1.1 CATÉGORIES DE MOTEURS À COMBUSTION

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1 ;aeslgjh jgbjgbjg ;aeslgjhlk bjgbjgb ;aeslgj sghhhf hhfhhj gbjgbj bsghh hfhh ;aeslgjhlkj jgbbsghh hjkoop;y koop;y op;y hfhhjko op;y ;aeslgj jgbjgbbs gbjgbjgbbsghh hhfhhjkoop hjkoop;y ;y ;aes hlkjgbj bbsghh hjkoop;y dpi ;aeslgj jgbjgbj bbsghhhf dpi hhjkoop;y CHAPITRE 1 Introduction Les années 80 ouvrirent l ère de l économie de carburant et du contrôle de la pollution. Les constructeurs furent alors obligés de fabriquer des automobiles à la fois performantes, à la consommation d essence réduite et respectueuses des normes gouvernementales antipollution. Pour ce faire, les constructeurs ont réduit le poids des véhicules en employant des matériaux nouveaux. Ils ont amélioré l aérodynamisme des véhicules et modifié le dessin des carrosseries de façon à diminuer le coefficient de pénétration dans l air (Cx). Enfin, ils ont remplacé le vieux carburateur par un système d injection d essence contrôlé par ordinateur. Les fabricants ont redessiné les moteurs de façon à ce que leur volume permette d abaisser le capot. Dans ce chapitre, vous apprendrez à différencier et à classifier les différents types de moteurs que l on trouve dans le domaine de l automobile. En effet, les moteurs ne sont pas tous fabriqués selon les mêmes critères. Vous verrez également les principaux composants des moteurs à combustion. ;aeslgjhlkjg gbjgbbsgh fhhj koop;y ;aeslgjhlkj 1.1 CATÉGORIES DE MOTEURS À COMBUSTION Le moteur à combustion interne utilisé dans l industrie automobile (figure 1.1) a pour particularité que la combustion du mélange air-essence se fait à l intérieur de la chambre de combustion et du cylindre. Figure 1.1 Moteur à combustion interne (Honda) 1.2 Mécanique automobile Module 7

2 CHAPITRE 1 Le moteur à combustion externe présente pour sa part une grande différence avec le moteur à combustion interne, puisque la combustion se fait à l extérieur du moteur. On peut donner comme exemple un moteur à vapeur (figure 1.2). Une source externe chauffe l eau de la bouilloire et la vapeur obtenue est dirigée vers le dessus du piston pour le déplacer. Figure 1.2 Moteur à combustion externe (Ford) CLASSIFICATION DES MOTEURS Les moteurs à combustion interne peuvent être classés selon différents critères. Vous verrez ici cinq façons de le faire. 1. Par le type de cycle : Un cycle est un ensemble de phases successives qui permettent la transformation de l énergie. On distingue les phases suivantes : l admission, la compression, la combustion et l échappement. Voici quelques exemples de cycles. A Le cycle à quatre temps est utilisé dans les moteurs d automobiles, de camions, de tracteurs, de chasse-neige, de tondeuses, de moteurs marins, etc. Ces moteurs réalisent les quatre phases en quatre courses du piston (figure 1.3). B Le cycle à deux temps est utilisé dans les moteurs de motoneiges, de tondeuses, de motocyclettes et de hors-bord. Ces moteurs réalisent également les quatre phases, mais en deux courses du piston (figure 1.4). Figure 1.3 Moteur à quatre temps (Chrysler) Figure 1.4 Moteur à deux temps Module 7 Mécanique automobile 1.3

3 CHAPITRE 1 C Le cycle Wankle, utilisé par Mazda, est aussi appelé moteur rotatif (figure 1.5). Il réalise les quatre phases en un tour du rotor. Figure 1.5 Moteur Wankle (rotatif) D Le cycle à turbine, utilisé dans les moteurs d avions, ne ressemble pas du tout à un moteur d automobile. Ce moteur est composé d une roue mobile sur laquelle est appliquée l énergie d un fluide moteur (figure 1.6). E Le cycle Miller repose sur le cycle à quatre temps. Au moment où le piston descend, il n aspire que de l air. Lors de la compression, on laisse échapper un peu d air du cylindre en commandant l ouverture des soupapes d admission par l entremise d un dispositif de contrôle pour abaisser le taux de compression du moteur. Par la suite, l injecteur injecte le carburant très rapidement dans le cylindre. Lorsque le piston arrive à la hauteur de l injecteur, l injection est terminée. Ce principe permet une économie d essence, une réduction importante de la pollution et une augmentation de la puissance du moteur. Figure 1.6 Moteur à turbine 1.4 Mécanique automobile Module 7

