Moteur Atkinson: Définition

Le moteur Atkinson est un type de moteur à combustion interne qui se distingue par son fonctionnement spécifique visant à améliorer l’efficacité énergétique. Il a été inventé en 1882 par James Atkinson, un ingénieur britannique, dans le but de contourner les brevets du moteur à cycle de Otto, considéré comme le moteur à combustion interne classique. Bien que les moteurs Atkinson aient connu un succès limité à l’époque, ils ont connu une résurgence ces dernières années, notamment grâce à leur utilisation dans les véhicules hybrides.

Principe de fonctionnement

Le moteur Atkinson se caractérise par un cycle de combustion en quatre temps (admission, compression, combustion et échappement) qui diffère de celui du moteur Otto. La différence fondamentale réside dans la phase de compression, où le piston ne comprime pas tout l’air et le carburant admis dans la chambre de combustion. Ce phénomène est obtenu en ouvrant la soupape d’admission plus longtemps que dans un moteur classique, permettant ainsi à une partie du mélange air-carburant de retourner dans le collecteur d’admission pendant la compression.

Ce processus permet de réduire le taux de compression, c’est-à-dire le rapport entre le volume maximal et le volume minimal de la chambre de combustion. En conséquence, la pression et la température à l’intérieur de la chambre sont plus faibles lors de la combustion, ce qui entraîne une moindre production de chaleur et donc une meilleure efficacité énergétique.

Avantages du moteur Atkinson

L’un des principaux avantages du moteur Atkinson réside dans son rendement thermique plus élevé que celui des moteurs classiques. En effet, une plus grande partie de l’énergie contenue dans le carburant est convertie en travail mécanique plutôt qu’en chaleur, ce qui permet d’optimiser la consommation de carburant et de réduire les émissions polluantes.

De plus, le moteur Atkinson présente des caractéristiques intéressantes dans le contexte des véhicules hybrides, où il est souvent associé à un moteur électrique. L’efficacité énergétique du moteur Atkinson permet de compenser la faible puissance du moteur électrique et d’optimiser l’autonomie de la batterie. Ainsi, on retrouve des moteurs Atkinson dans des véhicules hybrides tels que la Toyota Prius ou le Lexus RX 450h.

Inconvénients et limitations

Malgré ses avantages en termes d’efficacité énergétique, le moteur Atkinson présente également des inconvénients. L’un des principaux est sa faible puissance spécifique, c’est-à-dire la puissance produite par unité de cylindrée. En effet, la réduction du taux de compression et la faible pression lors de la combustion limitent la puissance du moteur, ce qui peut se traduire par des performances moins élevées que celles d’un moteur Otto de même cylindrée.

Par ailleurs, le moteur Atkinson nécessite des mécanismes de contrôle plus complexes pour gérer la durée d’ouverture des soupapes et la synchronisation des phases du cycle. Cela peut entraîner une augmentation des coûts de production et de maintenance, ainsi qu’une fiabilité moindre.

Variantes modernes du moteur Atkinson

Les constructeurs automobiles ont développé des variantes modernes du moteur Atkinson, qui conservent l’objectif d’amélioration de l’efficacité énergétique tout en palliant certains de ses inconvénients. Par exemple, le moteur Miller, qui est une évolution du moteur Atkinson, utilise un compresseur volumétrique ou un turbocompresseur pour augmenter la pression de l’air admis et ainsi compenser la perte de puissance due à la réduction du taux de compression.

De plus, les moteurs à cycle Atkinson modernes intègrent des technologies telles que la distribution à calage variable (VVT) et l’injection directe, qui permettent d’optimiser la gestion des soupapes et la combustion pour améliorer les performances et la fiabilité.