Diapositive 1

1
SOMMAIRE

• Rappel des organes moteur et plus
• Les normes moteur
• Description des mécanismes dun moteur à 4 temps
• Le moteur 4 temps en détail
• Taux de compression cylindrée - cliquetis
• Application

2
Rappel des organes moteur
Arbre à cames
Culasse
Piston
Chaîne de distribution
Axe de piston
Carter de distribution
Bielle
Maneton
Tourillon
Poulie de pompe à eau
Volant moteur
Carter dhuile
3
Rappel des organes moteur
Ressort de soupape
Bougie dallumage
Arbre à cames
Guide de soupape
Couvre culasse
Soupape
culbuteur
Siège de soupape
Segment de feu
Segment détanchéité
Bloc moteur
Segment racleur
Chapeau de bielle
4
Les normes Moteur
Dès les débuts de l'aventure automobile, il est
apparu indispensable de donner des valeurs à la
puissance des moteurs et de quantifier leur
couple. Et de normaliser ces données. Au fil des
ans, plusieurs normes se sont ainsi succédées, et
après-guerre on a vu surgir les normes
suivantes 
S.A.E. (Society of Automotive Engineers) 
norme américaine qui tient compte de la puissance
brute du moteur, lequel est débarrassé de tous
les accessoires qui se révèlent consommateurs de
puissance (l'alternateur, ventilateur, silencieux
d'échappement, boîte de vitesses et plus
généralement des organes de transmission). La
puissance ainsi calculée est, pour ainsi dire,
"optimiste" et en tout cas sans commune mesure à
celle que vous constaterez à la roue, lorsque la
voiture circule effectivement sur route.
C.U.N.A. (Commissionne Unificazione e
Normalizzazione Autoveicoli)  
norme italienne très proche de la norme S.A.E. et
qui n'avait d'autre but que de gonfler
artificiellement la puissance réelle des moteurs.
D.I.N. (Deutsch Industrie Normen) 
unité de mesure allemande qui prend en compte,
cette fois, tous les accessoires entraînés par le
moteur et donne une vision beaucoup plus réaliste
de la puissance effective aux roues.

• Ordre de sévérité décroissante DIN ? CUNA ? SAE
• De nos jours, normalisation ISO oblige, la valeur
  de couple s'exprime en mètres Newton et celle de
  puissance en kilowatts.

5
Description des mécanismes du moteur à 4 temps
Étude du mouvement rotatif de la tête de bielle
1er temps 0 -180 combustion
Culasse

• A 0 étincelle, cylindre au PMH gt combustion 
  la pression des gaz qui se dilatent augmente le
  couple C appliqué au vilebrequin.
• Le couple max. est obtenu entre 40 et 90.
• Entre 90-180, les frottements et la diminution
  de la pression exercée par les gaz de combustion
  diminuent C.

Piston
Bloc moteur
Couple Max
Tête de bielle
0
180
vilebrequin
6
Description des mécanismes du moteur à 4 temps
Étude du mouvement rotatif de la tête de bielle
2eme temps 180 - 360 remontée piston
échappement des gaz de combustion

• Les frottements des différents organes du moteur
  opposent une résistance au mouvement de rotation
  du vilebrequin.
• Le couple appliqué au vilebrequin est donc
  résistant (Clt0). Selon la position du piston dans
  le cylindre, les frottements auront plus ou moins
  dimportance. Doù les variations du C résistant.

360
180
7
Description des mécanismes du moteur à 4 temps
Étude du mouvement rotatif de la tête de bielle
3eme temps 360 - 540 Entrée essence air

• Le mélange Air Essence est aspiré

360
540
8
Description des mécanismes du moteur à 4 temps
Étude du mouvement rotatif de la tête de bielle
4eme temps 540 - 720 Compression des gaz

• Le mélange Air Essence est comprimé

720
540
9
Le moteur 4 temps en détail
Admission

• Au début du cycle, le piston est au P.M.H
• Louverture de la soupape dadmission a débuté
  avant larrivée du piston au P.M.H avance
  ouverture admission ou A.O.A
• La soupape déchappement finira sa phase de
  fermeture pendant la course descendante du
• piston retard fermeture échappement ou R.F.E
• A ce moment particulier du cycle, les deux
• soupapes sont simultanément ouvertes on dit
• quil y a croisement des soupapes.
• Le piston est parti du P.M.H et a accéléré
  jusqu'à mi-course
• La soupape dadmission a continué sa phase
  ouverture
• La descente du piston a générée une chute de
  pression dans le cylindre
• La différence de pression entre le cylindre et la
  tubulure dadmission provoque un transvasement du
  mélange air vapeur dessence présent dans la
  tubulure.
• La colonne gazeuse présente dans la tubulure
  dadmission sest progressivement mise en
  mouvement et a acquis de la vitesse.
• A mis course, le piston est à la vitesse
  maximale.