4 CHAPITRE 1 2. Par le nombre de cylindres : On peut trouver des moteurs à un cylindre dans des chasseneige, des moteurs à deux cylindres dans des hors-bord, des moteurs à trois, quatre, cinq, six, huit, dix, douze et seize cylindres dans des véhicules automobiles, des camions légers ou des véhicules de compétition. 3. Par le type de bloc-cylindres : Lorsqu on ouvre le capot d un véhicule automobile, on découvre que la majeure partie de l espace disponible est occupée par le moteur, disposé soit transversalement, soit longitudinalement (figure 1.7). Le moteur monté longitudinalement est habituellement installé dans des véhicules à propulsion, tandis que celui qui est monté transversalement se trouve habituellement dans des véhicules à traction. Figure 1.7 Deux dispositions d un moteur sous le capot Transversal Longitudinal La disposition transversale augmente l efficacité Avant du véhicule mécanique de la transmission de la puissance du moteur aux roues motrices. On peut cependant trouver des véhicules à traction dont le moteur est monté longitudinalement, comme c est le cas de la Renault 5, de la Audi, etc. Construction des blocs-cylindres Le bloc-cylindres (figure 1.8) est un bâti de fonte ou d aluminium dans lequel sont alésés ou rapportés des cylindres et des paliers-supports du vilebrequin. Des canalisations de graissage sont percées afin de permettre le passage de l huile vers les différentes pièces mobiles du moteur. Des passages autour des cylindres permettent la circulation du liquide de refroidissement. On trouve également le numéro d identification du moteur gravé sur une surface du bloc-cylindres. La localisation du numéro d identification s effectue à l aide du manuel du fabricant. Figure 1.8 Vue d un bloc-cylindres (Chrysler) L emploi de l aluminium pour la fabrication de bloc-cylindres est très répandu. Ce métal est beaucoup plus léger que la fonte et possède une meilleure conductibilité thermique. Cependant, comme l aluminium est un métal mou, les parois des cylindres pourraient s user très rapidement. Pour contrer cette usure, la construction d un bloc-cylindres en aluminium est différente. Les bloccylindres en aluminium doivent donc être construits de l une ou l autre des manières suivantes. Dans le premier cas, le bloc-cylindres est pourvu de cylindres rapportés en fonte, appelés chemises, qui peuvent être montés lors du coulage du bloc ou plus tard. L autre méthode consiste à durcir les parois des cylindres en aluminium par un procédé électrochimique ou par mordançage. Ce procédé s effectue sur des parois de cylindres imprégnés de silicone. Il consiste à retirer une mince couche d aluminium, après le coulage, par décapage aux acides. Ce traitement laisse des cristaux de silicone en tant que surface réelle des cylindres. La silicone, extrêmement dure, optimise la lubrification en raison de la rétention d huile dans les minuscules «vallées» autour des cristaux de silicone. Module 7 Mécanique automobile 1.5

5 CHAPITRE 1 Formes des blocs-cylindres Si vous y regardez de près, vous pouvez vous rendre compte que le moteur peut présenter plusieurs formes (figure 1.9). La conception varie considérablement d un moteur à l autre, que ce soit par la hauteur, la largeur ou la longueur. Figure 1.9 Formes de blocs-cylindres Moteur en ligne Moteur en V Moteur à cylindres opposés à plat (boxer) Le bloc-cylindres en ligne (figure 1.10) a des cylindres alignés les uns à la suite des autres. Ce type de bloc compte habituellement de deux à six cylindres. Le bloc à six cylindres tend à disparaître parce que sa longueur ne permet plus de l insérer sous le capot des véhicules modernes. On le trouve dans certains camions légers. La longueur de ce type de moteur favorise la flexion et la torsion du vilebrequin et du bloccylindres. Figure 1.10 Bloc-cylindres en ligne (Chrysler) La numérotation des cylindres s effectue habituellement à partir de l avant du moteur. Lorsque le moteur est monté longitudinalement, le cylindre n o 1 est celui qui est à l avant du véhicule. Cependant, dans le cas d un moteur monté transversalement, le cylindre n o 1 peut aussi bien être le premier à gauche qu à droite. Habituellement, le cylindre n o 1 est celui qui est opposé à la boîte de vitesses. 1.6 Mécanique automobile Module 7

