LE MOTEUR A EXPLOSION

Principe thermodynamique:

Si l'on chauffe un gaz dans un récipient clos, on observe une élévation de pression.













Si le fond du récipient est mobile et s'il offre une résistance, son déplacement représente un travail.

Si la pression de gaz est suffisante pour déplacer le fond mobile, on peut dire que:

La quantité de chaleur dispensée pour chauffer le gaz s'est tranformé en travail mécanique.



Qj = Wj

Qj = énergie calorifique

Wj = énergie mécanique



Le travail W est le produit de la force F par la longueur de déplacement de la paroi mobile.





W = F x l

joule = newton x mètre



Dans un moteur à combustion interne le gaz introduit est combustible. Sa propre combustion va élever sa température.



Les phases de fonctionnement:



Pour
obtenir le cycle de fonctionnement,c'est à dire permettre au système
mécanique de revenir aprés différentes transformations à sa position
initiale, il faut:











TEMPS ADMISSION:



Introduire le mélange combustible dans le cylindre.

Le piston
se déplace du point mort haut (PMH) vers le point mort bas (PMB). La
soupape d'admission est ouverte: aspiration du mélange. (Voir figure1)



TEMPS COMPRESSION:



Comprimer le mélange jusqu'au point mort haut.

Le piston se déplace du point mort bas vers le point mort haut. Les soupapes sont fermées. (Voir figure 2)



TEMPS ALLUMAGE/DETENTE:



Provoquer
l'inflammation et la combustion du mélange combustible. Le mélange
brule, la pression augmente (les soupapes sont fermées), les gaz
enfermés dans le cylindre se détendent et produisent le travail
mécanique.

Le piston se déplace du point mort haut vers le point mort bas. (Voir figure 3)



TEMPS ECHAPPEMENT:



Evacuer les gaz brulés

Le piston se déplace du point mort bas vers le point mort haut. La soupape d'échappement est ouverte. (Voir figure 4)



















Conclusion: Le piston est revenu à sa position initiale aprés avoir parcouru:

• Deux déplacements du PMH vers le PMB.
  
• Deux déplacements du PMB vers le PMH.
  

Les caractéristiques du moteur 4 temps:



Si l'on
convient d'appeler "course" le distance parcourue par le piston du PMH
vers le PMB et vice versa, on peut énoncer que le cycle s'effectue en 4
temps.

Le diamètre du cylindre est appelé "alésage".

La cylindrée unitaire aura pour valeur:





A = alésage

C= course



Le rapport volumétrique:











Les différentes fonctions auxiliaires:

• La
  carburation ou injection: Elle élabore le mélange gazeux d'air et
  d'essence nécessaire au fonctionnement du moteur à explosion. Ce mélange
  doit être combustible, homogène, et correctement dosé à tous les
  régimes.
  
• L'allumage: Il enflamme le mélange gazeux
  à l'intérieur du cylindre, aprés que celui-ci ait été porté par
  compression, à une température proche de celle d'inflammation.
  
• Le graissage: Il diminue les resistances dues aux frottements des pièces en mouvement en interposant entre elle un lubrifiant.
  
• Le refroidissement: Il régularise la
  température du moteur en limitant son échauffement afin d'améliorer les
  condition de fonctionnement.
  
• La distribution: Elle commande: L'admission du mélange et l'évacuation des gaz brulés.
  

Le diagramme théorique:



Pou traduire par un graphe le
fonctionnemant du moteur 4 temps, il suffit de tracer une fonction qui
indique les pressions pour les différentes valeurs, déterminées par le
déplacement du piston dans le cylindre.







L'épure circulaire de distribution:



Pour obtenir:

• Le meilleur remplissage des cylindres.
  
• La meilleure évacuation des gaz brûlés.
  
• La meilleure combustion donc la plus
  grande puissance, la commande des soupapes est faite suivant l'épure
  circulaire de distribution.
  

Cette épure représente les temps
d'ouverture et de fermeture des soupapes. Les ouvertures et fermetures
sont placées par rapport au PM et indiquent la position occupée par le
maneton du cylindre considéré pour un moteur tournant à droite vu de
l'avant.



AOA = Avance Ouverture Admission

RFA = Retard Fermeture Admission

AOE = Avance Ouverture Echappement

RFE = Retard Fermeture Echappement



A cet effet, on a couplé mécaniquement le
vilebrequin à l'arbre à came pour que les soupapes s'ouvrent et se
ferment à des moments trés précis en rapport avec les différentes
positions du piston.

L'arbre à came tourne deux fois moins vite
que le vilebrequin afin d'assurer une distribution correspondant au
cycle Beau de Rochas.











Les différents types de distributions:



Le moteur à soupapes latérales:

Les soupapes sont verticales dans le bloc
cylindre et débouchent dans uen chapelle. Le volume de la chambre de
combustion est grand et ne permet pas un taux de compréssion élevé.









Moteur à soupaes en tête (culbuté)

La chambre de combustion est hémisphérique.
L'augmentation de l'inertie du dispositif de commande engendre le
rebondissement des soupapes, ce qui amène à monter l'arbre à cames le
plus haut possible dans le bloc cylindres.









Moteur culbuté à arbre à cames en tête



On rencontre dans ce cas un ou deux arbres à
cames directement en contact avec les soupapes par l'intermédiaire d'un
poussoir. L'inertie des pièces en mouvement est minimale.








Moteur à soupapes à attaque directe: