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

Circuit de refroidissement

I – GENERALITES

Dans un moteur, la variation de température des gaz est de:
- 20 à 30 degrés Celsius (C) pour la plus basse suivant la température ambiante,
- 1800 degrés C pour la plus haute.
La chaleur dégagée se transmet aux organes fixes et mobiles qui s’échauffent, se dilatent et se déforment.
On doit maintenir les organes à une température convenable car:
- la résistance des métaux diminue avec l’augmentation de température,
- les dilations inégales entraînent des déformations et provoquent l’immobilisation du piston dans la chemise
(« Serrage »),
• L’huile perd ses qualités lubrifiantes à partir de 1100 C et se décompose à partir de 300° C.

II- BUT DU REFROIDISSEMENT

- éviter les dilations exagérées et les déformations des organes,
- conserver la résistance mécanique des métaux,
- conserver à l’huile de graissage ses qualités lubrifiantes,
- maintenir les organes du moteur à une température convenable.
Afin de réaliser ces opérations, on utilisera un fluide réfrigérant:
- l’air,
- l’eau,
- l’huile.

III - REFROIDISSEMENT PAR AIR

C’est un système employé dans l’aviation et dans l’automobile.La réfrigération est apportée par l’air qui lèche les cylindres du moteur. Afin d’obtenir un refroidissement correct les cylindres sont entourés d’ailettes pour augmenter la surface d’échange. La circulation d’air peut être activée par un ventilateur. On se sert aussi du refroidissement par air pour refroidir radiateur à eau

IV - REFROIDISSEMENT PAR EAU

Le fluide réfrigérant est l’eau qui suit un circuit bien précis dans le moteur.
Le circuit se compose de:

4.1 - Le radiateur

Il constitue le réservoir d’eau froide. L’eau échauffée au contact des parois des chambres de combustion cède la eh reçue à l’enveloppe du radiateur.
Le radiateur est constitué par:
- des faisceaux tubulaires munis d’ailettes de refroidissement pour augmenter la surface d’échange et oh un refroidissement par décompression de l’air passant entre les faisceaux,
- une arrivée et une sortie d’eau.
Sur sa partie supérieure, on trouve un bouchon de remplissage muni d’un clapet de pression permettant à un d’eau de s’écouler vers l’extérieur.
Dans sa partie basse, on trouve un bouchon de vidange.
Certains véhicules sont munis de radiateur en liaison permanente avec un vase d’expansion qui permet en fonction changements de température de l’eau de compenser les variations de volume de ce liquide et de maintenir un ni constant dans le radiateur.
Dans ce dernier, l’eau chaude arrive en partie supérieure, traverse le faisceau tubulaire et ainsi refroidie repart p partie basse en direction de la pompe à eau.

4.2 - La pompe à eau

Elle accélère la circulation de l’eau de refroidissement. C’est une pompe centrifuge composée d’un corps de pompe et d’une turbine. L’eau arrive par la partie centrale trouve projetée, par la force centrifuge, vers la périphérie du corps de pompe qui est raccordée avec la canalisation de la culasse.
L’entraînement de la pompe se fait soit par pignons, soit par courroie. Son débit est environ de 300 à 400 l/minute.

4.3 - Le thermostat

C’est un dispositif permettant de maintenir une température ambiante autour du moteur Il est situé sur la canalisation de retour d’eau au radiateur

4.4 - Le ventilateur

Placé à l’arrière ou à l’avant du radiateur, il peut être entraîné par le moteur par l’intermédiaire d’une courroie ou par un moteur électrique.
Il assure la circulation de l’air à travers le radiateur lorsque le véhicule est à l’arrêt.
Certains ventilateurs sont débrayables, c’est-à-dire qu’ils se mettent en fonction lorsqu’une certaine température d’eau est atteinte

Circuit de graissage

Circuit de graissage

I - GENERALITES

Deux pièces métalliques qui sont en contact et se déplacent l’une par rapport à l’autre, par frottement produisant un échauffement,
Pour diminuer l’usure et l’échauffement, il est nécessaire de diminuer l’effet de frottement en lubrifiant les pièces en contact.

11- BUT DU GRAISSAGE

• Lubrifier afin d’éviter le frottement (grippage),
• assurer la réfrigération des organes,
• protéger les métaux contre l’oxydation,
• aider les segments à jouer leur rôle d’étanchéité,
• mettre en circulation les impuretés des combustions incomplètes.

III – PRINCIPE

Le graissage intercale une mince couche d’huile entre les pièces en contact. Ce principe est réalisé grâce à:
• L’onctuosité de l’huile (ou pouvoir d’adhérence des surfaces),
• La viscosité ou résistance du film d’huile,
• La pression d’huile qui contraint l’huile à pénétrer entre les surfaces,
• Au jeu de graissage que l’on prévoit pour permettre la réalisation de film d’huile. La valeur du jeu dépend de la dimension des organes.