6 CHAPITRE 1 Le bloc-cylindres en V (figure 1.11) comporte deux rangées de cylindres disposées entre 60 et 90º. Cet agencement réduit le volume du bloccylindres; la hauteur du moteur s en trouve diminuée, ce qui permet de profiler davantage le capot. L emploi de deux bielles sur un même maneton de vilebrequin diminue la longueur du moteur, ce qui permet le montage transversal du moteur dans les véhicules à traction. Figure 1.11 Bloc-cylindres en V (Chrysler) Comme le moteur en V est plus court, il est plus robuste. Cette robustesse permet d augmenter le rapport de compression, la pression de combustion et le régime du moteur parce que la flexion du vilebrequin et du bloc-cylindres est moins à craindre. La numérotation des cylindres autres que le cylindre n o 1 varie grandement d un moteur à l autre, influençant par le fait même l ordre d allumage. La consultation du manuel du fabricant s impose pour déterminer le numéro des cylindres. Le bloc-cylindres opposé (boxer) se compose de deux rangées de cylindres opposées l une par rapport à l autre. Cet agencement donne donc un moteur au profil extrêmement bas. Cela permet un dessin surbaissé du capot, une dimension réduite du compartiment moteur et l abaissement du centre de gravité. Ce type de moteur était utilisé par Volkswagen dans ses modèles «Beetle». Subaru l utilise encore aujourd hui. On doit consulter le manuel du fabricant pour connaître la numérotation des cylindres. Il existe d autres types de blocs-cylindres (figure 1.12). On trouve des moteurs ayant jusqu à seize cylindres qui peuvent être disposés de différentes façons : en V, en opposition horizontale, à trois rangées en W ou à quatre rangées en X. Les moteurs en W et en X sont réservés à des usages industriels. Les cylindres d un moteur radial rayonnent d un centre comme les rayons d une roue. Toutes les bielles sont attachées à un seul maneton du vilebrequin. Ce moteur a un nombre impair de cylindres. On ne l emploie qu en aéronautique. Figure 1.12 Autres types de blocs-cylindres 4 cylindres en ligne 6 cylindres en ligne 6 cylindres en V 8 cylindres en V 4 cylindres opposés à plat 6 cylindres opposés à plat Module 7 Mécanique automobile 1.7

7 CHAPITRE 1 4. Par la position des soupapes : Les soupapes peuvent être situées dans le bloc-cylindres (figure 1.13). Ce type d arrangement a été abandonné, car il ne permettait pas d avoir un moteur performant. Les soupapes peuvent également se trouver dans la culasse (figure 1.14), ce qui permet d obtenir un meilleur rendement du moteur. Figure 1.13 Soupapes dans le bloc-cylindres Figure 1.14 Soupapes dans la culasse 5. Par la position de l arbre à cames : L arbre à cames peut être situé dans le bloc-cylindres (figure 1.15). Cet arrangement sert de moins en moins dans le domaine de l automobile car il ne permet pas d obtenir un bon rendement. Par contre, on le trouve dans les petits moteurs, tels les moteurs de chasse-neige. L arbre à cames peut également être situé sur la culasse. On l appelle alors arbre à cames en tête (figure 1.16). Cet arrangement permet d éliminer l utilisation des tiges de poussoirs. Figure 1.15 Arbre à cames dans le bloc-cylindres (Ford) Figure 1.16 Arbre à cames sur la culasse ou arbre à cames en tête (Ford) Culbuteur Arbre à cames Tige de culbuteur (tige de poussoir) Arbre à cames Chaîne de distribution Vilebrequin 1.8 Mécanique automobile Module 7