Rapport volumétrique et mesure des compressions

[elmo]

Si je comprends bien le rapport volumétrique est le quotient du volume dans le cylindre au PMB divisé par le volume dans le cylindre au PMH.
C'est donc aussi le rapport des pressions PxV = constante (loi des gaz parfaits)

Donc sur ma B31 ou le rapport volumétrique est 6,5/1

Si tout est OK (piston, segments, soupapes....) la pression mesurée au compressiomètre doit être de 6,1 bar

Je suis quasi sûr de me tromper mais vous allez m'expliquer pourquoi et à quoi je dois m'attendre comme mesure si mon moteur est en bon état.

[Komar]

Salut Elmo,
le rapport volumétrique (RP, appelé aussi taux de compression volumétrique, TC) est un rapport mathématique, un calcul.
Le taux de compression est une valeur invariable car déterminée d'après les volumes respectifs du cylindre et de la chambre de combustion
Par exemple si ton moteur de B31 a un rapport volumétrique de 6,5 à 1, ça veut dire que le volume de la chambre de compression (la cavité de la culasse + l'espace restant au-dessus du piston au PMH) représente un 6,5 ème du volume de la cylindrée unitaire totale.

La compression, c'est la pression de la compression du gaz aspiré à l'admission, carbu ouvert en grand, quand le piston est remonté au PMH.
Comme toutes les pressions, la compression dans un cylindre de moteur se mesure en bars (1 B = 1 kg au cm2), avec un compressiomètre de mécanicien (qui est aussi un baromètre ou un manomètre de pression, pour être exact).

Donc, "TC" et "compression" sont deux choses différentes, même si plus le rapport volumétrique est élevé, plus la compression est importante.
Les valeurs théoriques disent que la compression correcte correspond au TC X 1,2. Donc, un moteur ayant un TC de 6,5 doit comprimer à 7,8 b.
En pratique, la compression relevée au compressiomètre lue en bars doit toujours être supérieure au TC indiqué dans les caractéristiques techniques du moteur. Et si la compression relevée au compressiomètre est d'une valeur plus basse que le TC indiqué, c'est que le moteur manque de compression (soupapes pas étanches ou segments/piston/chemise usés).

Le TC est invariable, la compression est variable, suivant l'état du moteur, la température, le type d'admission (par air forcé ou carrément par turbo ou compresseur volumétrique).

Pour augmenter le TC d'un moteur, on monte un piston + bombé (donc réduction du volume de compression), ont peut aussi réduire la hauteur du cylindre par usinage, ce qui fait qu'au PMH, le haut du piston arrivera plus haut vers la culasse, réduisant ainsi l'espace résiduel restant dans la chambre de compression...
Et pour abaisser le TC, on peut placer une cale ou un joint plus épais sous l'embase du cylindre (le haut du piston au PMH sera plus bas) ou monter un joint de culasse plus épais.
On peut aussi modifier ces valeurs en choisissant des pistons avec des différences de hauteur de l'axe de piston, ce qui modifiera la cote maxi de la hauteur de la calotte du piston au PMH, sans changer la cylindrée unitaire.

Un TC élevé favorise le rendement (les performances), produit plus de couple (la force du moteur), mais la pression de compression étant plus forte, il faut utiliser un carburant moins détonnant (à indice d'octane plus élevé) et les contraintes mécaniques seront plus élevées, notamment sur l'équipage mobile (ensemble bielle/vilo).
Un TC faible diminue le rendement, soulage les contraintes mécaniques, mais peut favoriser l'échauffement car on demande plus d'efforts au moteur. En revanche, un TC bas favorise la souplesse, son aptitude à repartir facilement depuis les bas régimes.

Les moteurs à soupapes latérales ont des TC faibles (de 5/1 à 6/1) à cause de la forme en coeur de la chambre de combustion et les moteurs à soupapes en têtes, généralement à chambre de combustion hémisphérique vont de 6,5 à 8,5/1 quand ils étaient conçus pour fonctionner à l'essence ordinaire et vont de 9/1 à 12/1 avec du super-carburant.

