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Cours 1

Les Bases

Matériel libre de droit:
http://assos.utc.fr/mecautc/doku.php?id=Tutos
1. Expliquer la construction des
     moteurs à quatre courses
A. Nomenclature des composants de base
B. Assemblage des composants dans un
   moteur de base
C. Matériaux utilisés
D. Disposition du vilebrequin
E. Disposition du ou des cylindres
F. Système d’équilibrage
G. Types de refroidissement
H. Description du rôle des composants
I. Expliquer
2. Expliquer le principe de fonctionnement
  des moteurs à deux et quatre courses

A. Principe du cycle à quatre courses
B. Principe du cycle à deux courses
C. Comparaison avec moteur Diesel
D. Disposition du vilebrequin
E. Ordre d’allumage
F. Avantage et inconvénient
G. Application
SOMMAIRE


• Fonction globale du système « Moteur »

•Les différents types de moteurs

• Constitution d’un moteur à 4 temps
       - Les organes fixes
       - Les organes mobiles
       - Les organes annexes

• Le fonctionnement d’un moteur 4 temps

•Quelques caractéristiques
Fonction globale du système « Moteur »


                                              Système
                             Paramètres       Environnement   Demande
                             moteur           (Pression
                                                              utilisateur
                             (Température     atmos.,
                                                              (contact, pédale, …)
                                              Température
                             moteur, régime
                             moteur, …)       ext …)
                                                                                        Sortie
   Entrée
                                                                          Énergie mécanique
Énergie chimique                                                          (Couple + rotation vilebrequin)

(Air + carburant)
                                     Convertir l’énergie
                                      Fonction du moteur ???                               Info utilisateur sur
                                     chimique en travail                                   l’état (Combiné
      Énergie                            mécanique                                         d’instrumentation)

      électrique                                                                     Pertes
                                                                             Échappement, vibrations,
                                                                             bruits, chaleur

                    C’est le principe du « Moteur à combustion interne »
Constitution du moteur à 4 temps
   Les organes fixes

Le bloc-cylindres                              Le carter inférieur
                C’est le « châssis » du
                moteur, il définit les                             Il sert de réserve
                cylindres                                          d’huile destinée à la
                                                                   lubrification et
                                                                   participe également à
                                                                   son refroidissement



 La culasse
                                                   Les joints
                Elle sert de couvercle en
                haut des cylindres. Souvent,
                elle comporte les chambres
                de combustion, les bougies,
                les injecteurs, les conduits
                d’air     (admission      et        Ils sont nombreux, le principal est
                échappement)                        le joint de culasse qui assure
                                                    l’étanchéité des chambres de
                                                    combustion
Constitution du moteur à 4 temps
   Les organes mobiles

Le piston                                              La bielle
                                                 Intermédiaire entre le
                     Il subit la pression        piston et le vilebrequin,
                     engendrée par la            elle transmet l’effort
                     détente des gaz et
                     transmet l’effort à
                     la bielle


 Le vilebrequin et
  le volant moteur                                        La distribution
                 Le vilebrequin tourne. Le volant                            Elle     permet     de
                 moteur, de par sa masse,                                    commander l’entrée
                 régularise le mouvement de                                  et la sortie des gaz
                 rotation.                                                   par l’intermédiaire de
                 L’ensemble {piston, bielle,                                 l’arbre à came.
                 vilebrequin} est appelé « ensemble
                 mobile » et réalise la
                 transformation du mouvement de
                 translation alternative en rotation
Constitution du moteur à 4 temps
   Les organes annexes

Le système d’allumage                        Le système de lubrification
           Il déclenche la combustion          Il assure la
           du mélange air + carburant          lubrification des
           admis en créant un arc              pièces en mouvement
           électrique                          et participe au
                                               refroidissement du
                                               moteur.


Le système d’alimentation et
        de carburation                       Le système de refroidissement

                  Il assure la préparation                   Il participe à la
                  du mélange combustible                     régulation de
                  air + essence                              température du
                                                             moteur et à son
                                                             refroidissement
Constitution du moteur à 4 temps
  Les organes annexes

                              Les collecteurs


                                       Ils permettent d’acheminer les
                                       mélanges gazeux aux chambres
                                       de combustion




                         Les circuits électriques
                        de démarrage et de charge
                                      Ils permettent :
                                      • Le démarrage du moteur par un
                                      moteur électrique
                                      • L’alimentation électrique et la
                                      recharge de la batterie.
1- Bougie d’allumage
11- Arbre à came
    admission
                                                       2- Arbre à came
                                                        Échappement
                                                 3- Soupape
   10- Soupape                                   échappement
    admission
                                                   4- Embrayage

   9- Piston
                                                          5- Boîtier
                                                          d’engrenage
     8- Bielle                                            (Transmission)




                                                 6- Volant moteur

                                      7- Vilebrequin
Constitution du moteur à 4 temps
  Les différentes architectures

4 cylindres en ligne                      Moteur à plat   Permet de
                                                          rabaisser le
                                                          centre de
                   Classique,                             gravité, plus
                   architecture la plus                   complexe de
                   répandue                               conception
                                                          (Porsche, Alpha
                                                          Roméo…)



