ses employés Daimler et Maybach a été construit à Cologne et a été protégé par le brevet impérial allemand DRP 532 du 9 mai 1876. D’autres entreprises de construction mécanique souhaitaient également vendre ce petit moteur rapide et puissant. Afin de faire valider le brevet, ils ont cherché un pré-inventeur et sont tombés sur Reithmann, qui était bien connu dans les cercles techniques. Ils lui ont demandé une déclaration sous serment indiquant quand et sous quelle forme il avait développé son moteur. En 1883, un article de l’ingénieur Wiegand parut dans le journal de l'"Association des ingénieurs allemands », dans lequel il écrivait que Reithmann avait construit le moteur trois ans avant Otto. Wiegand a indiqué qu’Otto avait déjà entendu parler du moteur de Reithmann à ce moment-là, de sorte qu’il n’était pas clair ce qu’Otto avait inventé ! S'en suivi un procès qui fût perdu en première instance par l'équipe d'Otto, faisant de Reithmann l'inventeur du moteur ! Otto fit appel et la 2éme instance était attendu en Novembre 1885 . Pour éviter que Reithmann vendent ses droits, il devait livrer son moteur à Deutz (ville ou l'entreprise d'Otto était situé) et recevoir 25 000 Marks.
Indépendamment de cela, il devrait continuer à y avoir des arguments honnêtes devant le tribunal et Reithmann devrait recevoir l’argent même s’il perdait en seconde instance. Il a également été convenu que l'entreprise ne dénigrerait pas Reithmann par la suite . Langen, un associé d'otto, exigea que l'invention de Reithmann reste secrete afin de faire taire les rumeurs mentionnées ci-dessus selon lesquelles Otto aurait eu connaissance du moteur Reithmann avant son invention. Les conseillers de Reithmann, dont son fils, l’avertissent de ne pas signer, mais l’horloger cru au contrat.
Langen méta une pression énorme sur Reithmann afin qu'il se retire et perde la seconde instance. Suite a des souci financier , au décès de sa femme et au pression répété de Langen, il perdit son procès. Contrairement à l’usine de Deutz, Reithmann a respecté les accords du contrat. Il a pris l’argent et n’a plus jamais parlé du procès et de ce qui s’est passé autour de celui-ci. Reithmann a livré le moteur d’origine conformément au contrat et a reçu un moteur à essence en retour.
En 1906, à l’occasion de l’ouverture du Deutsches Museum de Munich, Reithmann remis une réplique de son moteur qui s’est également retrouvée à Deutz pour des raisons inconnues.
L’usine de moteurs à gaz, qui s’appelle Klöckner-Humboldt-Deutz depuis 1938, en a conservé les droits, en l’honneur de Nicolaus August Otto. Mais ce n’est pas tout, Reithmann a été dénigré par l’archiviste de la société Deutz, Gustav Goldbeck, comme un bricoleur et un technicien amateur qui était tombé sur le principe des quatre temps par hasard. Le récit de Deutz est une rupture de contrat évidente, mais il a été répété avec une belle régularité dans la presse à tous les anniversaire et de décès, car Reithmann était tombé dans l'oubli. Ce n’est que 100 ans plus tard dans un contexte de conflit de droit d’auteur qu'a pu être réévalué et clarifié en étudiant les dossiers du Deutsches Museum et des archives de la ville de Munich sur le livre When the World Got in Motion – Christian Reithmann and the Invention of the Four-Stroke Engine de Jutta Siorpaes.
Reithmann sera alors reconnu comme l'un des premiers inventeur du moteur à 4T .
Nikolaus Otto conçoit un moteur atmosphérique à 4 temps à combustion interne en 1867. Otto va ensuite s’associer à Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach. Otto et l’équipe de Deutz conçoivent un moteur entièrement différent, qui, présenté à l'exposition universelle de 1878, marquera l'histoire du génie mécanique: il s'agit du tout premier moteur à quatre temps à allumage commandé. Durant son fonctionnement cyclique, le mélange air/gaz est admis dans le cylindre, puis comprimé, et sa combustion rapide, déclenchée par un système à flamme, repousse le piston qui, dans le mouvement suivant, provoque la sortie des gaz vers l'échappement. Ce moteur à piston horizontal, dont Otto a décrit le fonctionnement dans un brevet déposé en 1877, est plus régulier et plus silencieux que son prédécesseur et délivre, dans ses premières versions, jusqu'à 8 ch à 200 tr/min. Le succès en sera considérable : plus de 35 000 exemplaires seront construits par Deutz.