Par exemple, sur les bicylindres à plat des petites Citroën (2CV et dérivées), les différences de TC (de 8,5/1 pour les 2CV6 de 602 cm3 à 9/1 pour les moteurs dAmi-8 et Acadiane toujours de 602 cm3 sont obtenues avec des pistons plus ou moins bombés, sans changer les fonderies des cylindre ni des culasses. On passe ainsi théoriquement de 32 ch à 35 ch, selon les valeurs constructeur.
Sur les Royal-Enfield Bullet anglaises, les 350 et les 500 cm3 avaient des TC de 7,5/1. la Bullet indienne de 350 cm3 conservait un TC de 7,5/1 pour 18 ch et la 500 indienne avait un TC abaissé à 6,2/1 pour donner 22 ch alors que la Bullet 500 anglaise donnait 27 ch avec un TC de 7,5/1.
Sur ma première 500 indienne, j'avais augmenté le TC avec un piston plus bombé montant le TC à 8,5, mais j'avais abaissé le TC à 7,5/1 en montant une cale d'embase de 3 mm sous le cylindre pour soulager le moteur et ne pas trop le fragiliser.

Sur ma Bullet 500 anglaise actuellement en travaux, j'augmente légèrement le TC initial de 7,5/1 à un peu plus en supprimant le joint de culasse.
Mais dans ma démarche, l'élévation du TC n'est qu'une conséquence car mon objectif initial n'est pas d'augmenter le TC, mais de supprimer le joint de culasse pour supprimer les fuites d'huile à cet endroit et supprimer l'éventualité d'un claquage du joint de culasse puisqu'il n'y en aura plus.
Cette modification passe par un ajustement précis de l'emmanchement chemise/culasse par rectification du haut de la collerette débordante de la chemise et un rodage soigneux de la chemise dans la culasse + la pose de joints toriques à la jonction des tunnels de tiges de culbuteurs dans des lamages aménagés dans la fonderie du cylindre avec une fraiseuse.

Sur les moteurs diesel, les TC varient de 20/1 à 22/1 car le fuel a besoin d'une forte mise en pression pour s'auto-enflammer.

[elmo]

C'est très clair , merci Marco.
J'ai des petits doutes sur l'étanchéité de mes soupapes (ou des segments) et je vais commencer par prendre la compression .
Donc d'après ce que tu dis , je dois m'attendre à une pression de 6,5 x 1,2 = 7,8 bars lue sur le compressiomètre.
En dessous de 7,8 bars je commencerai à m'inquiéter.

Merci, c'est ce que je voulais savoir.

PS. J'ai vu une astuce sur Youtube, dites moi ce que vous en pensez :
Pour déterminer si (un éventuel) manque de compression provient des segments, mettre un peu d'huile dans la chambre par le trou de bougie (ça tombe bien, le cylindre de la B31 est vertical) et reprendre la compression. Si la mesure devient correcte , il y a un problème de segmentation. Si la mesure montre encore une compression insuffisante , ça provient d'ailleurs mais les segments sont bons.

[clubman]

PS. J'ai vu une astuce sur Youtube, dites moi ce que vous en pensez :
Pour déterminer si (un éventuel) manque de compression provient des segments, mettre un peu d'huile dans la chambre par le trou de bougie (ça tombe bien, le cylindre de la B31 est vertical) et reprendre la compression. Si la mesure devient correcte , il y a un problème de segmentation. Si la mesure montre encore une compression insuffisante , ça provient d'ailleurs mais les segments sont bons.

C'est tout bon

[michelm]

Salut Elmo,

Oui l'huile pour minimiser les fuites, il y a aussi le test de fuite à l'air comprimé envoyé avec une fausse bougie.
Le piston est bien sûr au PMH soupapes fermées et on injecte de l'air comprimé, et on écoute les fuites : bas moteur = segments, admission / échappements = soupapes, en espérant que ça ne fuit pas de partout !

Exemples en auto :
https://www.youtube.com/watch?v=P4DukB43BGY
https://www.youtube.com/watch?v=ZSxFCiIpojY

[Luc94]

Merci Marco et Michel
On apprends !

[Komar]

...je vais commencer par prendre la compression .

Pour avoir une bonne mesure (non faussée), faut bien s'y prendre. Une prise de compression se prend moteur chaud, essence coupée, poignée de gaz ouverte en grand (pour avoir tout le volume d'admission possible).

Si tu disposes d'un compressiomètre qui se visse dans le filetage du trou de bougie, y'a plus qu'à kicker puissamment, à plusieurs reprises et relever la valeur la plus élevée.

