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MECANIQUE. Un peu dhistoire… 1862 : le principe du cycle à 4 temps est défini par Beau de Rochas. 1881 : Charles Jeantaud fabrique son premier véhicule.

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1 MECANIQUE

2 Un peu dhistoire… 1862 : le principe du cycle à 4 temps est défini par Beau de Rochas : Charles Jeantaud fabrique son premier véhicule électrique : Etienne Lenoir met en œuvre avec succès le cycle de Beau de Rochas : Rudolf Diesel conçoit le moteur diesel : Amédée Bollée fils fabrique sa première voiture à essence.

3 MECANIQUE La chaîne cinématique

4 MECANIQUE La chaîne cinématique Le moteur. 2 Lembrayage. 3 La boîte de vitesses. 4 Larbre de transmission. 5 Le pont. 6 Les arbres de roues.

5 MECANIQUE La chaîne cinématique 1 Le moteur transforme lénergie calorifique en énergie mécanique pour propulser ou tracter le moteur. 2 Lembrayage permet une liaison progressive entre le moteur et la boîte de vitesses. 3 La boîte de vitesses sert à adapter le couple moteur au couple résistant, cest-à-dire la puissance du moteur à la résistance des roues. 4 Larbre de transmission transmet le mouvement rotatif de la boîte de vitesses au pont. 5 Le pont est composé des éléments suivants: Le renvoi dangle ou couple conique qui assure la transmission du mouvement aux arbres de roues. Le différentiel, qui permet aux roues motrices de tourner à des vitesses différentes. 6 Les arbres de roues transmettent le mouvement du pont aux roues. Les éléments constitutifs et leur rôle

6 MECANIQUE 1. Le moteur thermique Les différents types de moteur thermique diesel, essence, GPL, hydrogène, 2 temps, 4 temps, etc. Le rôle du moteur thermique. Cest de transformer lénergie calorifique (ou chimique) en énergie mécanique, pour propulser ou tracter le véhicule. Or, concernant le cycle à 4 temps: il va sagir de comprimer le mélange gazeux avant combustion. Avant de produire de lénergie, il va sagir de commencer par en consommer afin den produire davantage.

7 MECANIQUE 1. Le moteur thermique Lemplacement Le moteur se situe à lavant ou à larrière du véhicule. Propulsion: à lavant ou à larrière. Traction: à lavant. 4X4: à lavant ou à larrière. Les cylindres se situent dans le bloc moteur. Et cest à lintérieur de ces cylindres que se produit le cycle à 4 temps.

8 MECANIQUE 1. Le moteur thermique

9 MECANIQUE 1. Le moteur thermique

10 MECANIQUE A. Le moteur à essence à 4 temps Le principe de fonctionnement du cycle à 4 temps dans un moteur à explosion (= essence) Dans chaque cylindre, il y a la présence: dune bougie dallumage pour déclencher la combustion. dune soupape dadmission pour autoriser lentrée du mélange. dun papillon pour contrôler la quantité de mélange admis. dune soupape déchappement pour permettre lévacuation du mélange brûlé. Dans les moteurs à essence, la combustion de lessence est amorcée par létincelle dune bougie. Ils possèdent un système dallumage commandé, le mélange dair et dessence se faisant soit par un carburateur ( système abandonné depuis le 01/01/1993), soit par injection.

11 MECANIQUE Les pièces du moteur 4 temps 1. CAME :Montée sur un arbre, cette pièce non circulaire sert à transformer un mouvement rotatif en mouvement de poussée. 2. SOUPAPE : Elle s'ouvre momentanément sous la pression de la came. 3. BOUGIE :Elle fait jaillir une étincelle qui met le feu au mélange air/essence, créant une explosion. 4. PISTON :Pièce cylindrique mobile, qui sert à comprimer les gaz en vue d'une explosion, et qui après l'explosion transforme un énergie thermique en énergie mécanique. 5. BIELLE :Tige rigide, elle transforme un mouvement rectiligne alternatif en mouvement circulaire continu. 6. VILEBREQUIN : Il reçoit leffort transmis par le piston et les bielles et fournit un mouvement circulaire à la sortie du moteur. 7. DISTRIBUTION :Mécanisme de régulation d'entrée et de sortie des gaz à travers la chambre de combustion. Créant une parfaite coordination entre les arbres à came et le vilebrequin. 8. CHAMBRE DE COMBUSTION :Chambre hermétique où est injecté le mélange air/essence pour y être comprimé, enflammé, et créer une énergie mécanique. 9. LUBRIFICATION : Les pièces situées sous le piston baignent dans l'huile. Cette huile n'est jamais en contact avec le dessus du piston. Elle lubrifie: Vilebrequin, Bielle, Piston, et parfois c'est la même qui lubrifie la boîte de vitesse. A. Le moteur à essence à 4 temps

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13 MECANIQUE 1 er temps: ladmission (temps résistant) Soupape violette = soupape dadmission. Soupape rose = soupape déchappement. Rôle : admettre dans le cylindre le mélange gazeux air-essence. La soupape dadmission souvre quand le piston est au PMH (Point Mort Haut). Le piston descend du PMH au PMB ( Point Mort Bas). Le mélange air-essence est aspiré dans le cylindre. La soupape se referme au PMB. PMH PMB A. Le moteur à essence à 4 temps

14 MECANIQUE 2ème temps: la compression (temps résistant) Soupape violette = soupape dadmission. Soupape rose = soupape déchappement. Rôle : comprimer le mélange gazeux air-essence. Le piston monte du PMB au PMH. Les gaz contenus dans le cylindre sont comprimés. Les soupapes sont fermées. A. Le moteur à essence à 4 temps

15 MECANIQUE 3ème temps: la combustion-détente (temps moteur) Soupape violette = soupape dadmission. Soupape rose = soupape déchappement. Rôle : créer un travail à partir de la combustion du mélange = cest le temps moteur. Les soupapes sont fermées. Quand le piston est au PMH, létincelle électrique fournie par la bougie enflamme le mélange. La combustion fait augmenter la pression dans le cylindre, ce qui a pour effet de chasser le piston vers le PMB. A. Le moteur à essence à 4 temps

16 MECANIQUE 4ème temps: léchappement (temps résistant) Soupape violette = soupape dadmission. Soupape rose = soupape déchappement. Rôle : évacuer les gaz brûlés hors du cylindre. La soupape déchappement souvre quand le piston est au PMB. Le piston remonte du PMB au PMH. Les gaz brûlés sont chassés vers la ligne déchappement. Quand le piston est au PMH, la soupape déchappement se referme. A. Le moteur à essence à 4 temps

17 MECANIQUE 1 er temps: ladmission (temps résistant) La soupape dadmission souvre quand le piston est au PMH (Point Mort Haut). Le piston descend du PMH au PMB ( Point Mort Bas). Remplissage du cylindre par de lair. La soupape se referme au PMB. B. Le moteur diesel (La bougie est remplacée par un injecteur). Le piston monte du PMB au PMH. Les soupapes sont fermées. Il y a une forte élévation de la pression et donc de la température en vue de permettre lauto- inflammation. 2ème temps: la compression (temps résistant) Dans les moteurs diesel, la combustion est déclenchée par linjection de gazole sous pression dans de lair fortement comprimée ( T° élevée); il se produit alors une auto-inflammation, ce qui signifie que le mélange senflamme spontanément.