Durant les années1880, Otto et Langen dépose des recours en justices contre Lenoir et d'autres pour les empêchés d'utilisé ce système ! . À partir du milieu des années 1880, des tribunaux allemands (1884-1886), français (1886,1889,1890) et anglais invalident largement les demandes et le contenu des brevets d'Otto et Langen.
En effet ce système fut théorisé par Beau de Rochas dans ses mémoires, particulièrement le 6eme chapitres qui décrit brièvement mais exactement le fonctionnement du moteur à 4T, et brevet en 1862 , même s'il n'a jamais fabriqué ce moteur. Otto ne peut donc se prévaloir, dans ses brevets, de propriété intellectuelle sur ces principes déjà connus et publiés plusieurs années auparavant !
Si Otto reste l'un des premiers constructeurs de moteur, il ne pourra pas empêcher d'autres constructeurs de fabriqués ce type de moteurs !
Dans ce contexte, en 1885, Daimler conçoit une variante, baptisée « horloge de grand-père », pour l’automobile . Mais il faudra attendre surtout la balade historique de 5 août 1888, pour que la « voiture » sorte de l’ombre. Bertha Benz prouva que le prototype de tricycle motorisé de son mari Karl Benz, l’ayant emprunté à l’insu de celui-ci, peut l’emmener à 104 km pour aller dire bonjour à sa mère, avec ses deux enfants. À une vitesse incroyable de 15 km/h… Ce brillant « coup marketing » provoqua un électrochoc médiatique et populaire qui propulsera le moteur à explosion sur le devant de la scène !
La firme fondée à Paris par René Panhard et Emile Levassor associés à Edouard Sarazin a acquis les licences de fabrication de Daimler pour la France.
En 1889, Panhard et Levassor installent le premier moteur à quatre temps (celui de Daimler) sur une voiture à quatre places.
En 1891, les deux associés sortent une voiture Daimler à bicylindre en V monté au centre puis à l'arrière avant de le fixer définitivement à l'avant avec une boîte de vitesses transversale et des roues arrière motrices. La transmission se fait alors par une unique chaîne centrale.
En 1895, les voitures de série sont équipées d'un carburateur Maybach et le moteur Daimler est remplacé par un Phénix bicylindre vertical de 2,4 litres.
Evolution du moteurs 4T :
Ce moteurs équipe toujours aujourd'hui la plupart des véhicules thermiques !
De nombreuses évolutions techniques tels que l'injections mécanique puis électroniques, les évolutions de l'allumages, les systèmes électroniques et l'évolutions des divers composants internes en feront un moteur robustes, puissant avec un excellent rendements pour le quotidiens ou la compétitions . Les progrès technologiques importants ont permis au fil du temps d’augmenter le rendement de ces moteurs conventionnels en vue de réaliser des économies d’énergie à puissance constante. La préoccupation écologique est, elle aussi, au cœur de la recherche sur le développement des moteurs actuels.
Avant de rentrer dans les détails du fonctionnement, il nous faut connaitre certains éléments, notamment :
Les Arbres à cames, qui permettent de transformer le mouvement rotatif en poussée sur les soupapes
les soupapes d’admission et d’échappement, des obturateurs mobiles maintenus en position fermée sauf lors du passage des cames
les bougies d’allumage, qui initient l’explosion en enflammant le mélange d’air et de carburant
les pistons, qui compriment les gaz avant l’explosion puis qui transforment la force de l’explosion en un mouvement linéaire (similaire au moteur 2T)
les bielles, qui sont rattachées aux pistons à une extrémité et au vilebrequin de l’autre, transformant le mouvement linéaire de l’explosion en un mouvement rotatif
le vilebrequin, qui permet de distribuer entre les différents cylindres chacun des temps du moteur
la distribution, qui relie le vilebrequin aux arbres à cames
la chambre de combustion, l’espace hermétique où le mélange d’air et de carburant est comprimé avant de s’enflammer et d’exploser.