Si ton compressiomètre est juste à embout conique caoutchouté, il te faut une aide pour le plaquer contre le trou de bougie pendant que tu kickes, moto bien stabilisée sur la béquille centrale.

Personnellement, je n'ai jamais eu de compressiomètre à moi dans mon atelier. Pour un mono à l'ancienne, il me suffit d'actionner le kick et de me mettre en appui total sur lui, de tout mon poids : si la compression est bonne, le kick résiste une ou deux secondes avant de vaincre la compression.
Ça se sent. Si il n'y a pas assez de résistance, ça se sent aussi.

Si ta B31 ne fume pas bleu à l'échappement et que tu peux te stabiliser à 85 km/h de croisière sur le dernier rapport, fout-lui la paix... elle fonctionne assez pour ce que c'est faire.

[elmo]

Merci Marco, je pense que tu as raison.
Je vais "lui foutre la paix".
Mais j'ai eu un petit souci ce WE : en roulant: perte de puissance, le moteur cale, essai du kick comme tu dis .... de la sauce blanche, aucune résistance.... puis elle est reparti comme en 40.
Elle m'a fait ça 2 fois après un moment passé à essayer de suivre des bécanes plus rapides dans une ligne droite. Grave erreur, la poignée dans le coin pendant longtemps aux alentours de 90/95 kmh.
Cette fois , j'ai compris, hier j'ai fait 85 bornes à 80/85 kmh, aucun souci
Sans doute une soupape grippée.
Ce matin, la compression est là, je monte bien sur le kick.

Mais j'aimerais, quand même, faire quelques vérifs:

Réglage de culbus
Prise de compression
Détendre le décompresseur

Ça ne mange pas de pain et ne nécessite aucun démontage.

[alain 41]

pour trouver les fuites sur une culasse, j'ai monté la culasse avec le cylindre et piston segments bloqué avec l'embase du cylindre .une bougie avec un coupleur pneumatique; Raccordement air et plouf dans l'eau et là c'est flagrant. Je pense que l'on peut essayer avec un autre liquide, ce qui évitera le séchage

[Komar]

...petit souci ce WE : en roulant: perte de puissance, le moteur cale, essai du kick comme tu dis .... de la sauce blanche, aucune résistance.... puis elle est reparti comme en 40....

Attention, ces symptômes, juste après avoir cravaché le moteur, peuvent être les indices d'une amorce de serrage. Il a fait chaud ce WE, ton cylindre est en fonte (la fonte ne se dilate pas), contrairement au piston en alu soumis à une surchauffe.

Le temps de s'arrêter, le piston peut se dégripper aussi vite qu'il a commencé à serrer. Si la compression est revenue ensuite, c'est qu'il n'y a pas eu de dommages graves.

Ça peut être aussi un morceau de calamine qui s'est décollé à cause des contraintes thermiques et qui a momentanément contrarié l'étanchéité d'une soupape, l'exposant ainsi au risque de l'effet "chalumeau".

Conclusion (mais tu l'as toi-même formulé), faut rouler en mode paisible avec ce genre de pétoire.

[elmo]

Là où on était (sous la pluie dans les Pyrénées), il ne faisait pas très chaud.

Mais je ne suis pas inquiet vu comment elle a marché pendant 85 bornes hier.

Je viens de prendre la compression (bon.... à froid, j'avais oublié que ça se faisait à chaud et faut que je recommence), j'ai trouvé 7,6 bars , Le test du bonhomme sur le kick marche aussi .
Donc tout a l'air OK.

[Bruno_c]

Petit retour theorique pour Elmo:
La relation PV égale constante ne vaut que si la température du gaz est constante (compression isotherme).
Or dans un moteur la temperature du gaz augmente lors de la compression. Du coup le produit PV augmente aussi.

[elmo]

...

[zerton]

Or dans un moteur la temperature du gaz augmente lors de la compression.

Ce qu'a bien compris Rudolf Diesel.

Bon, le reste j'ai pas compris.

[Piaf]

Merci Marco
je connais quelqu'un ( que tout le monde connait ici) avec qui j'avais eu kek divergence de definition entre taux de compression ou rapport volumetrique et pression de compression.
je pense que cette fois, le doute n'est plus permis. bravo pour cette demonstration.
Gaaazzz!!!