METROLOGIE APPLIQUEE AU MOTEUR

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1 METROLOGIE APPLIQUEE AU MOTEUR FORMATEUR : MOUNIR FRIJA ASSISTANT UNIVERSITAIRE G.MECANIQUE 1

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3 THERMINOLOGIE DE LA SCIENCE DE LA METROLOGIE 3

4 LA METROLOGIE La métrologie est l'ensemble des moyens techniques utilisés pour le contrôle des spécifications dimensionnelles des pièces mécaniques et des paramètres physiques (Pression, Température, Compression moteur etc.). 4

5 LE CONTÔLE En mécanique automobile, la métrologie s'intéresse : - au contrôle des organes mécaniques pouvant subir une usure ou une déformation due au fonctionnement (ex: frottement cylindre/piston, Écartement des bougies, plaquettes de frein, coussinet de vilebrequin, les axes des têtes de bielle). 5

6 LE CONTÔLE La technique de contrôle nous permet donc de constater si la pièce correspond aux exigences demandées. 6

7 PHASES DE CONTRÔLE Il existe 2 phases de contrôle: - Le contrôle subjectif: Évaluation sans appareil, par le toucher, visuel - Le contrôle objectif: Évaluation par mensuration ou par calibrage C est par le contrôle que l on peut constater si la pièce correspond aux exigences demandées 7

8 CONDITIONS D'EXÉCUTION - Les conditions d exécution sont : Température ambiante de la pièce à instruments de mesures voisine de 20 Pièce à contrôler propre contrôler et des - La grande précision des appareils de mesures impose : Manipulation soignée (pas de choc) Un entretien régulier et approprié Un rangement systématique après utilisation. Étalonnage périodiques 8

9 TYPES DE MESURES par mesure directe : calibre à coulisse, micromètre par comparaison : comparateur, cale étalon par calibrage : jauges de tolérances maxi et mini, calibres à mâchoires 9

10 Incertitude de mesure 10

11 DIAGRAMME CAUSES EFFETS: Incertitude de mesure Méthode Appareil de Mesure Produit à Mesurer Choix de méthode Résolution Température Nbr de mesure Température Défaut géométrique Choix de l appareil Date dernier Étalonnage Traces de choc CAUSES Incertitude de Mesure formation Expérience Température Vibrations SITUATION = EFFET Vue Poussière Opérateur Environnement Famille des causes Nature des causes 11

12 ETALONNAGE Il est fait avec des gens professionnels et agrées par le BNM en utilisant des instruments spéciaux (des étalons ). 12

13 DIFFERENTES MESURES EN MECANIQUE AUTOMOBILE 13

14 ALESAGE L' alésage correspond au diamètre intérieur du cylindre (ou de la chemise). on donne souvent sa valeur associés à la course du piston pour connaître le volume de la cylindrée. Alésage 14

15 Course Distance entre la position haute du piston PMH et sa position basse PMB. Elle est souvent associée à l' alésage pour déterminer la cylindrée. 15

16 Cylindrée Volume de la chambre de combustion. Elle dépend donc de l' alésage et de la course. Cylindrée unitaire 2 π d Alésage = C 4 Course On a : V est généralement exprimé en cm3 avec d (Diamètre) et c (Course) en cm3. On exprime également les cylindrées en litre (1litre = 1000 cm3). Dans le cas où le moteur a plusieurs cylindres, on multiplie la cylindrée unitaire par le nombre de cylindres pour obtenir la cylindrée totale. Cylindrée Moteur 4Cylindres = Cylindréeunitaire 4 16

17 CHAMBRE DE COMBUSTION Chambre de combustion de Volume v Course 17

18 Rapport volumétrique (ou Taux de compression) Si l on appelle V la cylindrée et v le volume de la chambre de combustion, on a un volume maximum (V+v) lorsque le piston est au PMB et un volume minimum (v) lorsque le piston est au PMH. On appelle taux de compression le rapport R : R = (V + v) / v Le taux de compression a une influence capitale sur le fonctionnement du moteur. 18

19 Rapport volumétrique (ou Taux de compression) TAUX DE COMPRESSION : T = (V+v) / v V = Volume du cylindre, piston en P.M.B v = volume du cylindre, piston en P.M.H 19

