Moteur à combustion interne

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1 Moteur à combustion interne
Moteur à explosion Dit aussi Moteur à combustion interne

2 Le principe d’un moteur à explosion est basé sur la
Principe Le principe d’un moteur à explosion est basé sur la combustion interne qui transforme l'énergie chimique stockée dans un carburant en énergie mécanique et ce grâce aux combustions cycliques très rapides, d'où le terme d'explosions. Le terme explosion, est un terme d’utilisation courante, toutefois, et parce qu'il ne reflète pas et la nature et la totalité des phénomènes qui se produisent au sein de ces moteurs, on lui préfère le terme de combustion interne qui est nettement plus adéquat.

3 Les utilisations des moteurs à combustion interne
Utilisation Les utilisations des moteurs à combustion interne sont multiples est variées, ci-après nous en citons quelques unes: La propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile, moto, camion, bateau). Machines mobiles tel que, tronçonneuse, tondeuse à gazon... Machines fixes tel que, groupe électrogène, pompe ...

4 Conception Le moteur à combustion interne est constitué:
Conception Le moteur à combustion interne est constitué: D'un ou plusieurs cylindres pour contenir les combustions. D’un piston coulissant alternativement au sein de chaque cylindre. D’un vilebrequin portant autant de bielles le reliant aux pistons, que de cylindres. D’une culasse fermant les cylindres et portant les soupapes et les collecteurs d’admission et d’échappement.

5 Conception Des soupapes, au moins deux par cylindre, l’une pour
Conception Des soupapes, au moins deux par cylindre, l’une pour l’admission du carburant et l’autre pour l’évacuation des gaz. D’un arbre à cames pour la commande synchronisée des soupapes D’un système de préparation du mélange carburant/comburant. D’un système électromécanique pour la production et la distribution des étincelles au niveaux des bougies. D’un mécanisme de démarrage (démarreur) pour le lancement du moteur.

6 Schéma de principe www.websavoir.net Arbre à cames Cames Culasse
Bougie Admission Echappement des gaz Soupapes Cylindre Bielle Piston Vilebrequin Carter Entrainement arbre à cames Axe de bielle

7 La première mise en rotation du vilebrequin se fait par un démarreur.
Fonctionnement La première mise en rotation du vilebrequin se fait par un démarreur. Le vilebrequin, par le biais des bielles, entraîne les pistons en mouvement rectiligne alternatif. Les pistons en mouvement assisté assurent les différents cycles du moteur jusqu'à la réalisation de la première explosion qui permet le lancement du moteur. Le démarreur s’éclipse laissant le moteur fonctionnant seul et produisant un couple sur son arbre de sortie.

8 Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement Le moteur à combustion interne fonctionne suivant un cycle composé de quatre phases ou quatre temps (animation ci-contre). Dans ce qui suit, nous allons voir en détail les différentes phases de ce cycle.

9 Admission Pendant cette phase d’admission, la
Admission Pendant cette phase d’admission, la soupape d’admission s’ouvre, le piston, en descendant, pompe (P= -0,1 à -0,3 bar) dans le cylindre, le mélange sous forme de vapeur, carburant/comburant (ex: essence/air) se trouvant dans le conduit d'admission, préalablement préparé par divers composants (ex: carburateur).

10 Compression Ce temps débute par la fermeture de la soupape d'admission, puis le piston remonte afin de comprimer le mélange à une pression P = 12 à 18 bars et une température T = 400 à 500 °C dans la chambre de combustion.

11 Combustion-Détente A la fin de la phase compression quand le piston atteint son point culminant et la compression sa valeur maximale, la bougie d'allumage produit une étincelle provocant la combustion rapide du mélange, la quelle combustion produit une quantité de gaz chauds dont la pression moyenne est de l’ordre de P = 40 bars, sous l’effet de cette pression, le piston est repoussé vers le bas , initiant la deuxième partie de cette phase à savoir la détente. NB: Cette phase est dite aussi TEMPS MOTEUR, en effet c’est uniquement pendant cette phase que le moteur génère de la puissance.

12 Échappement A la fin de la détente, la soupape d'échappement s’ouvre, le piston entame sa remontée poussant ainsi les gaz détendus vers le collecteur d'échappement, quand le piston atteint le haut du cylindre le moteur se met en état pour entamer un nouveau cycle de quatre phases.

