SONS DE TRACTEURS

Bienvenue sur ce site qui présente les différentes architectures moteur à combustion interne des engins agricoles anciens, avec des exemples de tracteurs de différentes marques avec leurs caractéristiques techniques et des extraits de son réel.

La particularité d’un tracteur agricole est sa capacité de traction en tout terrain avec son moteur à l’inertie importante et au couple élevé dès les plus bas régimes, avec régulateur de régime modulant l’ouverture des gaz en fonction de l’effort, associé à une transmission à forte démultiplication et à des grandes roues motrices à crampons, avec un attrait mécanique et sonore particulier pour le matériel ancien dû :

• à un moteur de forte cylindrée unitaire à régime de rotation très lent, avec soit un nombre de cylindres réduit entraînant des vibrations, battements, et bruits de forte amplitude avec des basses fréquences audibles à grande distance, soit un nombre de cylindres plus élevé entraînant des bruits de grognement avec une forte impression de puissance, avec dans tous les cas une sensation de force liée à une réserve importante de couple associée à une boîte de vitesses manuelle et à un maintien du régime moteur par le régulateur avec hausse de l'amplitude sonore lors d'une élévation ponctuelle de charge
• aux intervalles d'explosion espacés qui favorise la motricité si nombre de cylindres réduit, non équidistants sur bicylindres 4 temps calés à 180° ou sur certains moteurs en V, ce qui donne des battements caractéristiques en particulier au ralenti et à forte charge
• à la très grande diversité des constructeurs, architectures et tailles des moteurs, cycles de fonctionnement, plages de régime, modes d'allumage et carburants qui donne des sonorités différentes, avec un design des premiers moteurs à combustion interne issu des machines à vapeur avec par exemple des cylindres horizontaux de très forte cylindrée, un volant d'inertie externe et une poulie de battage avec vilebrequin transversal pour l'entraînement des batteuses
• au type de transmission à boîte manuelle permettant de conserver la maîtrise de l’embrayage, de l’ouverture des gaz, et du rapport de transmission, donc du régime moteur, contrairement aux boîtes hydrostatiques, à variation continue, ou dans une moindre mesure celles de type robotisées ou semi-automatiques type Powershift avec embrayages pilotés et réducteurs planétaires (trains épicycloïdaux avec 2 planétaires reliés par des satellites montés sur un porte-satellite coaxial avec les planétaires, avec modification du rapport de transmission par blocage d'un des 3 axes) qui suppriment les ruptures de charge lors des changements de rapport
• le plus souvent à l'absence de turbocompresseur et de cabine fermée ou autre système pouvant modifier, masquer ou réduire les sensations moteur, avec des limites sonores moins contraignantes qu'aujourd'hui
• à des souvenirs d'enfance marquants par le côté impressionnant de l'engin : roues motrices très grandes avec crampons en forme de chevrons (en acier pour les plus anciens), long capot avec calandre verticale donnant sa personnalité esthétique au tracteur en plus de la couleur propre à la marque, bloc moteur visible et imposant avec épaisses fumées d'échappement et forte sonorité à l'ouverture des gaz (par rapport à une automobile ordinaire)

Au début du 20ème siècle, les tracteurs avec moteur à combustion interne à 4 temps avec allumage commandé fonctionnant au kérosène ont commencé à remplacer les machines à vapeur trop lourdes, trop chères et nécessitant de grandes quantités d'eau, une alimentation constante en combustible solide, et une maintenance permanente.

Le nombre de cylindres et le régime moteur ont augmenté au fil du temps avec les progrès métallurgiques et le besoin de puissance, et la cylindrée unitaire a fortement baissé avec l'augmentation du taux de compression et donc du rendement permis par la qualité des carburants (augmentation de l'indice d'octane en essence et de l'indice de cétane en Diesel).

Avec le développement des moissonneuses-batteuses autonomes, les tracteurs ont perdu leur poulie de battage et tous adopté un vilebrequin longitudinal, avec cylindres verticaux en ligne (le plus souvent 4) et plus rarement en V surtout si moins de 8 cylindres.

A partir des années 50, la motorisation Diesel commence à s'imposer pour l'usage agricole :

• consommation réduite et carburant détaxé (fuel domestique de couleur rouge ou mazout) permettant d'amortir le surcoût de fabrication
• autonomie plus grande avec réservoir de même volume
• durée maxi de stockage du carburant plus long et avec une inflammabilité réduite
• robustesse, fiabilité et longévité avec pièces moteur renforcées
• couple élevé à bas régime 
• puissance limitée mais pouvant être augmentée par la cylindrée (ou par suralimentation) sans surconsommation
• masse et inertie plus importantes (mais inférieures aux tracteur à vapeur du 19ème siècle) ne constituant pas un inconvénient sur un engin agricole à régime lent ou charge constante, et pouvant même améliorer les capacités de traction
• par rapport aux premiers moteurs à essence/kérosène de faible compression démarrant à la main, mise en route plus difficile mais assistée sur les premiers Diesel sans démarreur électrique par un petit moteur auxiliaire à essence appelé "poney", parfois à cylindres opposés ou V4 tournant à environ 5000 tr/min
• temps de chauffe important en particulier par grand froid mais peu pénalisant sur une durée d'utilisation continue importante
• émissions sonores et polluantes plus importantes (avec fumées noires sous fortes charges) mais peu contraintes à l’époque et tolérées en milieu rural hors zone urbaine, avec vibrations importantes et bruits pouvant être limités par une augmentation du nombre de cylindres et une optimisation des chambres de combustion et des paramètres d'injection.

