Chapitre 3 Chaine cinématique principale et auxiliaires fonctionnels 1. MOTEUR À 4 TEMPS Un moteur à 4 temps est un moteur à pistons qui nécessite de faire deux tours complets pour revenir au point de départ. Le moteur a été inventé par Nicolaus Otto en 1876, c est pourquoi on parle parfois aussi de moteur Otto. On parle plus généralement de moteur à 4 temps car : le processus de travail se déroule en 4 mouvements du piston ; un mélange air-carburant est introduit dans le cylindre au cours de l une de ces phases. 1.2. Représentation schématique d un moteur à 4 temps 1.3. Fonctionnement
En partant d un cylindre vide et du piston en position haute, les quatre temps sont : 1. temps d admission 2. temps de compression 3. temps de travail 4. temps d échappement Le carburant est consumé au fil d une série d explosions régulées de façon très précise. Suite aux explosions à l intérieur des cylindres, les pistons sont repoussés vers le bas. Ceci fait tourner le vilebrequin qui transmet en partie la puissance du moteur à un arbre à cames. L arbre à cames régule l ouverture des soupapes. Ainsi chaque explosion peut-elle avoir lieu à un moment précis. 1.4. Le moteur à 4 temps en action Chaque piston répète un mouvement en 4 phases ou courses : 1 er temps Le 1 er temps est le temps d admission : le piston descend tandis qu un mélange d air et de carburant est introduit dans le cylindre. Dans cette phase, le piston passe du PMH (point mort haut) au PMB (point mort bas). Du fait de l augmentation de volume dans le cylindre, la pression diminue dans l espace au-dessus du piston. Il se développe ainsi une différence de pression entre l air extérieur et l intérieur du cylindre. De ce fait, un mélange air-carburant peut s introduire dans l intérieur du cylindre. La formation du mélange commence avant la soupape d admission. Le 2 ème temps est le temps de compression : la soupape d admission se ferme, le piston remonte et comprime le mélange. Pendant le temps de compression, les deux soupapes (admission et échappement) sont fermées. Le piston passe du PMB au PMH. Le mélange au-dessus du piston est à présent comprimé. Ceci entraîne une augmentation de la pression et de la température du mélange.
2 ème temps 3 ème temps a 3 ème temps b Le 3ème temps est le temps de travail : une étincelle (sur les moteurs à essence) ou la chaleur produite par la compression (sur les moteurs Diesel) enflamme le mélange. L explosion repousse le piston vers le bas, ce qui entraîne le vilebrequin. Le 4 ème temps est le temps d échappement : la soupape d échappement s ouvre, le piston remonte du PMB au PMH et expulse les gaz brûlés hors du cylindre via la soupape d échappement ouverte. Quand le piston a atteint sa position haute, un nouveau temps d admission commence et le cycle se répète. 4 ème temps 2. MOTEUR À 2 TEMPS Un moteur à 2 temps est un moteur à pistons (de type moteur à combustion) qui délivre de la puissance à chaque descente des pistons dans les cylindres.
2.1. Représentation schématique d un moteur à 2 temps 1. cylindre 2. piston 3. bougie 4. vilebrequin 5. bielle 6. lumière d admission 7. lumière d échappement 8. lumière de balayage 2.2. Fonctionnement Le fonctionnement d un moteur à 2 temps repose sur le même principe que le moteur à 4 temps mais le processus est différent. Au lieu des quatre phases, le moteur à 2 temps ne compte que deux phases tout en produisant le même effet que le moteur à 4 temps. Le moteur à 2 temps effectue uniquement un temps de travail et un temps de compression. Le moteur à 2 temps n a pas de soupapes mais une lumière d échappement. L admission d air frais s effectue grâce à des lumières de balayage dans le bas de la chemise de cylindre, qui sont en communication avec le carburateur. Quand le piston se trouve dans la partie haute du cylindre et se déplace vers le bas, la lumière d échappement va à un moment donné se dégager et les lumières de balayage seront ouvertes par le piston lui-même. L essence est aspirée en continu. En général, les moteurs à 2 temps sont plus puissants que les moteurs à 4 temps parce qu avec le même nombre de cylindres, ils produisent deux fois plus de combustion à un régime donné. 1. Point mort haut (Allumage) Au point mort haut (PMH), le mélange comprimé est allumé par l étincelle de la bougie. Le front de flamme de l explosion remplit la culasse d une forte pression et d une forte chaleur, ce qui repousse le piston vers le bas. Sous le piston, le volume de la chambre de vilebrequin est à son maximum, ce qui permet de bien aspirer le mélange frais à travers la lumière d admission (en provenance du carburateur).
2. Temps de travail Quand le piston est poussé vers le bas par la dilatation des gaz de combustion, il atteint sa plus grande vitesse et peut transmettre une puissance optimale au vilebrequin. Sous le piston, la pression commence à monter du fait de la réduction de volume, l admission est obturée. 3. La lumière d échappement s ouvre Dès que le piston atteint la lumière d échappement ouverte, le mélange brûlé et chaud est refoulé vers l extérieur à travers l ouverture ainsi dégagée. De ce fait, la pression dans le cylindre diminue fortement. Sous le piston en revanche, la pression du mélange aspiré continue à augmenter. 4. Point mort bas Les gaz brûlés sont refoulés vers l extérieur à travers la Lumière d échappement par le mélange frais arrivant par la lumière de balayage. Le cylindre se remplit d un mélange frais (froid) d air et d essence. Le mélange frais contient aussi de l huile 2 temps, indispensable pour lubrifier le piston, le cylindre et les paliers du vilebrequin. 5. La lumière de balayage se ferme Sous l action du volant du vilebrequin, le piston remonte dans le cylindre et ferme la lumière de balayage. Les derniers résidus de mélange brûlé sont alors expulsés dans l échappement (avec un peu de mélange frais).
