Les cycles Miller et Atkinson : fermer la soupape autrement

Sur le papier, tout moteur essence classique suit le cycle à quatre temps. Mais en décalant simplement le moment où se ferme la soupape d'admission, on obtient deux variantes plus efficaces.

L'idée commune : détendre plus qu'on ne comprime

Dans un moteur classique, le volume qu'on comprime est le même que celui qu'on détend lors de la combustion. Or, du point de vue du rendement, on aurait intérêt à détendre davantage les gaz pour en extraire plus d'énergie avant de les rejeter.

Les cycles Miller et Atkinson réalisent exactement cela : ils réduisent la compression réelle tout en gardant une grande détente, en jouant sur la fermeture de la soupape d'admission. C'est rendu possible par la distribution variable.

Comment on ferme la soupape

Deux stratégies existent :

• Fermeture tardive : on laisse la soupape d'admission ouverte un peu après le début de la remontée du piston. Une partie de l'air admis est refoulée vers le conduit avant que la compression ne commence vraiment.
• Fermeture précoce : on ferme la soupape avant la fin de l'admission. Le cylindre n'est que partiellement rempli, et l'air se détend légèrement avant la compression.

Dans les deux cas, le résultat est le même : la compression réelle est plus faible que la détente. On parle de cycle Atkinson ou Miller selon la mise en œuvre et le contexte, le nom Miller étant souvent associé aux moteurs suralimentés.

Pourquoi c'est intéressant

• Un meilleur rendement, donc moins de consommation : c'est la raison pour laquelle presque tous les moteurs hybrides essence fonctionnent en cycle Atkinson.
• Moins de tendance au cliquetis, la compression réelle étant réduite — ce qui se marie bien avec la suralimentation.
• Moins de pertes par pompage à charge partielle.

Sa contrepartie : à remplissage réduit, la puissance spécifique baisse. Les hybrides compensent par le moteur électrique ; les moteurs Miller compensent par le turbo. Voir le rendement volumétrique et le turbocompresseur.

Le lien avec la distribution variable

Ces cycles ne sont exploitables que parce que les moteurs modernes peuvent faire varier le calage — et parfois la levée — des soupapes. Un moteur à distribution variable peut basculer entre un comportement « pleine puissance » et un comportement « Miller/Atkinson économique » selon les besoins. Voir le déphaseur d'arbre à cames et la distribution.

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