18 MECANIQUE 3ème temps: la combustion-détente (temps moteur) Le combustible est injecté à haute pression, il senflamme spontanément et continue à brûler tout le temps que dure linjection (la combustion dure plus longtemps que le moteur essence). Le piston descend du PMH au PMB ( Point Mort Bas). Sous laction de la pression, le piston descend au PMB. B. Le moteur diesel La soupape déchappement souvre. Il y a donc une chute de la pression. Le piston monte et chasse les gaz brûlés contenus dans le cylindre. 4ème temps: léchappement (temps résistant)

19 MECANIQUE 2. Les éléments constitutifs du moteur Bougie Soupape dadmission Joint de culasse Carter cylindres ou bloc moteur Bielle Carter inférieur Couvre-culasse Soupape déchappement Culasse Chambre de combustion Piston Liquide de refroidissement Vilebrequin

20 MECA NIQUE

21 Pour permettre le déroulement des 4 temps du cycle, il faut commander louverture et la fermeture des soupapes ( arbre à cames).Cest le rôle de la distribution. Pour diminuer les frottements et éviter le grippage, il faut graisser les pièces en mouvement.Cest le rôle de la lubrification. Pour assurer la tenue des pièces du moteur, il est nécessaire d évacuer une partie de la chaleur dégagée lors de la combustion.Cest le rôle du refroidissement. Pour amener lair et lessence au moteur, un certain nombre déléments sont nécessaires. Cest le rôle de lalimentation. Dautres éléments sont indispensables au fonctionnement du moteur, soit:

22 MECANIQUE Bonus

23 MECANIQUE Bonus

24 MECANIQUE 3. Lordre de fonctionnement Complétez les phrases suivantes en vous aidant du schéma: Les pistons des deux cylindres 1 et 4 se trouvent ensemble au …… Si le cylindre 1 est en fin de compression, le cylindre 4 est en fin ……. Ou si le cylindre …….. Est en fin de compression, le cylindre 1 est en fin …….. Les pistons des deux autres cylindres …….. Et ………. Se trouvent ensemble au ………. Si le cylindre ……… est en fin ……….., le cylindre ………. Est en fin ………… Lorsque le cylindre 1 descend pour le temps admission, le cylindre ………. Descend pour le temps…… Cest le temps ……… Lorsque le cylindre 2 monte pour le temps compression, le cylindre …….., le cylindre…….. Monte pour le temps ……….. Cest un temps ……….

25 MECANIQUE 3. Lordre de fonctionnement Réponses

26 MECANIQUE 3. Lordre de fonctionnement (Pour les caractéristiques du moteur, cf cours polycopiés)

27 MECANIQUE Lembrayage 1.Le rôle de lembrayage Lembrayage sert à coupler ou désaccoupler progressivement le moteur de la boîte de vitesses. 2.Les différents éléments Le volant moteur Le disque dembrayage Le diaphragme (sert à maintenir le disque sur le volant moteur) La butée dembrayage La cloche dembrayage (vissée sur le volant moteur)

28 MECANIQUE Lembrayage 3.Principe de fonctionnement

29 MECA NIQUE Lembrayage

30 MECANIQUE Lembrayage A.En position embrayée (= Pied enlevé) Le conducteur ne provoque pas daction sur lembrayage. Le disque (= la friction) est fortement comprimé entre le mécanisme et le volant moteur. Lembrayage transmet ainsi intégralement le couple et le mouvement issus du moteur à larbre de la boîte de vitesses. B.En position débrayée (= Pied descendu) Le conducteur, en débrayant, tire sur un câble qui actionne la fourchette. La fourchette transmet leffort sur le mécanisme par lintermédiaire de la butée. La butée appuie sur le diaphragme qui libère le plateau. Celui-ci séloigne du disque grâce à des languettes qui ont un rôle de ressort de rappel. Le plateau ainsi levé libère le disque. Larbre de la boîte de vitesses est alors désolidarisé du moteur. La liaison est interrompue.

31 MECANIQUE Lembrayage A.En position intermédiaire (= point de patinage) Lembrayage ne transmet quune partie du couple moteur: cela permet de mesurer la progressivité du démarrage.

32 MECANIQUE La boîte de vitesses 1.Le rôle de la boîte de vitesses Cest dadapter le couple moteur (= capacité du moteur à entraîner les roues) au couple résistant qui soppose à la progression du véhicule: * A larrêt, mise en mouvement. Il faut une force assez grande pour donner laccélération au véhicule. * Résistance des pneus. * Résistance aérodynamique. * Résistance due à laspect topographique du terrain (ex: pente). Cest permettre une inversion de la rotation des roues (= marche arrière). Cest établir une rupture permanente dans la transmission du mouvement. Cest mettre à disposition du conducteur plusieurs choix de couple moteur.