10
Le moteur 4 temps en détail
Compression

• Le piston a ralenti jusquau point mort bas (
  vitesse nulle ).
• La soupape dadmission est en train de se
  refermer, mais la fin de sa phase fermeture aura
  lieu près le passage du piston par le P.M.B (
  retard fermeture admission ou R.F.A )
• Grâce à lénergie cinétique acquise par la
  colonne de gaz frais dans la tubulure
  dadmission, le remplissage du cylindre continue
  par la section de passage encore libre au niveau
  de la soupape dadmission.
• Le processus dadmission par une section de
  passage variable et avec une vitesse de piston
  variable a généré des mouvements désordonnés au
  sein de la charge (turbulences)
• Le piston a entamé sa course ascendante en
  accélérant.
• La soupape dadmission est fermée, ainsi que
  celle d échappement.
• Une masse de gaz ( la charge) est enfermée dans
  un volume qui décroît avec la remontée du piston.
  
• La pression et la température de la charge
  augmentent.
• Les turbulences saccroissent dans le cylindre,
  favorisant le brassage de lair et des molécules
  de carburant.

11
Le moteur 4 temps en détail
Combustion - détente

• Le piston est presque parvenu au P.M.H , sa
  vitesse est faible.
• Comme le processus de combustion nest pas
  instantané, il est nécessaire de linitier avant
  le P.M.H cest lavance à lallumage ( A.A )
• Le dispositif dallumage déclenche donc une
  étincelle entre les électrodes de la bougie
  dallumage quelques degrés vilebrequin avant le
  P.M.H
• Les molécules de gaz à proximité de larc
  senflamment, et un front de flamme commence à
• se propager à travers la charge comprimée
• Pendant ce temps, linjecteur débite du carburant
  pulvérisé dans la chapelle dadmission pour
  préparer le mélange nécessaire au prochain cycle.
  
• Le front de flamme se propage à travers la
  charge, faisant croître pression et température
  dans la chambre de combustion.
• La pression et la température de la partie de la
  charge que le front de flamme na pas encore
  atteint
• augmentent, mais sans en provoquer lauto
  inflammation .
• Laction de la pression sur la surface du piston
  produit une force motrice transmise au maneton du
  vilebrequin par lintermédiaire de la bielle .
• Le piston ayant parcouru une faible partie de sa
  course, la pression atteint à ce moment sa valeur
  maximale.
• Le piston est arrivé à vitesse maxi. Le processus
  de combustion ( réactions chimiques ) continue
  mais la pression dans le cylindre à chuté car le
  volume contenant les gaz augmente ( détente ).
• Cette détente continue à produire un travail
  moteur
• Une partie de la chaleur dégagée par la
  combustion va transiter à travers les parois (
  cylindre, piston, culasse)
• Certaines réactions chimiques de combustion
  nauront pas le temps de seffectuer complètement
  pendant la phase détente ( 1/100ème de seconde
• à 3000 tr/mn ), surtout pour les gaz confinés à
  proximité des parois.

12
Le moteur 4 temps en détail
Échappement

• La soupape déchappement a commencé sa phase
  douverture sous limpulsion de la came
  déchappement avant le P.M.B du piston ( A.O.E )
• La détente est alors terminée, la pression chute
  brusquement dans le cylindre et une onde de
  pression se propage dans la tubulure
  déchappement.
• Le piston entame ensuite une course ascendante,
  chassant les gaz brûlés
• dans la tubulure déchappement par la section de
  passage libérée par la soupape déchappement.
• Les pertes de charge au niveau de la section de
  passage des gaz
• (dépendants du diamètre et de la levée de la
  soupape ), ainsi que dans le dispositif
  déchappement ( pot, conduits ), plus linertie
  de la masse des gaz brûlés, produisent une contre
  - pression sur le piston.
• A peu prés à mis course du piston, la soupape
  déchappement est ouverte
• au maximum.
• La sonde de richesse réagit selon la composition
  des gaz brûlés, ce qui peut modifier le signal
  électrique quelle communique au calculateur.
• Les gaz brûlés traversent ensuite lélément
  catalytique du dispositif déchappement. Un
  certain nombre de réactions chimiques sy
  déroulent,
• modifiant la composition chimique des gaz
  rejetés.
• Lorsque le piston arrive au P.M.H , la soupape
  déchappement nest pas
• encore fermée ( elle est seulement en train de se
  refermer ) afin de profiter
• de linertie de la colonne de gaz brûlés pour
  siphonner au mieux les gaz
• brûlés dans le volume mort.

