Chap4.Système d'admission de l'air.pptx

Réalisateur : Azim abderrahman
Cours
Le Moteur
Institut de Formation aux Métiers de
l’Industrie d’Automobile
Département Automobile
1
Formateur: AZIM ABDERRAHMAN
Département: Maintenance automobile.
Mode de formation: FI/FQ/FC
Filière: Maintenance automobile
Date de MAJ:20/04/19

Objetifs du cours
1
Enumérer les différents
composants du système
d’admission d’air.
2
Comprendre le mode de
fonctionnement de
chaque pièce dans le
système d’admission.
3
Comprendre le mode de
fonctionnement du
Turbocompresseur
2

Plan :
1. Généralités sur le système d’admission en air
2. Description de système d’admission d’air
3. Le turbocompresseur
3

 Quel est le but de l’alimentation du carburant et de l’admission
d’air ?
Le but est de
 Créer un mélange idéal d’air et d’essence dans la chambre de
combustion;
 Produire une puissance maximale avec la consommation la plus faible
et le moins possible d’émissions de fumée à l’échappement.
4

 L’air et l’essence sont mélangés au
niveau de la soupape d’admission,
puis ils pénètrent ensemble dans le
cylindre, et sont comprimés et
enflammés.
 L’énergie de la combustion force le
piston à descendre et produit la
puissance.
 Le circuit d’admission d’air amène
de l’air filtré au moteur, optimise la
pénétration de l’air dans les
cylindres et en réduit le bruit.
5

 L’objectif principal du circuit
d’alimentation est d’envoyer du
carburant filtré et pressurisé aux
injecteurs.
 Le rapport idéal du mélange
combustible, dans le cas de
l’essence, est de 14,7 parts d’air
pour 1 part de carburant.
 Le rapport du mélange affecte la
puissance, la consommation de
carburant et les émissions
d’échappement.
6

 Le mélange de 14,7 parts d’air avec 1 part de carburant doit être
homogène dans la chambre de combustion, de sorte que le front
de flamme progresse à vitesse uniforme.
 Plusieurs facteurs affectent le mélange de l’air et du carburant :
7
Atomisation Vaporisation Tourbillonnement Condensation Absorption

 Atomisation :
Les injecteurs envoient le carburant dans
les chambres de combustion comme un
brouillard de fines particules, en forme de
cône. Le nez de l’injecteur et la pression
du carburant facilitent l’atomisation du
carburant.
 Vaporisation :
La vaporisation consiste à faire passer les
gouttelettes de carburant atomisé à l’état
gazeux sous l’effet de la chaleur.
8

 Tourbillonnement :
L’air qui entre dans le cylindre est forcé à
tourbillonner pour favoriser son mélange
avec le brouillard de carburant.
 Condensation :
La condensation se produit lorsque le
carburant vaporisé se refroidit et se sépare
de l’air.
Certaines particules de carburant peuvent
s’agglomérer et adhérer au métal. La
condensation se produit surtout lorsque le
moteur est froid et tourne à bas régime.
9

 Absorption:
Lorsque le moteur est froid, certaines
particules de carburant peuvent être
absorbées par les accumulations de
calamine sur les soupapes d’admission ou
la tête des pistons.
10
D’autre part, plusieurs facteurs affectent le bon déroulement de la
combustion :
 Cliquetis.
 Indice d'octane.
 Vitesse de la flamme.

 Lorsque les températures de combustion
sont très hautes, le mélange combustible a
tendance à s’enflammer au contact des
parois des cylindres, en plus des bougies.
 Dans un tel cas, deux fronts de flamme
sont produits et se déplacent l’un vers
l’autre dans les chambres de combustion.
 Lorsque les deux fronts se rencontrent, les
parois des cylindres vibrent et un bruit de
cognement se fait entendre.
 Des cliquetis prolongés ou excessifs
provoquent des dégâts internes dans les
chambres de combustion.
11
Cliquetis

 Indice d'octane:
L’indice d’octane de l’essence est obtenu en mesurant son aptitude à résister
aux cliquetis et à la détonation, c’est-à-dire ses qualités antidétonantes. Une
essence qui produit facilement des cliquetis a un faible indice d’octane ainsi
une essence très antidétonante possède un indice d’octane élevé.
 Vitesse de la flamme :
 La vitesse de la flamme varie selon la richesse du mélange combustible et
l’indice d’octane de l’essence.
 La vitesse de la flamme est plus rapide avec un mélange riche et plus
lente avec un mélange pauvre.
 Cette variation est due à la différence dans la distance qui sépare les
molécules d’essence dans la chambre de combustion.
12