33 MECANIQUE La boîte de vitesses

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35 MECANIQUE La boîte de vitesses 2.Les différents éléments Pignons (= engrenages) Arbres Synchroniseurs (craboteurs) Levier de vitesses Tringlerie Fourchette Carter Huile Rapport de 1ère

36 MECANIQUE La boîte de vitesses 3.Constitution La boîte de vitesses est généralement constituée de deux arbres portant des pignons: Larbre primaire (= arbre dentrée) : il reçoit le mouvement du moteur par lintermédiaire de lembrayage. Il porte les pignons primaires fixes(= menants).Il y a autant de pignons que de rapports de boîte. Larbre secondaire (= arbre de sortie) : il transmet le mouvement au pont. Il porte les pignons fous, engrenant respectivement avec un pignon de larbre dentrée, les systèmes de crabotage et les synchroniseurs.

37 MECANIQUE La boîte de vitesses 3.Constitution Le troisième arbre : il nintervient que pour la marche arrière. Il contient un pignon pouvant coulisser et sintercaler entre un pignon de larbre dentrée et un autre de larbre de sortie. Ainsi, on dispose dun engrenage de plus entre les deux arbres (doù linversion du sens de rotation), doù la marche inversée. Cest le seul cas où lengrenage nest pas toujours en prise.

38 MECANIQUE La boîte de vitesses 4.Principe de fonctionnement de laboîte de vitesses « à pignons toujours en prise » (la plus courante) Les pignons ( à denture hélicoïdale) sont disposées face à leur correspondant et arrêtés latéralement. On dit quils sont constamment en prise. Le dispositif de « crabotage » permet de rendre solidaire larbre secondaire avec lun de ses pignons fous en fonction du rapport choisi. Il est constitué dun baladeur-craboteur situé entre deux pignons: Le baladeur-est lié en rotation à larbre par des cannelures. Il peut coulisser latéralement sur cet arbre et peut donc alternativement réaliser la liaison avec deux pignons.

39 MECANIQUE La boîte de vitesses 4.Principe de fonctionnement de laboîte de vitesses « à pignons toujours en prise » (la plus courante) Après débrayage, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dabord le synchroniser avec son arbre, cest-à-dire annuler la vitesse de rotation relative, puis le bloquer en rotation. La manœuvre est assurée par un synchroniseur(synchro) et un crabot montés sur des cannelures, donc en liaison glissière avec larbre, et commandés en translation par lune des fourchettes.

40 MECANIQUE Le pont et le différentiel 1.Leur rôle Un pont (souvent dans le même boitier que la boîte de vitesse sur les tractions avant) permet de renvoyer le mouvement à la perpendiculaire sur les demi-arbres de roues (renvoi dangles). Le différentiel est dans le pont. Il permet de faire tourner les roues à une vitesse différente, notamment: Dans un virage Sur une chaussée déformée Si une de mes roues monte sur un trottoir Si sur un même essieu, jai un pneu différemment usé par rapport à lautre.

41 MECANIQUE Le pont et le différentiel 2.Lemplacement du pont Dans le cas du moteur transversal, le pont est contenu dans le carter de boîte: cest une boîte-pont. Dans le cas du moteur longitudinal, il faut donc renvoyer le mouvement à 90° à larbre des roues. Cest le rôle du renvoi dangles. Le renvoi dangles le plus utilisé est le renvoi dangles à pignon conique.

42 Le pont et le différentiel

43 MECANIQUE Le pont et le différentiel 3.Utilité du différentiel Pour éviter le patinage de lune des roues, le différentiel permet aux deux roues de tourner à des vitesses différentes, sans que la vitesse du véhicule ne soit modifiée.

44 Le pont et le différentiel (Voir film sur le différentiel)


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