20 Rapport volumétrique (ou Taux de compression) De nombreux paramètres empêchent cependant de relever le taux de compression au-delà de certaines limites : La température : selon la relation qui lie entres autres la pression et le volume d un gaz, plus le taux de compression sera élevé, plus les températures régnant dans la chambre de combustion seront importantes. La pollution : parallèlement a l élévation de température, un taux de compression élevé pénalise l extension du front de flamme dans la chambre lors de la combustion, ce qui a pour effet d augmenter sensiblement la productions de gazs imbrûlés nocifs (oxyde d azote notamment) La résistance mécanique : à pression élevée, contraintes mécaniques élevées. Au-delà d un certain taux de compression, les alliages aluminium des moteurs actuels peuvent avouer leurs limites et présenter des problèmes de fiabilité. Le taux de compression d une voiture actuelle se situe généralement entre 8,5 et 12/1 pour un moteur atmosphérique, entre 7 et 10 pour un moteur suralimenté et entre 18 et 25 pour un diesel. Ces disparités tiennent d une part au carburant (et à ces caractéristique de détonation) et d autre part à la pression à laquelle les gazs pénètrent dans la chambre de combustion (plus élevée que la normale dans le cas d un moteur suralimenté) 20

21 LES APPAREILS DE MESURE 21

22 LES APPAREILS DE MESURE Règles et cales étalons, Calibre à coulisse, Pied de profondeur, micromètre ou palmer, jauge, tampons, calibres à mâchoires, bagues, comparateurs. 22

23 REGLES ET CALES ETALONS 23

24 REGLES REGLETTES- METRES Les règles graduées : avec une graduation étalonnée uniformément permettant une lecture directe de la mesure. Les réglettes en acier à ressort mince et dur : avec une graduation de 0.5 mm ou 1mm et une longueur de 300 mm ou 500 mm Les règles de travail graduées : en acier non-durci, à graduation définies par leur but d utilisation Les mètres à rouleau en lin, en plastique ou en acier : pour des mesures de longueurs courbes, utilisés pour des mesures approximatives Les mètres pliants en métal, en bois ou en plastique 24

25 CALES ETLONS Les cales étalons: de section rectangulaire ou circulaire en acier ou en métal dur, utilisés pour contrôler ou étalonner des calibres ou des instruments de mesure 25

26 Pied à Coulisse 26

27 PIED A COULISSE 27

28 PIED A COULISSE Le Vernier au 1/10 Précision du 1/10 = 0.1 mm Le Vernier au 1/20 Précision du 1/20 = 0.05 mm Le Vernier au 1/50 Précision du 1/50è = 0.02 mm 28

29 PIED A COULISSE 29

30 MÉTHODE GÉNÉRALE DE LECTURE 1 Lire le nombre entier de mm, à gauche du zéro du vernier. 2 Localiser la graduation du vernier (une seule possible) qui coïncide avec une graduation quelconque de la règle 3 Ajouter les millimètres, les 1/10è, 1/20è ou 1/50è, selon les cas, pour obtenir la mesure exacte. 30

31 MÉTHODE GÉNÉRALE DE LECTURE 31

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34 EXEMPLES D APPLICATION Mesure de l'épaisseur des disques de freins 34

35 EXEMPLES D APPLICATION Mesure de l'épaisseur des plaquettes 35

36 EXEMPLES D APPLICATION Vérification des dimensions du bloc Moteur 36

37 Pied de profondeur 37

38 LE PIED DE PROFONDEUR La lecture du pied de profondeur est identique à la lecture du pied à coulisse. 38

39 EXEMPLES D APPLICATION Le pied de profondeur permet de mesurer une distance séparant deux surfaces parallèles. 39

40 MICROMETRE 40

41 MICROMETRE OU PALMER 41

42 PRÉCISION DE MESURE Le micromètre est un instrument beaucoup plus précis que le pied à coulisse. Grâce à la touche mobile à vis micrométrique au pas de 0,5 mm, la précision de lecture est de 1/100è de mm. D'autre part : - Les erreurs résultant de l'inégalité de pression de l'appareil sur les pièces à mesurer se trouvent éliminées par le système de friction. - Les déformations de l'appareil sont négligeables, le corps pouvant avoir une section suffisante pour rendre toute flexion impossible. - Les incertitudes de lecture sont très faibles, puisqu'une variation de cote de 1/100è de mm nécessite la rotation de la douille de la valeur d'une division, équivalent environ à 1 mm en longueur développée. 42