Un moteur thermique a besoin d'air pour :
• Déclencher combustion.
• Evacuer les gaz brûlés du cylindre après la combustion.
La raison pour laquelle l'air pénètre dans un cylindre est tout simplement une
loi fondamentale de la physique : une haute pression se déplace toujours
vers une zone de basse pression.
Par conséquent, l'air se déplace en dehors dans les cylindres à cause de la
dépression formée sur la course d'admission
13

• L’onde de dépression se propage à
travers la tubulure jusqu’à l’autre
extrémité qui débouche dans un
collecteur. A cette extrémité l’onde de
dépression agit sur le volume d’air
présent dans le collecteur.
• La dépression existant maintenant à
l’extrémité de la tubulure entraîne les
masses d’air en présence. Celles-ci
s’engouffrent de telle sorte qu’au lieu
de l’onde de dépression, il se forme
maintenant une onde de pression de
même intensité qui se propage vers la
soupape d’admission.
14

15
1. Collecteur
d’admission.
2. Boitier papillon.
3. Electrovanne d’air
de ralenti.
4. Manchon
d’admission d’air.
5. Filtre à air.

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Le Collecteur d’admission
• La fonction principale du collecteur
d'admission est de répartir
uniformément le mélange de
combustion (ou tout simplement de
l'air dans un moteur à injection directe)
pour chaque orifice d'admission dans
la culasse.
• La distribution est aussi importante
pour optimiser l'efficacité et les
performances du moteur.
• Historiquement, le collecteur d'admission a toujours été fabriqué à partir
aluminium ou en fonte, mais l'utilisation de matériaux plastiques composites
gagne de plus en plus en popularité.

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 Turbulence
• La turbulence dans le circuit d’admission, provoque des forces à des
proportions inégales dans divers sens appliquée sur le carburant, ce qui
favorisent une bonne atomisation.
• Une meilleure atomisation permet une combustion plus complète de tout le
carburant et contribue à réduire les cliquetis en élargissant le front de
flamme.
• Pour atteindre ces turbulences, il est préférable de garder les surfaces des
orifices d'admission de la culasse rugueuse.

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 Rendement volumétrique
• La conception et l'orientation de la tubulure d'admission est un facteur très
important dans le rendement volumétrique du moteur.
• Des changements brusques de contour provoquent des chutes de pression,
ce qui entraîne moins d'air (et / ou carburant) entrant dans la chambre de
combustion.
• Une haute performance des collecteurs est assurée grâce à des contours
lisses et des transitions progressives

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 Système variable d’admission
• L'écoulement d'air dans le collecteur d'admission
n'est pas uniforme, mais varie en fonction de la
vitesse du moteur.
• Comme son nom l'indique, ce collecteur peut
faire varier la longueur de la tubulure d'admission
dans le but d'optimiser la puissance et le couple
durant toute la plage de la vitesse de
fonctionnement du moteur, ainsi que contribuer à
fournir un meilleur rendement énergétique.

20
Boitier papillon
Un corps papillon est un mécanisme par lequel l'écoulement
d'un fluide est dirigé par constriction ou d'obstruction.
La puissance d'un moteur peut être augmentée ou diminuée
par la restriction des gaz d'admission, mais généralement
diminuée.
le corps papillon est la partie qui commande la quantité d'air
circulant dans le moteur, par une réponse à une action
exercée par le conducteur sur la pédale d'accélérateur.
Il est généralement fixé à, ou près de, capteur de débit
massique d'air. La plus grande pièce dans le corps papillon
est la plaque papillon, qui est la soupape régulatrice du flux
d’air.

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Boitier papillon
Sur plusieurs voitures, l’action sur la pédale d’accélération est communiquée
via le câble papillon, pour activer les liaisons du papillon qui déplacent la
plaque papillon. Dans les voitures à commande électronique du papillon
(connu aussi sous le nom « entrainement par câble »), un moteur électrique
contrôle les liaisons papillon

22
Boitier papillon
Généralement, le capteur de position papillon (TPS) est connecté à l’axe de
la plaque papillon, pour fournir ECU par des informations sur l’état
d’ouverture du papillon.
Conducteur appuie
sur la pédale
d’accélération
La plaque papillon tourne
Capteur de flux d’air
mesure le changement
ECU Augmente la
quantité d’essence à
injecter

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Electrovanne d’air de ralenti
L’électrovanne d’air de ralenti est une électrovanne normalement fermée, elle
est commandée par un processeur, qui peut calculer pendant combien de
temps l’électrovanne de ralenti doit être laissée sous tension, selon le volume
d’air dont le moteur a besoin.

