La carburation

Un moteur est alimenté par de l’essence et plus précisément par un « mélange carburé » (composé d’air et d’essence).
La carburation est donc la fonction par laquelle se forme ce mélange carburé.

Ici, l’air a un rôle important, il s’agit en fait du « comburant » (un corps qui, en se combinant avec un combustible, opère la combustion de ce dernier). Il permet donc la combustion du carburant.

Il faut savoir que le rendement du moteur dépend de la qualité de la combustion. Si celle-ci est incomplète, le carburant non brûlé est évacué en pure perte lors de la phase d'échappement.
Pour que la combustion du mélange carburé soit complète, il est indispensable que l'air y soit en proportion bien définie.

Même si la théorie est légèrement plus compliquée que la pratique, on retiendra ici qu’1 gramme d’essence consomme 20 grammes d’air pour une combustion complète.

Pour mesurer la carburation, on évalue sa richesse. Celle-ci équivaut au rapport 1/P où P désigne la quantité d’air nécessaire à la combustion d’1 gramme d’essence
On peut alors trouver 3 types de mélanges différents :

- Mélange normal :
Le mélange est dit normal lorsque la richesse équivaut au rapport 1/P. On le reconnaît à la teinte brun rougeâtre de l'isolant de la bougie.

- Mélange riche :
Un mélange riche est un mélange dans lequel la quantité d'air est insuffisante ou que l'essence est en excès. La combustion de l’essence est incomplète et elle laisse alors un dépôt charbonneux se former dans la chambre de combustion.

- Mélange pauvre :
Le mélange pauvre est un mélange dans lequel la quantité d'essence est insuffisante ou que l'air est en excès. Les parois de la chambre de combustion ainsi que les bougies et les soupapes peuvent prendre une couleur blanchâtre. L’oxygène non utilisé pour la combustion est à l’origine de cette teinte.

 

 

Toutefois, le dosage seul ne suffit pas à bruler le mélange carburé, d’autres conditions sont nécessaires :

- La vaporisation du carburant :
Pour favoriser la combustion, l’essence est vaporisée en fine gouttelettes et cette même vaporisation dépend de la pression, de la température et de la surface d’évaporation.

- L’homogénéité du mélange :
En plus d’un mélange correctement dosé et d’une vaporisation de l’essence en petite gouttelettes, le mélange doit aussi être homogène pour que la combustion soit idéale. Les gouttelettes doivent être correctement réparties dans toute la messe de l’air comburant. Lorsqu’elle ne sont pas correctement réparties, certaines zones sont trop riches et d’autres trop pauvres. La flamme est alors ralentie.

 

Le carburateur

1. L’arrivée de l’air :

Branchée sur la tuyauterie d'admission du moteur, une tubulure est ouverte à son extrémité opposée sur l'air atmosphérique.

Lors de la descente du piston, l'air va être aspiré à travers la tubulure. Si l'on veut que le remplissage du cylindre soit complet, il faut donner à la tubulure un diamètre assez important. Alors, pour augmenter la vitesse de l'air à hauteur de l'arrivée d'essence et obtenir une pulvérisation de l'essence, la section interne de la tubulure est réduite juste avant l'orifice par lequel jaillit l'essence. La vitesse de l'air se trouve alors augmentée par étranglement.

Le jet est pulvérisé par la vitesse de l'air et l'essence est entraînée vers le moteur. Cet "étranglement" est appelé buse ou diffuseur ou parfois même venturi.

2. L’arrivée de l’essence :

L'arrivée d'essence est branchée à la partie inférieure d'une cuve contenant toujours de l'essence jusqu'à un niveau déterminé appelé niveau constant et dont le couvercle est percé d'un trou de mise l'air libre.

Grâce à cet orifice, la pression atmosphérique s'exerce sur le niveau de l'essence et se transmet au sein du liquide jusqu'au débouché du conduit d'arrivée de l'essence dans le diffuseur. Comme il existe en cet endroit une dépression déterminée par l'aspiration du moteur, l'essence jaillit par l'orifice avec une puissance d'autant plus grande que la différence de pression entre l'atmosphère et le moteur est plus élevée.

