Auto-allumage

Dans un moteur à explosion, le cliquetis est le phénomène résultant d'une résonance de l'explosion sur les parois de la chambre de combustion ou du piston. Ces résonances sont facilement décelables à l'oreille étant qu'il s'agit d'un bruit métallique bien connu des motoristes.

Par abus de langage, le terme cliquetis désigne également le phénomène d'auto-inflammation (parfois dénommée « auto-allumage ») engendrant la combustion d'une partie du mélange de carburant d'un moteur, sans l'étincelle de la bougie d'allumage.

Cliquetis, résonance de l'explosion

Les résonances de l'explosion du carburant dans la chambre de combustion, que désigne strictement le terme cliquetis, sont des phénomènes toujours situés après la combustion, au moment de la détente du gaz. En effet, l'apport de chaleur isochore selon le cycle de Beau de Rochas dans le cas d'un moteur essence, est nécessaire au phénomène de combustion engendrant le bruit.

Le cliquetis est quasi inexistant dans un moteur fonctionnant suivant le cycle diesel.

Cliquetis, phénomène d'auto-inflammation

Généralités

Illsutration du phénomène d'auto-allumage dans la chambre de combustion.

Par abus de langage, les ingénieurs automobiles confondent le cliquetis avec le phénomène d'auto-inflammation, phénomène qui engendre le déclenchement imprévu de l'inflammation d'une partie du mélange air/essence avant que le front de flamme n'ait atteint cette partie.

Les cliquetis sont dus à la lenteur de la propagation du front de flamme provoquée par l'étincelle de la bougie. Deux zones dans la chambre de combustion sont alors à distinguer : une zone située à proximité de la bougie où la combustion se fait de manière « correcte » et des zones appelées « end gas », qui sont excitées par les conditions de température et de pression, mais qui attendent que le front de flamme arrive.

Ces zones « end gas » vont donc détoner, et le phénomène de cliquetis se produit. Ce dernier est très néfaste pour le piston et les chemises du moteur. Les cliquetis vont notamment marteler le piston et le faire basculer et osciller. Une explosion provoquée avant le point mort haut forcera ainsi le piston à compresser l'explosion. Ce phénomène engendre des contraintes mécaniques énormes pouvant aller jusqu'à casser le piston, la bielle, le vilebrequin, le joint de culasse ...

Les causes du cliquetis

Illustration du comportement d’une pastille piézoélectrique : la contrainte appliquée crée un signal électrique.

• Un rapport volumétrique trop élevé. C'est notamment le cas dans les moteurs turbocompressés, ce dernier augmentant la température de l'air qu'il compresse (travail thermodynamique), le rendant plus sensible à l'auto-allumage lorsqu'il sera mélangé au carburant. Pour pallier ce problème, on utilise un échangeur air-air qui refroidira l'air en aval de l'étage compresseur du turbocompresseur, grâce à de l'air frais atmosphérique^[1].

• L'emploi de bougie trop chaude (dissipation thermique faible). Elle provoque l'allumage du mélange, car ses électrodes sont excessivement chaudes^[1].

• Une avance à l'allumage trop importante. Il existe des capteurs de cliquetis, qui sont le plus souvent de type piézo-électrique. Ces derniers captent les vibrations émises par le cliquetis et provoquent dans le calculateur d'allumage, la réduction temporaire de l'avance pour stopper le phénomène^[1].

• La forme de la chambre de combustion. On peut donc agir sur cette dernière pour mieux homogénéiser le mélange de carburant^[1].

• L'indice d'octane du carburant. Plus il est élevé, moins il est sujet à l'auto-allumage^[1].

• Si le moteur est en surchauffe, que les conduits destinés à la circulation du liquide de refroidissement sont obstrués, que la température des pipes d'admissions ou du carburateur ou système d'injection est particulièrement élevée, le risque d'auto-allumage est accru^[1].

Références

• Portail de l’automobile
• Portail du génie mécanique