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Elle possède trois phases importantes de fonctionnement :
 Démarrage :
Dans la phase de démarrage, le moteur a besoin d'air additionnel pour
assurer une montée en régime suffisante.
Ce besoin d'air additionnel sera directement fonction de l'état thermique
moteur, donc de l'information température eau moteur.

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 Ralenti:
 L’état thermique du moteur
En raison des frottements internes, il faudra à froid que le moteur reçoive
davantage de mélange air/essence qu'à chaud pour tourner à un même
régime de rotation.
Par ailleurs, pour garantir une régularité de fonctionnement correcte du
moteur au ralenti, il faudra que ce dernier tourne à une vitesse de rotation
supérieure à froid (ex : 1000 tr/mn à 0°C et 750 tr/mn moteur chaud à 80°C).
Cette augmentation du régime de ralenti à froid permettra également un
réchauffement plus rapide du moteur

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 Ralenti:
 Régulation de régime
La vitesse de rotation au ralenti entre, pour une part importante, dans la
consommation de carburant.
Sachant que cette consommation pondère sensiblement la consommation
des véhicules en circulation urbaine, il convient d'avoir un régime de ralenti le
plus faible possible sans toutefois provoquer des instabilités moteur.

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 Décélération:
• La décélération provoque de fortes dépressions dans la tubulure d'admission
(principalement à régimes élevés, papillon fermé), et donc un remplissage
très faible et peu homogène.
• Dans ces conditions la combustion est toujours incomplète et s'accompagne
d'un fort taux d’imbrûlés à l'échappement.
• Par ailleurs, au niveau du véhicule, on passe en un temps très court d'un
couple moteur «normal» (conducteur appuie sur la pédale), à un couple très
faible (conducteur lâche la pédale) : le véhicule est alors freiné brutalement,
trop brutalement. Pour pallier ces deux défauts, le débit d'air additionnel est
piloté pendant toute la durée de la décélération.

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Filtre à air
 Une parfaite filtration de l'air sur un moteur est une condition primordiale pour
sa longévité, pour une consommation énergétique normale, pour limiter la
pollution, sur un moteur la quantité du carburant injectée est déterminée et
dosée par la pompe d'injection en fonction de la position de la pédale
d'accélération.
 Le filtre d'air qui ne remplit plus
son rôle peut être aussi la cause
d'une baisse du rendement du
moteur et d'une usure prématurée
de certains composants.

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Filtre à air
 Son pouvoir de séparer l'air et la poussière doit être suffisamment grand pour
qu'un moteur équipé de ce filtre et fonctionnant en ambiance poussiéreuse
ne présente pas une usure plus importante qu'un autre moteur aspirant de
l'air dépourvu d'impuretés.

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Turbocompresseur
 Présentation :
 Pour accroître la puissance d’un moteur : soit on augmente sa cylindrée, soit
on le fait tourner plus vite, soit encore on lui fournit davantage d’énergie,
c’est-à-dire de carburant.
 C’est à cette dernière tâche – la suralimentation– qu’est employé le turbo.

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Turbocompresseur
 Principe de fonctionnement :
 Placé à la sortie du moteur, il exploite l’énergie cinétique (vitesse),
volumétrique (pression) et thermique (température)contenue dans les gaz
d’échappement pour mettre en rotation une turbine, solidaire d’un
compresseur d’air, lui-même branché sur le circuit d’admission du moteur.

32
Turbocompresseur
 Principe de fonctionnement :
 La rotation de la turbine, transmise à la roue par un axe, provoque
l'aspiration de l'air. La mise en pression se fait dans le carter admission par
transformation en pression de la vitesse de l'air générée par la rotation, de ce
fait l’air d’admission est comprimé.
 Les premiers turbos tournaient jusqu'à 40 000 tr/min. (~660 tr/s) alors que
ceux actuellement en circulation atteignent pratiquement les 250 000 tr/min.
(~4.200 tr/s)

33
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