IV – DESCRIPTION

Le circuit de graissage est composé de
• Un réservoir d’huile contenu dans le carter. Sa position sous le moteur permet son refroidissement;
• Une pompe à huile est entraînée, directement par l’arbre à cames ou le vilebrequin au moyen d’un engrenage;
• une crépine constituée d’un treillis métallique à mailles très fines, placé à l’entrée de la pompe à huile, filtre les impuretés solides aspirées par la pompe
• Un clapet de décharge qui, placé à la sortie de la pompe, limite la pression de l’huile. Il est formé d’une bille maintenue par un ressort taré. Lorsque la pression devient importante le clapet se soulève et permet à l’huile de retourner dans le carter;
• Canalisations constituées soit par des tuyauteries, soit par des trous obtenus par perçage dans la culasse, le bloc moteur et le vilebrequin. La section des canalisations est calculée pour que la vitesse de circulation de l’huile soit l’ordre de I m/s
• Un filtre traversé par l’huile circulante. Il arrête les impuretés dans une couche de feutre placée dans une enveloppe métallique. Il se situe à l’extérieur du moteur et est facilement remplaçable;
• Un manomètre ou d’une lampe témoin relié à un capteur, placé sur le tableau de bord, le manomètre ou la lampe servent à contrôler la pression de l’huile.

V- FONCTIONNEMENT

L’huile contenue dans le carter est aspirée par la pompe volumétrique puis refoulée dans le circuit en passant par le filtre.
Le circuit intérieur assure la lubrification des pièces en mouvement (articulations, pistons, engrenages et culbuteurs)
L’huile retombe ensuite dans le carter.
Circuit principal : graissage des paliers du vilebrequin, manivelles, têtes et pieds de bielles. Circuit secondaire : graissage des arbres à cames, culbuteurs et engrenages.

Circuit d’alimentation

1-ROLE

Lors du troisième temps du cycle moteur, le combustible est introduit dans le cylindre. C’est le ôle du circuit de combustible.

II – DESCRIPTION

Il se compose de quatre circuits
- aspiration,
- basse pression,
- haute pression,
- retour carburant,

Sur ces canalisations sont disposés divers organes
- le réservoir,
• le pré filtre,
- la pompe d’alimentation,
- le filtre principal,
- la pompe d’injection,
- les injecteurs.

III – FONCTIONNEMENT

3.1 - Le réservoir sert de stockage de combustible. Il possède aussi une mise à l’air.
3.2 - La crépine située en amont du circuit d’aspiration, elle joue le rôle d’un filtre grossier.
3.3 - Le pré filtre : placé sur le circuit d’aspiration, il se situe avant la pompe d’alimentation et retient les impuretés solides et l’eau qui se trouvent dans les combustibles. Il comporte une toile métallique à mailles fines, placée dans une cuve de verre.
3.4 - La pompe d’alimentation : placée sur le circuit basse pression, elle sert à aspirer et à faire circuler le combustible du réservoir à la pompe à injection. Elle peut être soit à membrane, soit à piston ; elle est entraînée par le moteur au moyen d’une came ou par un moteur électrique. Elle possède un système manuel de réamorçage.
3.5 - Le filtre principal: Il est place sur le circuit basse pression entre la pompe d’alimentation et la pompe d’injection. Il assure le filtrage définitif du combustible en arrêtant les impuretés de l’ordre du micron, II limite les à coups par suite du débit variable de la pompe d’alimentation.
Il maintient une pression de 300 g/cm2, grâce au clapet limiteur de pression.
Confectionné en métal, avec des éléments filtrants en papier ou feutre, il ne se nettoie pas ; il doit être changé chaque fois que cela est nécessaire (10 000 km environ).
3.6 - La pompe à Injection : elle constitue le début du circuit haute pression. Elle refoule le gas-oil sous une pression de 150 à 200 bars aux injecteurs suivant les besoins du moteur, en quantité identique dans chaque cylindre et dans un temps très court.
Elle fait varier la quantité de gas-oil refoulé suivant la charge du moteur et les variations de régime et module le moment de l’injection (avance à l’injection).
Ces pompes peuvent en lignes ou rotatives. La pompe à injection est entraînée par le moteur, par l’intermédiaire de pignons ou de courroies crantées.
3.7 - L’injecteur: il constitue la fin du circuit haute pression. Il reçoit le combustible sous pression venant de la pompe à injection.
IL introduit le combustible dans le cylindre et le pulvérise en un temps bien déterminé, à une pression élevée (80 à 150 bars). Sur certains moteurs, l’injecteur - pompe peut pulvériser à de très hautes pressions (plusieurs centaines de bars).
Le gas-oil non utilisé retourne soit à la pompe à injection ou au réservoir, par le circuit de retour.

Le système d’embrayage

Le système d’embrayage

1- DEFINITIONS
2-


L’embrayage permet l’accouplement et le désaccouplement progressif du mouvement de rotation du moteur vers les organes de transmissions, pour permettre le passage d’une vitesse. Le système le plus généralement employé est l’embrayage à friction fonctionnant à sec qui peut être de deux types:
• À plateau ou à disque unique,
• À disques multiples.