Moteur en V

                       Plus cher, plus
                       court mais plus
                       large
Les 4 temps


1er temps : l’admission


                          • Le piston décrit une course descendante du PMH
                          au PMB

                          • La soupape d’admission est ouverte et laisse
                          entrer les gaz frais

                          • Le mélange air + carburant préalablement dosé
                          pénètre dans le cylindre

                          • L’énergie nécessaire pour effectuer ce temps est
                          « puisée » sur l’énergie cinétique emmagasinée
                          par l’équipage mobile et le volant moteur
Les 4 temps


2ème temps : la compression



                              • Les 2 soupapes sont fermées, la chambre de
                              combustion est étanche

                              • L’énergie cinétique de l’équipage mobile
                              entraîne le piston et autorise la compression du
                              mélange

                              • La pression ainsi que la température du mélange
                              augmentent
Les 4 temps


3ème temps : la combustion - détente



                                • Un peu avant le PMH, un arc électrique
                                déclenche le processus de combustion du mélange

                                • L’accroissement de la pression qui s’exerce sur le
                                piston engendre un effort sur la bielle et génère un
                                moment sur le vilebrequin

                                • Le piston redescend au PMB
Les 4 temps


4ème temps : l’échappement




                             • La soupape d’échappement s’ouvre et autorise
                             l’expulsion des gaz brûlés.

                             • En remontant le piston expulse les gaz brûlés.
Les 4 temps
      Synthèse
1°admission : soupape d’admission ouverte et
descente du piston provoquant l’entrée des gaz frais.
2°compression : toutes soupapes fermées et
remontée du piston.
3°combustion détente (le seul temps moteur qui
fournit de l’énergie) toutes soupapes fermées,
étincelle, combustion du mélange provoquant la
descente du piston.
4°échappement : soupape d’échappement ouverte et
remontée du piston, expulsion des gaz brûlés.


      Remarque : on peut observer qu’à 2 tours de
vilebrequin correspond un tour d’AAC. En effet lors
d’un cycle 4 temps il n’y a qu’une explosion tous les
deux tours, cela explique que les soupapes réalisent
un cycle pendant que le piston fait deux allés-retours.
Caractéristiques géométriques et dimensionnelles d’un moteur

    Un moteur à 4 temps se caractérise par sa cylindrée


L’alésage est le diamètre intérieur du cylindre

La course est la distance parcourue par le
piston entre le PMH et le PMB

La cylindrée « V » est le volume compris dans
le cylindre entre le PMH et PMB :


Cylindrée= (r2 )x H x N
Alésage: 10 cm
Course : 10 cm
N: 4 cylindres

                       Calcul:
                        = 3,1416
                       3,1416 X 52 x 10 x 4 = cylindrée
                       3,1416 x 25 x 10 x 4 = 3141,6 CC ou 3. 14 Litres
Assemblage d’un moteur


Ford HE: http://www.youtube.com/watch?v=v6AQAzBnEAs
Merci de répondre au petit quizz

