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DRGC/COMPLEXE-IMME- CREA 1. 2 1 2 12 5 8 3 4 6 7 9 10 11 CONSTITUTION ORGANES FIXES 1 Cache culbuteur 2 Culasse 3 Bloc cylindre 4 Carter inférieur EQUIPEMENT.

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1 DRGC/COMPLEXE-IMME- CREA 1

2 CONSTITUTION ORGANES FIXES 1 Cache culbuteur 2 Culasse 3 Bloc cylindre 4 Carter inférieur EQUIPEMENT MOBILE 5 Piston 6 Bielle 7 Vilebrequin 8 Volant moteur ORGANES DE DISTRIBUTION 9 Courroie 10 Arbre à cames 11 Culbuteur 12 Soupape

3 3 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D ’UN MOTEUR LE MOTEUR TRANSFORMER L ’ENERGIE CALORIFIQUE D ’UN MELANGE GAZEUX EN ENERGIE MECANIQUE AIR + COMBUSTIBLE W MECANIQUE 2 FAMILLES Le moteur à combustion à allumage commandé Le moteur diesel Egalement appelé moteur à combustion, la combustion du mélange gaz (air + essence) se fait à l ’aide d ’une étincelle provenant de la bougie. Il y a deux système d ’alimentation: Le carburateur ou l ’injection essence La Combustion se fait par l ’injection du combustible (fuel lourd) dans le cylindre dont l ’air est fortement sous pression. La combustion se fait par auto inflammation

4 4 CYLINDRE PISTON BIELLE MANETON TOURILLON MANIVELLE OU VILBREQUIN ENERGIE CALORIFIQUE (forte pression) ENSEMBLE PISTON, BIELLE, MANIVELLE Beau De Rochas, ingénieur Français, à inventé le principe du cycle de fonctionnement du moteur à combustion 3 Types de réalisation Moteur avec cycle à avec cycle à Moteur Rotatif 4 temps 2 temps

5 5

6 6 LE CYCLE A QUATRE TEMPS SUR MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE 1er temps: ADMISSION Ouverture de la soupape d ’admission au PMH. Déplacement du piston du PMH au PMB ce qui crée une dépression et permet au mélange gazeux de pénétrer dans le cylindre. * Fermeture de la soupape d ’admission au PMB 2eme temps: COMPRESSION Les soupapes sont fermées Déplacement du piston du PMB au PMH * Augmentation de la pression dans le cylindre

7 7 LE CYCLE A QUATRE TEMPS SUR MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE 3eme temps: COMBUSTION DETENTE * Les soupapes sont fermées * L ’étincelle de la bougie enflamme le mélange air essence * Augmentation de température et de pression pour un même volume * Le piston est chassé vers le bas (PMH vers le PMB) 4 eme temps: ECHAPPEMENT * Ouverture de la soupape d ’échappement au PMB * Déplacement du piston du PMB au PMH * Evacuation des gaz brûlés * Fermeture de la soupape d ’échappement au PMH *Chaque course de piston correspond à 1/2 tour moteur il faut donc 2 tours moteur pour un cycle complet * Seul le 3 eme temps (combustion détente) fournira l ’énergie pendant toute la durée d ’un cycle, c ’est le temps moteur * Les trois autres temps (admission, compression, échappement sont appelés temps résistants. Conclusion

8 8 LE BLOC-CYLINDRE 1) FONCTIONS PRINCIPALES Assurer le refroidissement par eau (liquide de refroidissement ou par air (ailettes) Résister à la corrosion due à l ’eau du refroidissement Supporter les organes mobiles et annexes Bonne résistance mécanique BLOC-CYLINDRE Guider le piston ou la chemise précision d ’usinage 0.02mm Evacuer la chaleur Bonne conductibilité thermique Résister à la pression des gaz 35 à 50 Bars 2) MATERIAUX UTILISES * Fonte: Bonne résistance mécanique mais densité importante * Alliage d aluminium: Bonne conductibilité thermique, faible densité 3) DIFFERENTES REALISATIONS Les cylindres sont directement usinés dans la bloc Utilisation d ’une fonte possédant une résistance à l ’usure (nickel-chrome). Réparation: Réalésage des cylindres 3.1) Bloc cylindre à chemises intégrées

9 9 LE BLOC-CYLINDRE 4) DISPOSITION DES CYLINDRES Cylindres en ligne Cylindres en V Cylindres à plat opposés

