détonation

Le cognement est un événement de combustion anormale dans un moteur à essence à pistons où le mélange air-carburant brûle trop rapidement, créant une onde de choc qui entre en collision avec le piston alors qu'il est encore en mouvement ascendant. Contrairement à la combustion normale, qui se propage comme un front de flamme à travers le cylindre à une vitesse contrôlée, le cognement enflamme instantanément le gaz non brûlé restant en raison d'une pression et d'une température extrêmes. Le pic de pression qui en résulte, dépassant parfois 100 bars, frappe mécaniquement le piston, produisant le bruit métallique caractéristique de cognement ou de cliquetis qui donne au phénomène son nom familier, le cognement du moteur.

Le cognement se produit lorsque l'indice d'octane du carburant est trop faible pour le taux de compression du moteur, ou lorsque les conditions de fonctionnement augmentent la température et la pression du cylindre au-delà de ce que le carburant peut supporter. Un mélange air-carburant pauvre, une température d'air d'admission élevée, une charge moteur importante et un calage d'allumage avancé augmentent tous le risque de cognement. Certains moteurs tolèrent un léger cognement grâce à des capteurs de cognement qui retardent électroniquement le calage de l'allumage, mais un cognement soutenu endommage les têtes de piston, les faces de soupape et les parois de cylindre par choc mécanique et fatigue thermique. Un cognement sévère peut briser les pistons ou les logements de segment en quelques secondes.

Pourquoi c'est important sur le terrain

Les concepteurs de moteurs luttent contre le cognement en augmentant l'indice d'octane, en refroidissant la charge d'admission, en optimisant la forme de la chambre de combustion et en programmant des cartographies d'allumage conservatrices. Les moteurs modernes à injection directe peuvent utiliser un carburant à indice d'octane plus faible que les moteurs à injection indirecte fonctionnant avec le même taux de compression, car le carburant pulvérisé directement dans le cylindre refroidit la charge. L'essence pompée mélangée à de l'éthanol (jusqu'à 10 pour cent sur la plupart des marchés) a un indice d'octane plus élevé que l'essence pure, c'est pourquoi elle est obligatoire dans certaines régions; le carburant de course à 100 d'octane résiste au cognement même sous des pressions de suralimentation et des avances à l'allumage extrêmes.

Le cognement n'est pas la même chose que le pré-allumage, où un dépôt incandescent ou une électrode de bougie d'allumage enflamme la charge avant que la bougie d'allumage ne se déclenche. Ce n'est pas non plus la combustion rapide et contrôlée appelée oxydation pré-flamme. La distinction est importante pour le diagnostic: le cognement réagit à la qualité du carburant, à la réduction de la charge et au réglage du calage, tandis que le pré-allumage exige un nettoyage ou des bougies d'allumage plus chaudes.

Dans les petits moteurs et les équipements fixes, le cognement est une limite primaire à la puissance de sortie et à l'efficacité thermique. Dans les applications automobiles et marines, le contrôle électronique du cognement a réduit son impact pratique, mais il reste une contrainte sur les améliorations de la consommation de carburant et de la densité de puissance. Les moteurs turbocompressés et suralimentés sont particulièrement vulnérables car la suralimentation augmente la pression dans le cylindre; les préparateurs et les calibrateurs OEM doivent tenir compte des variations saisonnières de carburant et des habitudes de conduite qui modifient la marge de cognement.