Objectifs du cours. Pré requis. A3)- Déroulement détaillé des 4 temps d un moteur à allumage commandé
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- Anaïs Blanchard
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1 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 1 / 5 LES DIFFERENTS TEMPS D UN CYCLE Objectifs du cours Rendre l élève capable de : - Décrire les quatre phases du cycle d un moteur à quatre temps - Expliquer les différents retards et avances d ouverture et de fermeture de soupapes Pré requis - La constitution d un moteur à quatre temps - Les différentes caractéristiques dimensionnelles du moteur vues dans le cours précédent A3)- Déroulement détaillé des 4 temps d un moteur à allumage commandé 1 er temps : ADMISSION - Au début du cycle, le piston est au P.M.H - L ouverture de la soupape d admission a débuté avant l arrivée du piston au P.M.H avance ouverture admission ou A.O.A - La soupape d échappement finira sa phase fermeture pendant la course descendante du piston retard fermeture échappement ou R.F.E - A ce moment particulier du cycle, les deux soupapes sont simultanément ouvertes : on dit qu il y a croisement des soupapes.
2 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 2 / 5 - Le piston est parti du P.M.H et a accéléré jusqu'à mi-course - La soupape d admission a continué sa phase «ouverture» - La descente du piston a générée une chute de pression dans le cylindre - La différence de pression entre le cylindre et la tubulure d admission provoque un transvasement du mélange air + vapeur d essence présent dans la tubulure. - La colonne gazeuse présente dans la tubulure d admission s est progressivement mise en mouvement et a acquis de la vitesse. - A mis course, le piston est à sa vitesse maximale. 2 ème temps : COMPRESSION - Le piston a ralenti jusqu au point mort bas ( vitesse nulle ). - La soupape d admission est en train de se refermer, mais la fin de sa phase fermeture aura lieu après le passage du piston par la P.M.B ( retard fermeture admission ou R.F.A ) - Grâce à l énergie cinétique acquise par la colonne de gaz frais dans la tubulure d admission, le remplissage du cylindre continue par la section de passage encore libre au niveau de la soupape d admission.
3 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 3 / 5 - Le processus d admission par une section de passage variable et avec une vitesse de piston variable a généré des mouvements désordonnés au sein de la charge (turbulences) - Le piston a entamé sa course ascendante en accélérant. - La soupape d admission est fermée, ainsi que celle d échappement. - Une masse de gaz ( la charge) est enfermée dans un volume qui décroît avec la remontée du piston. - La pression et la température de la charge augmentent. - Les turbulences s accroissent dans le cylindre, favorisant le brassage de l air et des molécules de carburant. - 2 types de mouvement turbulent se combinent : swirl tumble 3 ème temps : COMBUSTION DETENTE - Le piston est presque parvenu au P.M.H, sa vitesse est faible. - Comme le processus de combustion n est pas instantané, il est nécessaire de l initier avant le P.M.H : c est l avance à l allumage ( A.A ) - Le dispositif d allumage déclenche donc une étincelle entre les électrodes de la bougie d allumage quelques degrés vilebrequin avant le P.M.H - Les molécules de gaz à proximité de l arc s enflamment, et un front de flamme commence à se propager à travers la charge comprimée
4 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 4 / 5 - Pendant ce temps, l injecteur débite du carburant pulvérisé dans la chapelle d admission pour préparer le mélange nécessaire au prochain cycle. - Le front de flamme se propage à travers la charge, faisant croître pression et température dans la chambre de combustion. - La pression et la température de la partie de la charge que le front de flamme n a pas encore atteint augmentent, mais sans en provoquer l auto-inflammation. - L action de la pression sur la surface du piston produit une force motrice transmise au maneton du vilebrequin par l intermédiaire de la bielle. - Le piston ayant parcouru une faible partie de sa course, la pression atteint à ce moment sa valeur maximale. - Le piston est arrivé à vitesse maxi. Le processus de combustion ( réactions chimiques ) continue mais la pression dans le cylindre à chuté car le volume contenant les gaz augmente ( détente ). - Cette détente continue à produire un travail moteur. - Une partie de la chaleur dégagée par la combustion va transiter à travers les parois ( cylindre, piston, culasse) - Certaines réactions chimiques de combustion n auront pas le temps de s effectuer complètement pendant la phase détente ( 1/100 ème de seconde à 3000 tr/mn ), surtout pour les gaz confinés à proximité des parois.
5 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 5 / 5 4 ème temps : ECHAPPEMENT - La soupape d échappement a commencé sa phase d ouverture sous l impulsion de la came d échappement avant le P.M.B du piston ( A.O.E ) - La détente est alors terminée, la pression chute brusquement dans le cylindre et une onde de pression se propage dans la tubulure d échappement. - Le piston entame ensuite une course ascendante, chassant les gaz brûlés dans la tubulure d échappement par la section de passage libérée par la soupape d échappement. - Les pertes de charge au niveau de la section de passage des gaz (dépendants du diamètre et de la levée de la soupape ), ainsi que dans le dispositif d échappement ( pot, conduits ), plus l inertie de la masse des gaz brûlés, produisent une contre - pression sur le piston. - A peu prés à mis course du piston, la soupape d échappement est ouverte au maximum. - La sonde de richesse réagit selon la composition des gaz brûlés, ce qui peut modifier le signal électrique qu elle communique au calculateur. - Les gaz brûlés traversent ensuite l élément catalytique du dispositif d échappement. Un certain nombre de réactions chimiques s y déroulent, modifiant la composition chimique des gaz rejetés. - Lorsque le piston arrive au P.M.H, la soupape d échappement n est pas encore fermée ( elle est seulement en train de se refermer ) afin de profiter de l inertie de la colonne de gaz brûlés pour «siphonner» au mieux les gaz brûlés dans le volume mort.
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