II – DESCRIPTION

L’embrayage se compose:
• d’un disque de friction;
• d’un mécanisme avec un plateau presseur, des ressorts, des doigts d’embrayage et d’une glace;
• d’une butée d’embrayage.

III – FONCTIONNEMENT













La pédale d’embrayage agit par l’intermédiaire de leviers qui annulent l’action des ressorts. Le disque, n’étant plus pressé, coulisse sur des cannelures et se sépare du volant moteur.
L’arbre primaire ne tournant plus, autorise le passage de la vitesse. En relâchant la pédale on rapproche à nouveau, par l’intermédiaire des ressorts, le plateau presseur du disque sur moteur.
La garde d’embrayage:
C’est la distance qui sépare la butée de la glace (embrayage au repos).

Boite de vitesses


I - DEFINITION

La boîte de vitesses est un organe multiplicateur de couple qui permet à un véhicule de se déplacer à des vitesses différentes à régime moteur constant. Elle permet aussi à ce véhicule de reculer sans avoir à inverser le sens de rotation du moteur et de laisser tourner le moteur, le véhicule étant à l’arrêt.

II - DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT

La boîte de vitesses est le plus souvent fixée au carter d’embrayage, lui-même boulonné sur le carter moteur.
Elle se compose de:
• Un arbre primaire qui porte le disque d’embrayage et transmet le mouvement du moteur à la boîte.
• Un arbre intermédiaire qui assure la démultiplication, sauf en prise directe, et qui permet le passage du mouvement de l’arbre primaire au secondaire. Cet arbre est constamment entraîné par l’arbre primaire.
• Un arbre secondaire, situé dans le prolongement de l’arbre primaire qui transmet le mouvement vers l’essuie pont puis vers les roues;
• Plusieurs pignons de diamètres différents disposés sur chaque arbre,
• Un arbre qui reçoit le pignon inverseur et permet la marche arrière.
Les pignons de l’arbre secondaire sont appelés “baladeurs “. Ils peuvent être déplacés par coulissement grâce à des fourchettes mais ils restent solidaires de l’arbre en rotation au moyen de cannelures. Un système de crabotage assure une liaison entre l’arbre primaire et secondaire. Les engrenages de la boîte n’interviennent plus.

3.1 – Description

Les pneumatiques

Les pneumatiques

1-ROLE

Le pneumatique, dernier organe de la chaîne cinématique, est le seul élément du véhicule en contact avec le sol, Il doit remplir plusieurs fonctions
• supporter les charges,
• permettre les mouvements d’accélération et de freinage;
• amortir les chocs, absorber les aspérités du sol (confort de conduite);
• procurer au véhicule une tenue de route satisfaisante.
Pour remplir ces fonctions, le pneumatique doit être à la fois souple et solide, résistant et adhérent.

Il - COMPOSITION D’UN ENSEMBLE PNEUMATIQUE

2.1 - Composition d’un pneumatique





• la carcasse,
• la bande de roulement,
• le flanc,
• le bourrelet.




2.1.1 - La carcasse

Partie d’un pneumatique, composée de fils d’acier, Nylon ou textile noyés dans la gomme, constituant les plis.

2.1.2 - La bande de roulement

Mélange de gomme rendue moins sensible à l’abrasion de la route par l’amélioration, du point de vue chimique, de ses constituants.
Le dessin de la bande de roulement est adapté au pneumatique, l’adjonction de crampons permet une meilleure adhérence au sol instable.

2.1.3- Les flancs

La gomme des flancs prolonge la bande de roulement sur les côtés de l’enveloppe. L’épaisseur relativement mince protège cependant les flancs de la carcasse des contacts accidentels avec le sol (ils peuvent être renforcés par un apport de gomme supplémentaire).

2.1.4 - Le bourrelet

Permet à l’enveloppe d’être solidaire de la jante. La tringle qui passe dans le bourrelet est un anneau en câble d’acier. Les nappes de fils de la carcasse sont retournées sur la tringle.

Freinage












Fonctionnement











En appuyant avec le pied droit sur la Pédale du milieu, je pousse un piston dans 2 un Maître-cylindre contenant un liquide spécial dans un réservoir.
•le frein principal agit sur les 4 roues.
Frein à disque
La pression du liquide de freins, les pistons vont pousser 2 des plaquettes sur3
Disque de frein solidaire de la roue. Sous la pression du liquide de freins, L les pistons vont écarter 2 des mâchoires qui Viennent frotter sur 3 un tambour, solidaire de la roue.
• Frein à tambour
Sous la pression du liquide de freins, 1 les pistons vont écarter 2 des mâchoires qui viennent frotter sur 3 un tambour, solidaire de la roue.
FREIN DE PARCAGE OU “A MAIN”










On rôle est de maintenir le véhicule à l’arrêt durant mon absence, Il n’agit que sur les 2 roues ‘un même essieu (l’arrière en général). Son fonctionnement est le plus souvent assuré par es câbles. En cas de défaillance du frein principal, il peut être utilisé comme frein de secours, n maintenant le bouton de déverrouillage enfoncé.