6. Temps de compression La lumière d échappement est à présent fermée et le mélange frais est comprimé par le piston qui remonte. Sous le piston, la pression diminue, ce qui provoque l aspiration du mélange délivré par le carburateur à travers l admission alors ouverte. 3. La chaine cinématique La chaine cinématique est l ensemble des éléments compris entre moteur et les roues qui permettent la transmission du mouvement de rotation du moteur 3.1. Constitution de chaine cinématique Quelque soit la disposition la disposition cinématique les éléments restent les mêmes : Moteur Embrayage
La boite à vitesse Le pont différentiel L arbre de transmission Les demi-arbres de roues A moteur http://www.fiches-auto.fr/sdoms/shiatsu/uploaded/descriptif-moteur2(1).jpg
http://www.fiches-auto.fr/sdoms/shiatsu/uploaded/descriptif-moteur2(1).jpg A1.Composants d un moteur A.1.1. description générale
A1.1.2. Arbre à cames Un arbre à cames est un système mécanique servant à transformer un mouvement rotatif en mouvement longitudinal et réciproquement. L arbre à cames est une pièce principale du moteur automobile. L'arbre à cames, nommé aussi "arbre de distribution", commande l'ouverture des soupapes, en transformant le mouvement rotatif issu du moteur en mouvement longitudinal actionnant les soupapes. C'est un arbre, une pièce métallique longiligne, entraîné par une roue dentée. Arbre à cames
A1.1.3. Bielle Une bielle est une pièce mécanique reliant deux articulations d'axes mobiles et donnant la possibilité la transmission d'une force. On l'associe à la manivelle dans le dispositif bielle-manivelle qui permet la transformation d'un mouvement de rotation continue en mouvement alternatif de rotation ou translation. 4 2 3 1 1-Bielle, 2-velebrequin, 3 pistons, 4- meneton de velebrequin. Bielle A1.3. Culasse La culasse est la partie supérieure, le plus fréquemment démontable, d'un moteur à pistons alternatifs. Elle ferme le haut des cylindres. Généralement, les soupapes d'admission et d'échappement y sont logées. Sa forme et ses caractéristiques sont toujours étroitement liées à l'évolution des moteurs et sont surtout déterminées selon le type de distribution et de la forme de la chambre de combustion.
Culasse vue générale d un moteur. Détails de la culasse
A1.1.4. Soupape A.1.1.5. vilebrequin Schéma générale d un vilebrequin
B-Embrayage C'est un mécanisme qui réunit ou sépare un organe moteur d'un organe récepteur. En automobile, le moteur de la boite de vitesses. Quelle que soit la disposition des organes participant à la transmission, l embrayage est toujours situé entre le moteur et les autres éléments de la transmission.
Photo d un embrayage Rôles Au démarrage du véhicule, il assure un accouplement progressif entre le moteur et les organes de transmission, jusqu à leur parfaite liaison. Maintenir la liaison de façon permanente pendant la marche du véhicule sans glissement. Il désaccouple temporairement ceux-ci lors des changements de rapports de vitesses. Position de l embrayage Composition de l embrayage Position de l embrayage.
Compositions de l embrayage. C. La boite à vitesse On fait intervenir un certain nombre de paires d'engrenages dont le rapport de denture est étudié suivant la puissance du moteur et l'emploi du véhicule. Ce mode de démultiplication n'est pas progressif - 3, 4, 5, 6 rapports définis -, mais l 'ouverture plus ou moins grande du papillon des gaz permet de garder le régime moteur dans des limites acceptables. Emplacement de la boite à vitesse.(moteur transversal, traction avant).
Boite à vitesse. Détail de la boite vitesse. D- pont différentiel D.1. traction avant (moteur transversal) Voici le différentiel d'une voiture à moteur transversal, il est limite intégré à la boîte. Le couple est fourni aux roues par deux cardans : un qui part vers la gauche et l'autre vers la droite (sur l'image on voit le trou qui permet d'envoyer le couple à gauche.
BOITE DIFFERENTIEL E- Les demi-arbres de roues La transmission du mouvement aux roues s'effectue par des demi-arbres reliant les sorties du différentiel aux moyeux. Ces demi-arbres comportant une extrémité cannelée qui s'engage dans les sorties du différentiel ; certaines voitures ont des demi-arbres à flasques boulonnés ; leur dépose est plus facile et n'impose pas le démontage des éléments de guidage du train.
Vue générale du demi arbre de roue. 1- Pont différentiel 2- Demi arbre de roue L emplacement du demi arbre de roue dans moteur à traction arrière.
4. PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT D UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE& TECHNOLOGIE Un moteur est une boite étanche, creusée de plusieurs puits appelés cylindres dans lesquels montent de manière étanche des pistons métalliques. Ce mouvement de va-et-vient entraîne une manivelle (le vilebrequin) qui communique ensuite son mouvement rotatif à un arbre de transmission qui, luimême va communiquer sa rotation aux roues motrices. 3.1. Principe des moteurs à piston
Système bielle- manivelle Système bielle- manivelle