43 PRINCIPE DE LA LECTURE VIS au PAS de 0,5 mm Le tambour est gradué en 50 parties égales. Chaque partie représente une lecture de 1/100è de mm. Il faut donc tourner le tambour de 2 tours pour que la touche mobile se déplace de 1 mm. De 1 à 49 centièmes, la lecture est directe. de 51 à 99 centièmes, il aura fallu ajouter 1 demi millimètre visible sur le manchon pour obtenir la valeur exacte. Nous voyons donc que la lecture au micromètre présente une particularité demandant une certaine attention pour ne pas commettre d'erreur. 43

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46 EXEMPLES D APPLICATION Mesure du diamètre de palier d'arbre à cames 46

47 EXEMPLES D APPLICATION Mesure du diamètre du tourillon de vilebrequin. 47

48 Le micromètre de profondeur Le principe de mesure est identique à celui du pied de profondeur. Le principe de lecture est identique à celui du micromètre. 48

49 Le micromètre d'alésage Le principe de lecture est identique à celui du micromètre. 49

50 COMPARATEUR 50

51 LE COMPARATEUR Les comparateurs ou amplificateurs enregistrent les différences de cotes entre les différents points d'une pièce ou entre les pièces à mesurer et les étalons (pièces types ou combinaison de cales). La précision et la sensibilité de ces appareils dépend pour beaucoup de la constance et du peu d'intensité de la pression qu'exerce leur touche mobile sur la pièce à mesurer. Nous nous limiterons au comparateur à amplification mécanique. 51

52 LE COMPARATEUR 52

53 FIXATION DU COMPARATEUR 53

54 EXEMPLES D APPLICATION Comparateur monté sur support. 54

55 EXEMPLES D APPLICATION Mesure du dépassement des chemises 55

56 EXEMPLES D APPLICATION Contrôle du jeu latéral de vilebrequin 56

57 LES VERIFICATEURS A TOLERANCE 57

58 LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE Les vérificateurs à tolérance sont employés pour s'assurer que les cotes des pièces exécutées sont bien comprises entre les tolérances prévues sur le dessin. Ils ne doivent pas être utilisés en cours de fabrication, car l'ouvrier travaillerait en aveugle, ne sachant jamais quelle profondeur de passe il faut prendre pour terminer le travail. Principe de vérification : La pièce "entre" ou "n'entre pas" 58

59 LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE 59

60 LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE 60

61 LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE 61

62 LES JAUGES D EPAISSEUR 62

63 Les jauges d'épaisseur ou jeu de cales. Constituées de cales d'épaisseurs différentes, les jauges d'épaisseur permettent de régler des intervalles variables. En fonction des modèles, on trouvera des cales d'épaisseurs de 0,05 mm à 1 mm. 63

64 EXEMPLES D APPLICATION Contrôle de la planéité de la culasse 64

65 EXEMPLES D APPLICATION Calibrage de l'écartement des électrodes de bougies. 65

66 EXEMPLES D APPLICATION Réglage du jeu aux soupapes 66

67 AUTRES OPERATIONS METROLOGIQUES (données à titre indicatif) 67

68 Banc dynamique K&C Étude de mouvement des roues pendant les monoeuvres Usine pilote Contrôle dimensionnel de chaque composant, sous ensemble et du véhicule assemblé contre les données CAO 68

69 Production de tôlerie Contrôle d éléments géométriques (les troues, les boutonnières) Production de transmission Contrôle des tolérances dimensionnelles et de forme du l ensemble bloc moteur (Planéité de la culasse, cylindricité de l alésage) 69

70 Production des pièces Contrôle des spécifications dimensionnelles des éléments de carrosserie par un MMT laser (Composants automobiles, partie de suspension, jantes, pare chocs) Contrôle total du véhicule Inspection dimensionnelle à la fin de la chaîne de production (longueur, largeur, hauteur, contrôle total) 70

71 Contrôle d épaisseur des revêtements (couche peinture, couche de chrome) homogénéité du traitement 71

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73 Contrôle avec MMT (Contrôle des spécifications dimensionnelles de la cage d une boite vitesse) 73

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