13
Taux de compression cylindrée - cliquetis
Puissance moteur
P (chevaux) P (kW) / 0.76 P C (N.m) W
(rad.s) P C (PI/30)N (tr.min)
Volume mort v
Cylindrée
PMH
Course
Volume V
V Section du cylindre Course n V
(PiA²)/4 Course n
PMB
Alésage
Course
14
Taux de compression cylindrée - cliquetis
Taux de compression
En mécanique, le taux de compression d'un moteur,
aussi appelé rapport volumétrique, est le rapport
entre le volume total dans le cylindre (Vv)
quand le piston est au PMB et le volume restant v
quand le piston est au PMH.
Volume mort v
PMH
Course
Volume V
PMB
P (Vv ) / v
Alésage
Exemple de Taux de compression de moteur

• Élevé 121 (type moteur de course, BMW, Honda)
• Faible 9,51

Course
15
Taux de compression cylindrée - cliquetis
Cliquetis
Le rendement d'un moteur augmentant avec son taux
de compression, on cherche à augmenter celui-ci.
Toutefois, un fort taux de compression favorise
l'autoallumage ou cliquetis
Exemple de cliquetis
Pour un moteur suralimenté (turbo ou
compresseur), lair pénètre dans le cylindre avec
une pression supérieure à la pression
atmosphérique avant même de commencer la phase de
compression. (On force lair à entrer). Si on
garde le même taux de compression quun moteur
atmosphérique, la pression et la température en
fin de compression deviennent très élevées et on
risque de voir apparaître du cliquetis (petites
explosions dans le cylindre avant que le piston
ait atteint le PMH). gt Nécessité de diminuer le
taux de compression pour un turbo.
16
Application
Exercice
Si joint de culasse abîmé, perte détanchéité,
surchauffe moteur et risque de voilage de la
culasse. Lorsquon répare, on rectifie la culasse
de sorte quelle retrouve sa planéité au niveau
du plan du joint de culasse (pour assurer une
bonne étanchéité). En usinant la culasse
(rectification), il y a une diminution du volume
v de la chambre de combustion. Quel est limpact
dune telle opération sur le taux de compression ?
Formule utile
Rectification

• Cylindrée
• V (PiA²)/4 Course n
• Taux de compression
• P (Vv ) / v

Culasse
0.1 mm
C
Volume mort v
Bloc moteur
Alésage
Après rectification
Avant rectification
P1 ? Rectification de -0.1mm dl dv dlS n
1
Po 111 C 86 mm D A 86 mm
17
Application
Avant rectification
Solution
Po 111 C 86 mm D A 86 mm
P0 (Vv)/v 1 (V/v) Doù v V/(P0-1) P1
V(vdv)/(vdv) 1V/(vdv) Avec V
(PiA²)/4 C n (Pi86²)/4 86 1
499557mm3 Et dv dlS -0.1(Pi86²)/4 Et v
V/(P0-1) 499557/(11-1)49955 P1
1(499557/(49955-0.1(Pi86²)/4 121
Après rectification
P1 ? Rectification de -0.1mm dl dv dlS n
1

• Il est normal de trouver P1gtP0 puisque le volume
  de la chambre de combustion a diminué.
• Pour obtenir un moteur ayant les mêmes
  caractéristiques quavant cette réparation, il
  faudrait en théorie retarder le point dallumage.
  Sinon, avec une pression plus importante dans la
  chambre de combustion (puisque ? a augmenté) on
  risque de voir apparaître du cliquetis si on
  conserve le point dallumage dorigine.
• En pratique, pour une si faible augmentation de
  ?, on ne modifie pas les réglages du moteur, le
  risque de cliquetis étant assez minime.