MOTEUR THERMIQUE A COMBUSTION INTERNE

DEFINITIONS ELEMENTAIRES

1.1 – Alésage diamètre intérieur du cylindre.
1.2 - Chambre de combustion ou d’explosion volume compris entre le dessus du piston lorsqu’il est au point mort haut et la culasse.
1.3 - Course chemin parcouru par le piston entre les deux points morts.
1.4 - Cylindrée: volume intérieur du cylindre entre le Point mort haut et le Point mort bas.
1.5 – Cycle : ensemble des évolutions que subit la masse gazeuse depuis son introduction dans le cylindre.
1.6 - Points mort: points extrêmes du piston dans le cylindre.
1.7 - Temps évolution que subit la masse gazeuse pendant une course.

MOTEUR THERMIQUE A COMBUSTION INTERNE


Le moteur thermique à combustion interne transforme, avec un rendement de 60 % environ, l’énergie calorifique ou potentielle du carburant en énergie mécanique ou cinétique.
11 existe deux types de moteurs
- moteur à explosion;
- moteur diesel.
2.1 - Fonctionnement du moteur à explosion
Le piston se déplace dans un cylindre étanche à sa partie supérieure.
L’inflammation du mélange air combustible qui a été introduit dans le cylindre puis compressé est réalisée par une étincelle (énergie d’activation). Cette réaction de combustion est génératrice de chaleur. Cette chaleur a pour effet d’accentuer la dilatation des gaz comprimés au dessus du piston. Ces gaz, en phase de détente, vont pousser le piston vers le bas.
2.2 - Principe de réalisation
2.2.1 - LI est nécessaire d’assurer le mouvement continu du moteur. Lorsque le piston est arrivé au bas de sa course, il faut:
- éliminer les gaz brûlés;
- introduire de l’air frais et du combustible;
- ramener le piston en haut du cylindre.
2.2.2 - Le mouvement rectiligne du piston est transformé en mouvement rotatif par le système bielle vilebrequin.
2.2.3 - L’air frais et le combustible sont aspirés par une ouverture commandée pendant la course descendante (soupape).
2.2.4 - Le piston au point mort haut comprime l’air.
2.2.5 - Les gaz brûlés sont évacués pendant la course du piston. A chaque course du piston correspond une opération distincte. La description fait en 4 courses représente un moteur fonctionnant selon un cycle de 4 temps..
2.2,6 - C’est un ingénieur français, Monsieur BEAU de ROCHAS, qui a mis au point le cycle élémentaire de fonctionnement d’un moteur à 4 temps.
Seul le temps combustion I détente fournit l’énergie mécanique. Les trois autres temps sont appelés temps résistants. Ils absorbent de l’énergie.
Dans un moteur à 4 temps, le cycle s’effectue en 2 tours de vilebrequin.
Dans un moteur à 2 temps, le cycle complet s’effectue en un seul tour de vilebrequin.





I temps : admission. La soupape d’échappement est fermée Le piston, en position descendant, aspire le mélange essence air par la soupape d’admission ouverte. Peu de temps après, la soupape d’admission est ferme







2 temps : compression, Les soupapes d’échappement et d’admission sont fermées Dans sa montée, le piston comprime le mélange dans la chambre de combustion Par la chaleur produite par la compression, les gouttes de carburant ne vaporisent complètement.







3 temps :travail, Les deux soupapes restent fermées. Le mélange comprimé est enflammé au moyen de la bougie. Les gaz qui sont en train de brûler se détendent brutalement et poussent le pinson vers le bus. Le soupape d’échappement n’ouvre lorsque le piston est en bas.








4 temps : échappement. La soupape. d’admission est fermée Le piston pousse les gaz brûlés est remontant par la soupape d’échappement ouverte. Le soupape d’admission s’ouvre alors, la soupape d’échappement se referme, et tout recommence.