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  • 1. Cours 1 Les Bases Matériel libre de droit: http://assos.utc.fr/mecautc/doku.php?id=Tutos
  • 2. 1. Expliquer la construction des moteurs à quatre courses A. Nomenclature des composants de base B. Assemblage des composants dans un moteur de base C. Matériaux utilisés D. Disposition du vilebrequin E. Disposition du ou des cylindres F. Système d’équilibrage G. Types de refroidissement H. Description du rôle des composants I. Expliquer
  • 3. 2. Expliquer le principe de fonctionnement des moteurs à deux et quatre courses A. Principe du cycle à quatre courses B. Principe du cycle à deux courses C. Comparaison avec moteur Diesel D. Disposition du vilebrequin E. Ordre d’allumage F. Avantage et inconvénient G. Application
  • 4. SOMMAIRE • Fonction globale du système « Moteur » •Les différents types de moteurs • Constitution d’un moteur à 4 temps - Les organes fixes - Les organes mobiles - Les organes annexes • Le fonctionnement d’un moteur 4 temps •Quelques caractéristiques
  • 5. Fonction globale du système « Moteur » Système Paramètres Environnement Demande moteur (Pression utilisateur (Température atmos., (contact, pédale, …) Température moteur, régime moteur, …) ext …) Sortie Entrée Énergie mécanique Énergie chimique (Couple + rotation vilebrequin) (Air + carburant) Convertir l’énergie Fonction du moteur ??? Info utilisateur sur chimique en travail l’état (Combiné Énergie mécanique d’instrumentation) électrique Pertes Échappement, vibrations, bruits, chaleur C’est le principe du « Moteur à combustion interne »
  • 6. Constitution du moteur à 4 temps Les organes fixes Le bloc-cylindres Le carter inférieur C’est le « châssis » du moteur, il définit les Il sert de réserve cylindres d’huile destinée à la lubrification et participe également à son refroidissement La culasse Les joints Elle sert de couvercle en haut des cylindres. Souvent, elle comporte les chambres de combustion, les bougies, les injecteurs, les conduits d’air (admission et Ils sont nombreux, le principal est échappement) le joint de culasse qui assure l’étanchéité des chambres de combustion
  • 7. Constitution du moteur à 4 temps Les organes mobiles Le piston La bielle Intermédiaire entre le Il subit la pression piston et le vilebrequin, engendrée par la elle transmet l’effort détente des gaz et transmet l’effort à la bielle Le vilebrequin et le volant moteur La distribution Le vilebrequin tourne. Le volant Elle permet de moteur, de par sa masse, commander l’entrée régularise le mouvement de et la sortie des gaz rotation. par l’intermédiaire de L’ensemble {piston, bielle, l’arbre à came. vilebrequin} est appelé « ensemble mobile » et réalise la transformation du mouvement de translation alternative en rotation
  • 8. Constitution du moteur à 4 temps Les organes annexes Le système d’allumage Le système de lubrification Il déclenche la combustion Il assure la du mélange air + carburant lubrification des admis en créant un arc pièces en mouvement électrique et participe au refroidissement du moteur. Le système d’alimentation et de carburation Le système de refroidissement Il assure la préparation Il participe à la du mélange combustible régulation de air + essence température du moteur et à son refroidissement
  • 9. Constitution du moteur à 4 temps Les organes annexes Les collecteurs Ils permettent d’acheminer les mélanges gazeux aux chambres de combustion Les circuits électriques de démarrage et de charge Ils permettent : • Le démarrage du moteur par un moteur électrique • L’alimentation électrique et la recharge de la batterie.
  • 10. 1- Bougie d’allumage 11- Arbre à came admission 2- Arbre à came Échappement 3- Soupape 10- Soupape échappement admission 4- Embrayage 9- Piston 5- Boîtier d’engrenage 8- Bielle (Transmission) 6- Volant moteur 7- Vilebrequin
  • 11. Constitution du moteur à 4 temps Les différentes architectures 4 cylindres en ligne Moteur à plat Permet de rabaisser le centre de Classique, gravité, plus architecture la plus complexe de répandue conception (Porsche, Alpha Roméo…) Moteur en V Plus cher, plus court mais plus large
  • 12. Les 4 temps 1er temps : l’admission • Le piston décrit une course descendante du PMH au PMB • La soupape d’admission est ouverte et laisse entrer les gaz frais • Le mélange air + carburant préalablement dosé pénètre dans le cylindre • L’énergie nécessaire pour effectuer ce temps est « puisée » sur l’énergie cinétique emmagasinée par l’équipage mobile et le volant moteur
  • 13. Les 4 temps 2ème temps : la compression • Les 2 soupapes sont fermées, la chambre de combustion est étanche • L’énergie cinétique de l’équipage mobile entraîne le piston et autorise la compression du mélange • La pression ainsi que la température du mélange augmentent
  • 14. Les 4 temps 3ème temps : la combustion - détente • Un peu avant le PMH, un arc électrique déclenche le processus de combustion du mélange • L’accroissement de la pression qui s’exerce sur le piston engendre un effort sur la bielle et génère un moment sur le vilebrequin • Le piston redescend au PMB
  • 15. Les 4 temps 4ème temps : l’échappement • La soupape d’échappement s’ouvre et autorise l’expulsion des gaz brûlés. • En remontant le piston expulse les gaz brûlés.
  • 16. Les 4 temps Synthèse 1°admission : soupape d’admission ouverte et descente du piston provoquant l’entrée des gaz frais. 2°compression : toutes soupapes fermées et remontée du piston. 3°combustion détente (le seul temps moteur qui fournit de l’énergie) toutes soupapes fermées, étincelle, combustion du mélange provoquant la descente du piston. 4°échappement : soupape d’échappement ouverte et remontée du piston, expulsion des gaz brûlés. Remarque : on peut observer qu’à 2 tours de vilebrequin correspond un tour d’AAC. En effet lors d’un cycle 4 temps il n’y a qu’une explosion tous les deux tours, cela explique que les soupapes réalisent un cycle pendant que le piston fait deux allés-retours.
  • 17. Caractéristiques géométriques et dimensionnelles d’un moteur Un moteur à 4 temps se caractérise par sa cylindrée L’alésage est le diamètre intérieur du cylindre La course est la distance parcourue par le piston entre le PMH et le PMB La cylindrée « V » est le volume compris dans le cylindre entre le PMH et PMB : Cylindrée= (r2 )x H x N Alésage: 10 cm Course : 10 cm N: 4 cylindres Calcul:  = 3,1416 3,1416 X 52 x 10 x 4 = cylindrée 3,1416 x 25 x 10 x 4 = 3141,6 CC ou 3. 14 Litres
  • 18. Assemblage d’un moteur Ford HE: http://www.youtube.com/watch?v=v6AQAzBnEAs
  • 19. Merci de répondre au petit quizz