Frein moteur

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Le frein moteur est essentiellement lié aux moteurs à explosion dont l'injection de carburant a été réduite voire supprimée[1] mais aussi au moteurs électriques dont l'excitation a été réduite voire inversée (récupération d'énergie).

Généralités[modifier | modifier le code]

Cet effet de freinage, très pratique, est lié grande majorité au travail de compression (puissance négative par rapport aux explosion). C'est à dire la compression du volume admis, comburant (en quasi absence de carburant). Ce travail de compression dissipe de la chaleur dans le moteur sans ne poser aucun problème. En effet, il ne produit pas plus d'énergie calorifique que l'usage du moteur dans son fonctionnement propulsif normale (le circuit de refroidissement est largement suffisant pour son usage continu). Il fournit alors un couple résistant proportionnel à sa vitesse de rotation (moteur).

Si tout conducteur a conscience de son efficacité, ils sont loin de là conscience des risques particuliers du sur-usage des freins à friction. Leur usage continu dans les longues descentes fortes (en montagne) conduit à la découverte rapide de la mission irremplaçable du frein-moteur sous-peine de ressentir des frayeurs proportionnelles aux charges transportées!... Vous avez là un des points capitaux des formations "poids lourd" et "transport en commun".

Pour les pentes fortes (>10%), à très fortes (>14%), l'effet de couple résistant (frein-moteur) peut-être amplifié en augmentant le nombre de tour moteur par nombre tour de roue grâce à la boite de vitesse en sur-descendant dans le rapport inférieur. Cela fait "ronfler le moteur" (fait du bruit), mais sans nullement l’endommager. Cet aspect, à première vue, un gâchis d'énergie (E. motrice perdue, très complexe à transformer en énergie stockable). En fait c'est un moyen très sûr (fiable) de freinage (il est absolument sans égale, en efficacité et sans modification du moteur) (comparativement aux autres systèmes de freinage qui sont à la fois complexe, nécessitant de l'entretien et un usage dosé). Pour les moteurs électriques, la réversibilité (partielle) apporte quelques nouvelles applications de freinage (couple résistant produisant une énergie récupérée et stockée ou plus souvent simplement dissipée). Il existe depuis 1936 des freins à courant de Foucault complétant les autres systèmes de freinage de véhicule. Les très longues descentes sont couramment des lieux d'accident, par exemple en Isère dans la Rampe de Laffrey, liés au sur-usage des systèmes de freinage à friction (disque et tambour). En effet vous devez savoir que leur utilisation longue, dépassant la minute, peu provoquer rapidement leur montée à des températures débutant leur destruction définitive.

Moteur à explosion[modifier | modifier le code]

Chaque grand types de motorisations a un couple résistant produit par frein-moteur différent et il faut se méfier en conduisant un véhicule inhabituel. Il est pour tous les véhicules un complément indispensable.
Il est totalement impossible de se priver de son frein-moteur. Plus la charge de véhicule est importante plus celui-ci doit-être bien utilisé. Son utilisation correcte peu prolonger énormément la durée de vie des systèmes à friction. Le système d'embrayage moteur doit donc être en très bonne état car le rétrogradage est vitale à la ressource du frein-moteur.

Principe[modifier | modifier le code]

Les moteurs à explosion se comportant comme des compresseurs lors de la phase de compression, avant l'alimentation en combustible. Pendant cette phase de compression, ils permettent un frein-moteur efficace, cependant, selon le type de moteur l'efficacité de ce frein moteur est différent :

Moteur Diesel 
du fait de leur fort taux de compression, ils ont un frein moteur efficace et sur les moteurs récents, génère une économie de carburant significative pendant cette phase de ralentissement ;
Moteur à deux temps 
le taux de compression étant relativement faible le frein moteur l'est aussi surtout que souvent on se limite a réduire l'injection de gaz, sans la supprimer complètement (ralenti) ;
Moteur à allumage commandé 
Sur les anciens moteurs à carburateur, le papillon des gaz est fermé dès que l'accélérateur est relâché, ce qui crée une dépression lorsque la soupape d'admission est ouverte et une très faible explosion lors de l'allumage de la bougie. Sur les moteurs récents, le système d’injection interrompt complètement l’alimentation en carburant dès que l'accélérateur n'est plus sollicité, rendant l'effet du frein moteur plus efficace et économique ;
Automobile hybride 
selon la conception le frein moteur peut être plus ou moins efficace en permettant entre autres de recharger les batteries lors de cette phase de décélération (qui parfois peut être accentuée manuellement[2]).

Les véhicules à transmission automatique ont bien un frein moteur (leur moteur n'est pas fondamentalement différent des autres), mais :

  • lorsque l'embrayage est un convertisseur de couple qui n'est conçu que pour transmettre les forces que dans un seul sens, l'effet frein-moteur est faible ;
  • Les convertisseurs de couple récents sont pour leur part équipés d'un embrayage de pontage qui bloque le convertisseur permettant ainsi de transmettre le frein moteur aux roues ;
  • Les véhicule ayant une boite de vitesses à double-embrayage ont un frein moteur similaire à celui d'un véhicule équipé d'un embrayage classique.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Sur les véhicules automobiles, le frein moteur est essentiel dans les descentes, où il permet d'éviter un trop grand échauffement du système de freinage. Il est également le plus grand allié des chauffeurs de poids-lourds, qui l'utilisent quasiment en permanence pour ralentir leur véhicule (les moteurs de camions étant de forte cylindrée, leur effet est très important). Il est aussi recommandé de l'utiliser dans toutes les autres phases de décélération dans la mesure où il permet à la fois de moins user les freins, mais aussi de diminuer notablement la consommation de carburant.

Il est plus efficace avec des rapports de boîte courts, cependant il faut réduire les rapports de la boîte de vitesses de la manière inverse à celle utilisée pour l'augmentation de la vitesse du véhicule. Une diminution trop rapide des rapports pourrait entrainer un surrégime du moteur, néfaste à sa fiabilité et à celle de la boite de vitesse.

Moteur électrique[modifier | modifier le code]

Dans le cas des moteurs électriques, le frein moteur est un phénomène très différent. Il est dû au fait que les moteurs électriques sont réversibles, et peuvent fonctionner comme des générateurs lorsqu'ils ne sont alimentés avec des courants d'excitation inversés. Il suffit alors de les connecter à une résistance électrique, ou un accumulateur électrique pour qu'ils fournissent un couple résistant important. Il est sûr que la deuxième possibilité permet de récupérer une grande partie de l’énergie nécessaire au freinage, qui peut être réutilisée lors des phases d’accélération, comme cela est fait sur certains véhicules hybrides, au lieu d’être gaspillée en pure perte.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Frein moteur  : Bien le comprendre pour bien l'utiliser, sur le site permispratique.com, consulté le 27 juin 2015
  2. Voir : Toyota Prius (par exemple)

Article connexe[modifier | modifier le code]