10 10 LA CULASSE 1) FONCTION PRINCIPALE Obturer les cylindres, résister à la pression des gaz, assurer une bonne étanchéité aux soupapes et au joint de culasse Assurer l ’admission et l ’évacuation des gaz conduits corrects et lisses pour éviter le freinage au passage des gaz LA CULASSE Assurer l ’évacuation de la chaleur. Bonne conductibilité thermique Adapter la turbulence des gaz à la forme de la chambre de combustion 2) MATERIAUX UTILISES *Fonte: Moulage aisé, bonne résistance mécanique, coefficient de dilatation faible, inconvénient: forte densité. *Alpax: AS 13 alliage d ’aluminium (alu 87%, silicium 13%) moulage aisé, très bonne conductibilité thermique, faible densité. *Alu-Sil : AS 20 U alliage d ’aluminium(alu 78%, Silicium 20%, Cuivre 2%) Nota: De plus elle reçoit les bougies ainsi que certains organes de distribution

11 11 LA CULASSE 3) DISPOSITION DES ORGANES DE DISTRIBUTION Moteur avec soupapes et arbre à cames en tête Moteur avec arbre à cames en tête et poussoirs hydraulique Moteur avec arbre à cames latéral et soupape en tête Moteur avec arbre à cames en tête et poussoir (réglage par pastilles) Tige de culbuteur Pastille de réglage Arbre à cames Poussoir hydraulique Arbre à cames Culbuteur Soupape Poussoir Poussoir hydraulique Culbuteur

12 12 LA CULASSE 4) L étanchéité Elle est assurée par interposition entre les surfaces de contact d ’un joint appelé joint de culasse. Différents type de joints de culasse: * Joint métalloplastique: Fine plaque d ’amiante sertie entre deux feuilles de cuivre ou d ’aluminium * Joint Reinz: Amiante, fil d ’acier tressé et graphité ( c ’est le plus employé ) * Sans joint: Usinage très précis des surfaces de contact (cylindre et culasse) 5) TURBULENCES C ’est le mouvement tourbillonnaire de la veine gazeuse dans la chambre de combustion et la tubulure d ’admission La turbulence dépend de: * La vitesse d ’entré des gaz La forme de la tubulure d ’admission La forme de la chambre de combustion Différents types de chambres de combustion Culasse avec chambre en coin Culasse avec chambre hémisphérique Moteur avec chambre Héron

13 13 CARACTERISTIQUES MECANIQUES D ’UN MOTEUR V V V = Cylindrée unitaire V = Volume de la chambre de combustion ALESAGE Alésage: L ’alésage est le diamètre intérieur du cylindre dans lequel coulisse le piston Course: La course du piston représente la distance qui sépare une partie extrême du piston entre le PMH et le PMB Cylindrée : La cylindrée d ’un moteur est égale au volume V engendré par le déplacement du piston dans son cylindre. Calcul du volume du cylindre: V = | | x R² x C Cylindrée totale: V x le nombre de cylindres du moteur

14 14 CARACTERISTIQUES MECANIQUES D ’UN MOTEUR V : La chambre de combustion La chambre de combustion est l ’espace V compris entre le fond de la culasse et la partie supérieur du piston au PMH LE RAPPORT VOLUMETRIQUE C ’est le rapport entre les volumes offerts au gaz dans le cylindre. Le piston étant au PMB V + V Le piston étant au PMH V D ’où = V + V V Valeur moyenne de : Moteur essence de 7 à 12 Moteur diesel de 14 à 21 R - 1 Exemple: v = 560 cm3 et V = 80cm3 = = Calcul du volume v de la chambre de combustion: v = V

15 15 LE PISTON 1) FONCTION C ’est l ’organe mobile qui, en se plaçant dans le cylindre, doit transmettre la poussée des gaz au vilebrequin par l intermédiaire de la bielle. Il est animé d ’un mouvement rectiligne alternatif. 2) QUALITES RECHERCHEES Bonne résistance mécanique Bonne conductibilité thermique LE PISTON Bonne résistance thermique (dessus du piston T= 400°) Bon coefficient de frottement par rapport au cylindre Etre Léger pour réduire l ’inertie de l ’attelage mobile 3) CONSTITUTION La tête La jupe Forme cylindrique pour la tête du piston Forme elliptique pour la jupe du piston Tête du piston * Elle porte les gorges des segments qui permettent d ’assurer l ’étanchéité * La forme de la tête dépend de la forme de la chambre de combustion, du rapport volumétrique, des levées des soupapes etc.…... Jupe du piston Elle sert au guidage du piston