 

VOCABULAIRE ET EXPLICATIONS :

- Gicleur
Pour augmenter la hauteur du jet d'essence, on ferme le conduit d'arrivée par un bouchon de laiton percé d'un trou calibré appelé gicleur. Le gicleur, de par son trou calibré, règle le débit de l'essence.

- Cuve
Pour stabiliser le niveau de l'essence dans la cuve, on utilise un flotteur combiné à un pointeau.

- Flotteur :
Le flotteur est un petit ballonnet de laiton porté par l'essence et le pointeau une tige coulissant dans un guide et dont l'extrémité conique peut obturer le conduit d'arrivée d'essence dans la cuve.
Lorsque le niveau de l'essence monte dans la cuve, le flotteur est porté et vient soulever le pointeau qui stoppe l'essence. Aussitôt que le niveau baisse, le flotteur descend et le pointeau retombe par son propre poids ; l'essence s'écoule alors de nouveau dans la cuve pour rétablir le niveau.

 

3. L’arrivée du mélange :

Pour pouvoir faire varier la puissance du moteur, le carburateur est équipé d'un système permettant de faire varier constamment la quantité de mélange admise dans les cylindres.

Ce système consiste en un volet articulé sur un axe qui traverse la tubulure suivant un de ses diamètres. Ce volet appelé papillon des gaz est commandé par un petit levier fixé sur l'axe et un jeu de tringles qui le relie à la pédale d'accélérateur. En appuyant plus ou moins sur la pédale, on détermine l'ouverture plus ou moins grande du volet, ce qui fait varier la quantité de mélange aspirée par le moteur. Un ressort monté sur la commande ramène le volet dans sa position de fermeture dès que l'on cesse d'accélérer.

 

A noter :
En plus du dispositif de marche normale, le carburateur dispose des systèmes annexes qui suivent : :
- un système de départ
- un système de ralenti
- un système de reprise

 

Pour conclure ce premier article sur la carburation et le carburateur, nous pouvons parler de quelques particularités que l’on peut trouver sur certains moteurs.

Premièrement, il existe des carburateurs à plusieurs corps : 

Ces derniers sont constitués par deux ou quatre chambres de mélange accolées, ayant chacune sa buse, son gicleur et son volet de gaz. La cuve est unique et communique avec les différents gicleurs. Quant aux volets de gaz, ils fonctionnent simultanément. Ainsi, l'air destiné à la formation du mélange gazeux est divisé en autant de courants qu'il y a de corps dans l'appareil et grâce aux gicleurs de chacun, le mélange s'élabore en plusieurs parties en même temps. Le mélange, qui parvient au collecteur d'admission, est ainsi parfaitement homogène.

Ils sont utilisés, en général, dans le cas où la cylindrée du moteur est importante. En effet dans ce cas, pour des raisons d'alimentation, la buse devrait avoir un grand diamètre ; le brassage de l'air qui traverse cette dernière avec l'essence jaillissant du gicleur se trouverait alors moins bon.

Il est également possible de trouver des montages à plusieurs carburateurs : 

Il s'agit de carburateurs ordinaires, séparés qui alimentent chacun un, deux ou trois cylindres d'un même moteur.
Ce montage présente les mêmes avantages qu'un carburateur à plusieurs corps, mais permet, en plus, de réduire la longueur du trajet du mélange entre chaque carburateur et le(s) cylindre(s) alimenté(s).

Dans un montage à plusieurs carburateurs, les volets de gaz de ces derniers doivent fonctionner avec un ensemble parfait afin que l'alimentation des différents cylindres soit égale.

Pour aller plus loin et conclure les explications, Juan Seren nous propose une vidéo 3D sur un carburateur Weber de Fiat 600 : https://www.youtube.com/watch?v=J8MGza-zkNQ

Merci à Alexandre Degrandcourt pour ce premier "coup d'écrou" ! 

Crédits photos : fiches-auto.fr / minute-auto.fr / wikipedia 

Crédits vidéo : Juan Seren /  Youtube

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