Le moteur 2 temps (allumage par cylindre à chaque tour de vilebrequin) a été utilisé sur les tracteurs, d'abord assez longtemps en version Semi-diesel monocylindre horizontal de très grosse cylindrée polycarburants, puis ensuite en Diesel avec soupapes ou lumières d'échappement, très peu en revanche en version essence et uniquement en très petite cylindrée car carburation délicate avec consommation trop élevée, fonctionnement irrégulier à charge partielle avec ratés d'allumage et calaminage important, risque de surchauffe en fonctionnement soutenu, bruit, pollution et vibrations, maintenance fréquente en particulier si allumage à rupteurs, ce type de moteur étant en revanche indispensable encore aujourd'hui aux outils de jardinage portatifs et tronçonneuses :

• simple, compact, léger, puissant à plein régime 
• fonctionnant dans toutes les positions car lubrification par mélange (sans carter d'huile) et carburateur à membrane ou compensateur
• limitation de régime par contre-pression d'échappement 
• démarrage facile (si allumage et carburation ok)

Le son d'un tracteur à charge constante et à un régime proche de la valeur nominale (correspondant à la puissance maxi continue pour entraînement de la prise de force à vitesse constante) peut être très similaire à celui d’une moto 4 temps ou autre véhicule au régime de ralenti si ce dernier a une amplitude sonore suffisante et si le nombre de cylindres, le mode d'allumage, et la durée des intervalles d'allumage sont identiques sur les 2 véhicules, ce qui est le cas par exemple des anciens tracteurs bicylindres en ligne 4 temps John Deere à allumage commandé avec calage du vilebrequin à 180° par rapport aux motos de même architecture moteur.

Sur les Diesels et en particulier sur les multicylindres et à proximité du moteur, le son perçu est moins sourd et plus dissonant car la compression plus élevée et le mode de combustion plus impulsif, surtout avec injection directe (sans injection pilote sur les anciens moteurs) amplifient les bruits mécaniques dépendant de la charge (claquements de piston, bruits d'injection), avec une plage de fréquence plus étalée vers le haut et moins de prédominance des harmoniques moteur liées au nombre de cylindres et aux intervalles d'allumage.

Sur les monocylindres, la fréquence d'allumage est très basse (10 Hz pour un cycle à 4 temps de 720° à 1200 tr/min ou un cycle 2 temps de 360° à 600 tr/min) mais avec des harmoniques (multiples entiers) d'amplitude proche qui donnent une perception de battement à rythme identique entre les 2 temps Diesel ou semi-Diesel à boule chaude et les 4 temps essence ou Diesel dont le régime est double.

>>Comparaison entre sons de tracteurs et de motos au ralenti

Sur les premiers moteurs 4 temps à kérosène, la cylindrée unitaire énorme limitait la vitesse de rotation du vilebrequin, avec une fréquence d'allumage réduite à seulement quelques Hertz pour 1 ou 2 cylindres donnant une sonorité proche de celles des machines à vapeur, avec un volant d'inertie très important et une régulation de régime pouvant entraîner des allumages intermittents au ralenti ou à faible charge.

Les tracteurs présentés (en cours de complément) sont regroupés suivant les caractéristiques moteur qui conditionnent le plus leur sonorité :

- Nombre de cylindres suivant menu à droite (ou bouton = en haut à droite sur smartphone), avec renvoi à différentes pages reprenant d´autres caractéristiques communes :

• Disposition des cylindres (en ligne, ou en V avec angle d'ouverture)
• Calage de vilebrequin si différents intervalles d'allumage avec une même disposition des cylindres
• Carburant suivant mode d'allumage et taux de compression :

  - allumage commandé avec faible compression pour essence et carburants compatibles (si taux de compression adaptés) tels que GPL (gaz propane liquéfié), kérosène (paraffine liquide), distillat (pétrole lampant)

      - allumage par boule chaude avec faible compression pour semi-Diesel polycarburants (huiles lourdes, pétrole, essence, etc...)

      - allumage par compression élevé pour Diesel avec gazole (gas-oil en anglais), mazout ou fioul domestique rouge (fuel en anglais), ou autre huile lourde autorisée comme aujourd'hui gazole non routier dit GNR

• Cycle 2 temps, ou 4 temps (sauf en semi-Diesel)

Les autres critères qui conditionnent la sonorité (intervalles d'allumage et si équidistants fréquence d'allumage au régime nominal, alésage/course, type de refroidissement, type de distribution, taux de compression, injection directe/indirecte sur Diesel, soufflante ou soupapes sur Diesel 2 temps, suralimentation, régime et valeur de couple, de puissance à la poulie/prise de force et le cas échéant à la barre de traction, …) sont précisés en fonction des informations disponibles pour chaque tracteur, en plus des caractéristiques principales du moteur :

• orientation du moteur (axe des cylindres et du vilebrequin) si inhabituel ou moins de 3 cylindres
• cylindrée
• plage de régime  

Le lien à droite « INTERVALLES D’ALLUMAGE » précise les différents intervalles d’allumage équidistants ou non, avec un renvoi aux groupes de tracteurs correspondants pour lesquels l’angle entre cylindres et le calage du vilebrequin sont connus.

Liens vers mes autres sites (avec analyse des sons de moteurs) :

site Architecture et sons de moteurs" reprenant les motos, maxi scooters, et automobiles (sauf Diesel) :

https://architectures-et-sons-de-moteurs.blog4ever.com/

chaîne YouTube "SONS DE MOTEURS"

https://www.youtube.com/channel/UCIaRabjxiHKnt07E8JbI0yg

Bonne lecture !