16 16 LE PISTON 4) MATERIAUX UTILISES Alliage d ’aluminium ou de magnésium, en particulier l ’Alpax ( A S 13 ) 5) DIFFERENTS TYPES DE PISTONS B A B A Piston à jupe elliptique Ce type de piston équipe la plupart des moteurs actuels, la dilatation redonne à la jupe une forme cylindrique assurant un bon guidage du piston à chaud. Piston à jupe thermostatique 2 anneaux d ’acier assurent la bonne cylindricité Les températures 275°C 400°C 175°C 125°C 115°C

17 DRGC/COMPLEXE-IMME- CREA 17 LES SEGMENTS 1) FONCTIONS PRINCIPALES Assurer l ’étanchéité entre la chambre de combustion et la carter inférieur pour avoir un maximum de compression LES SEGMENTS Empêcher l ’huile de remonter vers la chambre de combustion afin d ’éviter une une consommation d ’huile Participer au guidage du piston. Résister à l ’usure 2) REALISATION ET MATERIAUX UTILISES Le piston comporte généralement 3 ou 4 segments, ce sont des anneaux fendus, élastique, de section uniforme prenant place dans des gorges aménagées autour de la tête du piston. Segment coupe feu: Il assure l ’étanchéité de la chambre de combustion, il doit résister à la pression et à la température (fonte durcie ou chromé) Segment d ’étanchéité: Il assure l ’étanchéité et évite la consommation d ’huile Segment racleur d ’huile:Il racle l ’huile pour éviter la remontée dans la chambre de combustion tout en laissant une certaine pellicule pour permettre la lubrification IMPORTANT: Les coupes des segments sont tiercées soit à 120° ou à 180°

18 18 L ’AXE DE PISTON 1) Rôle Il assure la liaison et l ’articulation entre le piston et la bielle 2) Réalisation Il est en acier traité, puis rectifié 3) Trois types de montage sont possibles Serré dans le piston, libre dans la bielle Libre dans la bielle,libre dans le piston Libre dans le piston, serré dans la bielle 4) Désaxage de l ’axe de piston Afin de réduire le claquement engendré par le basculement du piston, l ’axe de celui-ci est décalé coté D, ce décalage varie généralement entre 0,5 et 1,5 mm. Il se trouve coté bielle montante.

19 19 LE VILEBREQUIN 1) Qualités requise Bonne résistance à la flexion et à la torsion LE VILEBREQUIN Correctement équilibré 2) Matériaux utilisés Le vilebrequin est fabriqué: *Par forgeage en acier mi-dur *Par cambrage et matriçage d ’une barre d ’acier *Par moulage en fonte GS 3) Description Nomenclature: 1) Tourillon 2)Bras de manivelle 3)Maneton 4)Conduit de graissage 5)Masse d ’équilibrage 6)Coussinet de palier 7)Portée pour bague d ’étanchéité 8) Flasques pour le jeu axial 8 Ce sont les portées de l ’axe du vilebrequin, augmenter leur nombre permet d ’accroître la rigidité, diminuer leur nombre permet de réduire le frottement Nota: La majorité des moteurs 4 cylindres sont à 5 paliers Les tourillons

20 20 LE VILEBREQUIN Les manetons Ce sont les manivelles sur lesquelles s ’attachent les têtes de bielle, la répartition angulaire des manetons est en fonction du nombre de cylindres. Un moteur 4 cylindres à un décalage de 180° Masses d’équilibrage Elles servent à l ’équilibrage statique et dynamique du vilebrequin, soit par meulage ou perçage. Réparation Les manetons et les tourillons peuvent être rectifier et les coussinets standard remplacé par des coussinets en cote réparation. 5) Les coussinets Régule Coussinet Ergot de maintient Les coussinets se présentent sous forme d ’un support en acier laminé moulé en 1/2 cercle recouvert d ’une fine couche d ’un métal anti-friction Dans tous les cas les paliers comportent un chapeau et 2 coussinets analogues

21 21 LA BIELLE 1) Rôle C ’est l ’organe de liaison entre le piston et le vilebrequin, il permet la transformation rectiligne alternatif en un mouvement circulaire continu du vilebrequin 2) Constitution Pied de bielle Corps Tête de bielle Coussinets Chapeau Ecrou Vis Le pied Articulé sur l ’axe du piston il est percé et réalésé en cas d ’axe serré dans la bielle ou percé et alésé avec une bague en bronze en cas d ’axe libre dans la bielle Le corps Transmet les efforts entre les deux articulations, il doit résister à la flexion et au flambage La tête L ’assemblage tête-chapeau se fait généralement par vis et écrous. On utilise des coussinets minces 3) Montages Spéciaux Bielles jumelés Système bielle biellette Biellette Bielle