13 S Diagramme théorique Légende P : Pression dans le cylindre(bar)
Diagramme théorique Légende P : Pression dans le cylindre(bar) V : Volume du cylindre CP : Course du piston PMH : Point mort haut piston PMB : Point mort bas piston A-B : Admission B-C : Compression C-D : Combustion D-E : Détente E-B-A : Échappement S : Surface utile ou Travail P D S C E B A CP V PMH PMB

14 Ordre de fonctionnement moteur
Ordre de fonctionnement moteur Rappel sur le rôle et la conception des vilebrequins Le rôle Le vilebrequin joue deux rôles au sein du moteur: 1/ Combiné aux bielles il transforme le mouvement rectiligne alternatif des pistons en mouvement circulaire continu. 2/ Il transforme la force qui lui est communiquée par la bielle en couple.

15 Ordre de fonctionnement moteur
Ordre de fonctionnement moteur Rappel sur le rôle et la conception des vilebrequin La conception La conception d’un vilebrequin tient compte: De la répartition des phases combustion- détente pour la régularité du fonctionnement du moteur. Du nombre de cylindres. De la disposition des cylindres en ligne, en V, opposé …

16 Ordre de fonctionnement moteur
Ordre de fonctionnement moteur Rappel sur le rôle et la conception des vilebrequin La conception - De la distance angulaire entre deux manetons successifs qu’on détermine comme suit: Valeur angulaire du cycle sachant qu’un cycle s’effectue sur deux tours c’est-à-dire 720° n= nombre de cylindre NB: Le maneton est la partie cylindrique d'un vilebrequin assurant la liaison pivot avec la bielle grâce à deux demi-coussinets servant à réduire la friction entre le vilebrequin et la bielle. La surface du maneton est usinée au micromètre près puis traitée thermiquement afin d'en augmenter la dureté.

17 Ordre de fonctionnement moteur
Ordre de fonctionnement moteur Rappel sur le rôle et la conception des vilebrequin La conception Pour le cas des cylindres en ligne cette distance angulaire vaut: 1 6 3 4 5 2 120° 120° pour un moteur à six cylindres. 180° 4 3 2 1 180° pour un moteur à quatre cylindres. 360° pour un moteur à deux cylindres. 360°

18 Ordre de fonctionnement moteur
Ordre de fonctionnement moteur Ordre de fonctionnement (cylindres en ligne): 1 6 3 4 5 2 120° 120° pour un moteur à six cylindres. 180° 4 3 2 1 180° pour un moteur à quatre cylindres. ou ou Pour un meilleur écoulement du fluide gazeux, l'ordre couramment utilisé est le premier cité.

19 1-3-4-2 Tableau de fonctionnement (4 cylindres en ligne) 180° XD E C A
Tableau de fonctionnement (4 cylindres en ligne) C #1 C #2 C #3 C #4 180° XD E C A 360° 540° 720° 180° 4 3 2 1 moteur à quatre cylindres. XD : Explosion-détente, E : Echappement, C : Compression, A : Admission

20 1-5-3-6-2-4 Tableau de fonctionnement (6 cylindres en ligne) 0-180° XD
Tableau de fonctionnement (6 cylindres en ligne) C #1 C #2 C #3 C #4 C #5 C #6 0-180° XD E A C 180°-360° 360°-540° 540°-720° 1 6 3 4 5 2 120° moteur à six cylindres. XD : Explosion-détente, E : Echappement, C : Compression, A : Admission

21 Allumage Les moteurs à explosion à quatre temps sont dotés d’un système d’allumage dont le rôle c’est de produire une étincelle pour enflammer et déclencher la combustion du mélange carburant / comburant dans la chambre de combustion. La nécessité de ce système est primordiale pour les moteurs à plusieurs cylindres, donc plusieurs bougies, et ce afin de produire au moment opportun et en respectant l’ordre de fonctionnement du moteur, l’étincelle au niveau de chaque cylindre, car produire l’étincelle un peu plus tôt ou un peu plus tard ou dans un mauvais ordre met inévitablement le moteur hors service. NOUS VERRONS, PLUS EN DETAIL, DANS UNE PROCHAINE VIDEO CE SYSTÈME D’ALLUMAGE POUR MOTEUR A QUATRE TEMPS