ORGANES DU MOTEUR

4.1 - Organes fixes

4.1.1 - Bloc moteur ou bloc cylindres



Le bloc moteur ou bloc cylindres est une pièce de fonderie qui enveloppe les cylindres et qui reçoit les différents organes constitutifs.
Il doit:





- assurer sans contrainte le mouvement des organes mobiles,
- résister aux pressions de combustion sans déformation,
- posséder une bonne conductibilité thermique,
- être résistant à la corrosion due au liquide du circuit de refroidissement.
Il reçoit à sa partie supérieure une culasses et à sa partie inférieure un carter d’huile.
Il est généralement en fonte moulée et usinée. On peut aussi le trouver en fonte d’aluminium.
Les pistons ne se déplacent pas à l’intérieur du bloc moteur en frottant directement sur celui-ci.


4.1.1.1 Bloc usiné non chemisé



La partie interne du bloc reçoit un usinage et un traitement spécial de la paroi









4.1.1.2 - Le bloc avec une chemise sèche




Un cylindre métallique en acier spécial traité, appelé chemise, s’interpose entre le bloc et le piston. Dans le cas d’une chemise sèche, il n’y a aucun contact direct entre celle-ci et le circuit de refroidissement.







4.1.1.3 - Le bloc chemise humide






Cylindre métallique en acier spécial traité, appelé chemise, s’interpose entre le bloc et le piston.
Dans le cas d’une chemise humide, il y a contact direct entre la chemise et le liquide de refroidissement.




4.1.2 - Joint de culasse





joint de culasse assure l’étanchéité entre la culasse et le bloc cylindres.
comporte:
des ouvertures à l’endroit de chaque cylindre, des orifices pour le passage des goujons de fixation de la culasse et pour le système de commande des soupapes et la circulation du liquide de refroidissement.
est généralement en amiante armé graphité, bien que l’on trouve aussi des joints en acier.L’étanchéité du gaz est alors assurée par un bossage sur la chemise qui s’incruste dans le joint lors du serrage de culasse.L’étanchéité â l’huile et au liquide de refroidissement est assurée par des joints en silicone résistants aux haut températures et polymérisés sur l’acier.


4.1.3 - La culasse




La culasse est une pièce de fonderie en acier ou aluminium fixée sur la partie supérieure du bloc moteur par goujons. Elle recouvre soit un cylindre, soit un groupe de cylindres, soit la totalité des cylindres. Elle doit posséder mêmes caractéristiques que le bloc moteur (résistance, conductibilité).




Elle comporte:
- des orifices d’admission et d’échappement,
- des chambres du circuit de refroidissement et de graissage,- des emplacements pour les bougies ou les injecteurs.


4.1.4 - Le carter d’huile




Le carter d’huile est réalisé soit en tôle emboutie, soit ou coulé en alliage léger. Il est positionné sous le bloc moteur constitue la réserve d’huile du circuit de graissage.






4.2.3 - Bielle

En acier forgé spécial ou métal NickellChrome chromé ou alliage léger, elle transmet le mouvement rectiligne alternatif du piston au vilebrequin.
Elle est soumise aux pressions élevées de combustion.
Elle se compose
• d’un pied qui s’articule sur l’axe du piston,
• d’un corps percé longitudinalement pour le passage de l’huile,• d’une tête de bielle, en deux parties, qui s’articule sur le vilebrequin. Elle porte les demi coussinets antifrictions.




4.2.4 - Vilebrequin




C’est un arbre coudé en acier spécial qui transforme le mouvement rectiligne alternatif du piston en mouvement circulaire continu.
Il est percé de trous d’amenée d’huile.
Il comprend trois parties
- portées ou tourillons,
- manetons où sont rattachées les bielles,- joues ou flasques qui reçoivent les masses d’équilibrage.







4.2.5 - Volant moteur

Placée en bout du vilebrequin, c’est une pièce lourde qui grâce à sa grande inertie cinétique emmagasine l’énergie pendant le temps moteur (3ème) pour la restituer lors des temps résistants.

TABLEAU COMPARATIF ENTRE LE MOTEUR ESSENCE ET LE MOTEUR DIESEL