22 22 La distribution 1) Rôle La distribution est un ensemble d ’éléments qui permettent la réalisation de l ’épure de distribution.(Commande de l ’ouverture et de la fermeture des soupapes) 2) L ’épure de distribution A.O.A Avance ouverture admission Le piston est à X millimètres avant la PMH La soupape d ’admission commence à s ’ouvrir. La soupape d échappement est fermée. Le piston est à X millimètres après le PMB Le piston est à X millimètres avant le PMB Le piston est à X millimètres après le PMH La soupape d ’échappement commence à s ’ouvrir La soupape d ’admission est fermée La soupape d ’admission se referme La soupape d ’échappement est fermée La soupape d échappement se referme La soupape d ’admission est ouverte R.F.A Retard fermeture admission * A.A Avance à l ’allumage. Le piston remonte vers le PMH, une étincelle ce produit à la bougie en fin de compression. * Explosion détente, la piston est chassé ver le PMB. (Temps moteur) A.O.E Avance ouverture échappement R.F.E Retard fermeture échappement

23 23 Utilité de l ’épure de distribution Afin d ’améliorer le travail du moteur les instants d ’ouvertures et de fermetures des soupapes et le point d ’allumage ont été modifiés, ces réglages sont réalisés par la distribution. AOA Amorcer le remplissage du cylindre RFA Augmenter le remplissage par l ’inertie des gaz AOE Obtenir le plus rapidement possible l’équilibre des pressions RFE Meilleur évacuation des gaz brûlés AA Augmenter la pression après le PMH (Inflammation progressive et non instantané des gaz d ’ou la nécessité d ’enflammer les gaz avant le PMH) A.APMH RFE AOE PMB RFA AOA

24 24 La distribution 3) Différents mode d'entraînement Par engrenage Par courroie crantée Par chaîne 4) L ’arbre à cames Portée Entraînement allumeur Came pompe à carburant Came L ’arbre à cames est réalisé en acier forgé ou en fonte spéciale, les tourillons et les cames sont rectifiés.

25 25 LES DIAGRAMMES DU CYCLE A 4 TEMPS 1) Le diagramme théorique Pression (Bars) PMBPMH Volume Admission Compression Explosion détente Echappement Admission Le cylindre se trouve à la pression atmosphérique soit environ 1 Bar Compression Le mélange est comprimé, sa pression atteint environ 10 Bars en fin de compression Combustion L ’étincelle déclenche la combustion qui à lieu instantanément, la pression atteint une valeur de 50 à 60 Bars. Détente La pression repousse le piston et chute jusqu ’à environ 4 Bars Echappement Ouverture de la soupape d ’échappement, la pression chute de 4 Bars à la pression atmosphérique, le piston remonte pression Volumes Admission   Echappement Compression Combustion Détente Pa P3 P1 P2 V1V2 A B C D E

26 26 LES SOUPAPES 1) Rôle des soupapes Permettre le passage d ’un maximum de gaz dans un temps très court et assurer une parfaite étanchéité à la fermeture 3) Les angles de portée SOIT 90° ou 120° (Constitué en fonte ou en fonte stélité) Parties Stellite pour une meilleur résistance aux matage 2) Vu en coupe de la soupape 4) Réalisation Devant résister à des températures très élevées et à des contraintes mécanique, les soupapes sont fabriquées en acier allié au chrome, au nickel, au tungstène.

27 27 LES SOUPAPES 5) Différent nombre et implantation

28 28 LE VOLANT MOTEUR 1) FONCTION PRINCIPALE Le volant moteur restitue pendant les temps résistants l ’énergie emmagasinée lors du temps moteur afin d ’avoir une rotation plus régulière. 180° 360° 540° 720° Moteur 1 Cylindre Moteur 4 cylindre Couple 2)Fonction secondaire Le cycle à quatre temps est irrégulier parce qu ’il comporte 1 temps moteur pour 3 temps résistant *Porter la couronne de lancement du démarreur *Servir de plateaux d ’appui à l ’embrayage *Porter le repère d ’allumage ou le système de déclenchement de l ’allumage


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