Le taux de compression, et comment le calculer

Le taux de compression est un rapport : tout ce qui se trouve au-dessus du piston en bas de course, divisé par tout ce qui s’y trouve en haut.

TC = (volume balayé + volume mort) ÷ volume mort

Le volume balayé est simple — c’est le cylindre. Le volume mort est l’endroit où toutes les erreurs se produisent, parce qu’il est la somme de quatre choses dont l’une est presque toujours une estimation.

Les cinq volumes

Balayé. Un cylindre de diamètre l’alésage et de hauteur la course : π × (alésage ÷ 2)² × course. Multiplié par le nombre de cylindres, c’est la cylindrée qui donne son nom au moteur. Un B18A, c’est 81 mm × 89 mm × 4, soit 1 834 cm³ — et si votre calcul ne retrouve pas le chiffre inscrit sur le couvre-culasse, arrêtez-vous, parce que rien de ce qui suit ne sera juste non plus.

Chambre. Le creux dans la culasse, mesuré en cm³ en le remplissant de liquide sous une plaque. C’est le seul de ces volumes qu’on ne peut pas déduire d’une cote, et le seul qui vaille la peine d’être mesuré soi-même si la culasse a été touchée.

Bol ou dôme de piston. Un bol est un creux dans la calotte qui ajoute du volume mort et abaisse le rapport. Un dôme déplace du volume et le relève. Les conventions de signe diffèrent d’un calculateur à l’autre, et c’est un vrai danger : saisir un dôme comme un bol revient à calculer un moteur sain et à en construire un qui cliquette. Ici un bol est positif et un dôme négatif.

Hauteur piston-plan de joint. La distance entre la calotte et le plan de joint au point mort haut, multipliée par la section de l’alésage. On la mesure au comparateur, ou on l’empile à partir des pièces :

hauteur = hauteur de bloc − (longueur de bielle + course ÷ 2 + hauteur de compression)

L’empilement est là où les petites erreurs font le plus de dégâts : c’est la petite différence entre quatre grands nombres, donc un dixième de millimètre d’erreur sur l’un d’eux se retrouve entier dans le résultat.

Joint de culasse. Épaisseur écrasée multipliée par la section de son propre alésage, généralement un peu plus large que le cylindre. Prendre l’alésage du cylindre à la place est un raccourci courant qui surestime légèrement le rapport.

Compression effective

Le rapport statique est de la géométrie. Ce qui décide si un moteur cliquette, c’est la pression réelle au départ de la compression, et la suralimentation la change directement :

TC effectif = TC statique × (ambiante + suralimentation) ÷ ambiante

Au niveau de la mer l’ambiante vaut 14,7 psi, donc 10 psi de pression sur un moteur à 9:1 le place près de 15:1 pendant l’admission. L’altitude joue dans l’autre sens — l’ambiante tombe à environ 12,1 psi à 1 600 m, ce qui explique qu’un atmosphérique soit creux en montagne et qu’un turbo y demande moins d’avance que la même valeur au manomètre au niveau de la mer.

C’est une approximation, et il vaut mieux dire ce qu’elle ignore : l’échangeur, le croisement de soupapes et le fait qu’un cylindre réel ne se remplit jamais complètement. Elle donne le bon ordre de grandeur. Ce n’est pas un chiffre sur lequel cartographier.

Ce qui vient avec

Une fois l’alésage, la course et la longueur de bielle connus, trois autres grandeurs tombent gratuitement, et toutes les trois comptent plus qu’on ne le croit.

La vitesse moyenne de piston, 2 × course × régime ÷ 60, en mètres par seconde, est le meilleur indicateur de la durée de vie d’un moteur. Les moteurs de route restent en général sous 20 m/s ; les moteurs de course montent à 25 et le paient en intervalles de révision.

Le rapport bielle/course est la longueur de bielle divisée par la course. En dessous de 1,5 environ, l’angle de bielle devient sévère et pousse fort le piston contre la chemise ; au-dessus de 1,8, le piston s’attarde davantage au point mort haut. La plupart des moteurs de série se situent entre 1,55 et 1,75, et l’effet est bien plus faible que les débats sur internet ne le suggèrent.

L’accélération maximale du piston a lieu au point mort haut et vaut ω² × r × (1 + r ÷ l), avec r le maneton et l la bielle. Elle varie avec le carré du régime : une course de 89 mm à 8 000 tr/min tire environ 4 200 g. C’est la charge qui essaie d’arracher les vis de bielle, et c’est pourquoi 500 tr/min de plus coûtent bien plus cher qu’il n’y paraît.