Intéressons-nous maintenant à son fonctionnement . Comme son nom l’indique, le moteur à quatre temps décompose son fonctionnement en quatre étapes bien distinctes : l’admission, la compression, la combustion/détente et enfin l’échappement.
Premier temps: l’admission d’air et de carburant
Lors de la phase d’admission, la soupape d’admission est ouverte par l'arbre à came. Le piston redescend, ce qui crée une aspiration de l'air aussi appelé une dépression . Le mélange d’air et de carburant se retrouve alors aspiré dans la chambre de combustion.
Deuxième temps: la compression
Durant la phase de compression, la chambre de combustion se retrouve complètement fermée hermétiquement. Le piston remonte et comprime le mélange d’air et de carburant, dont la chaleur grimpe jusqu’à 300°C.
Troisième temps: la combustion/détente
Le piston continue sa remontée jusqu’à son point le plus haut, nommée point mort haut. Une étincelle jaillit alors de l'électrodes de la bougie ce qui va mettre le feu au mélange d’air et de carburant pour un moteur essence. Le moteur Diesel fonctionne de façon similaire mais la compression étant beaucoup plus importante, le mélange s'enflamme de lui-même pas besoin de bougie d'allumage lorsque le moteur est chaud, à froid une bougie de préchauffage est utilisé pour fonctionnement correct.
Le mélange explose, ce qui fait augmenter à la fois la pression et la température dans la chambre de combustion. Le piston est alors renvoyé violemment vers son point le plus bas nommé point mort bas.
La température dans la chambre de combustion d'un moteur essence varie de 1200 à 1500°C celle d'un moteur Diesel sera de 1500 à 2000°C
Quatrième Temps: échappement
La soupape d’échappement s’ouvre et le piston remonte dans le cylindre, repoussant les gaz brûlés en direction du pot d'échappement . Les gaz brûlées s'évacuent alors par le système d'échappement dans l'atmosphère . Le système de dépollution entre alors en jeu mais ça se sera pour un autre épisode !
Vous allez me demander en quoi le moteur à 4T en différent du moteur 2T ! Plusieurs différence à noter :
1ere la pollution , le système de lubrification est différent ! On l'a vue dans l'épisode sur le moteur 2T , ce dernier nécessite l'ajout d'huile dans l'essence, il en rejette donc des particule dans ces gaz . Ce n'est pas le cas pour le moteur 4T en effet, ce dernier bénéficie d'un graissage par barbotage du vilebrequin, c’est-à-dire qu'il est plongé dans l'huile et éclabousse certains composant . L'huile est bien présente sur le cylindre mais en plus petite quantité, elle est donc moins présente dans les gaz d'échappement..
2eme raison, le moteur 2T brûle tous les tour moteur alors que le 4t fera un tour à vide . Ce dernier consomme alors moins d'essence et est donc plus écologique ! A cylindré égale, le moteur 2T sera par contre plus puissant et plus facile d'entretien .
Conclusion:
Le moteur à 4T est l'une des plus grande invention de l'automobile, il a évolué, a su s'adapter et traversé les siècles en suivant les évolutions techniques, électroniques et les lois d'antipollution en vigueur et se durcissant au fil des années ! Aujourd'hui son avenir est incertain et est mis en danger par les nouvelles lois et restrictions imposé par l'Europe ainsi que la monté en puissance des moteurs électriques .
Le moteurs 4T a encore quelques années devant lui, je l'espère, et les évolutions techniques à venir permettrons certainement de maintenir en vie ce moteur à sensation aussi bien en automobile qu'en moto tout en respectant la nature !
Merci d'avoir suivi cet épisode, on se retrouve la semaine prochaine ! Suivi nous sur notre site internet , lien en description, Instagram et Facebook pour avoir les photos et infos complémentaires à cet épisodes !
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