[cours] Fonctionnement d'un moteur

[Invité §bag281Un]

Qu'est ce qu'un moteur, ou pour certain c'est quoi le truc sous le capot ? (je déconne)

 

Sur une voiture le moteur est soit à l'avant soit a l'arrière, mais ça tout le monde le sais, quand a c'est différents types la il déjà moins de monde, et ce qu'il y a dedans presque plus personne ne lève la main .

 

Pour commencer, les différents moteur: le moteur en ligne, le moteur à plat, le moteur à plat opposé ou flat, le moteur en V, et enfin le VR6 petite particularité VW.

 

• Le moteur en ligne:est le plus courant, les cylindres sont verticaux et dans un même plan (ex: Volvo C70 T5, 5 cylindres en ligne).
  

 

 

 

• Le moteur à plat: est un moteur où les cylindres sont horizontaux et d'un même coter (ex: Peugeot 104, 4 cylindres à plats).
  

 

 

 

• Le moteur à plat opposé ou flat: est un moteur où les cylindres sont horizontaux sur deux plans ou rangées (ex: Citroën 2CV, 2 cylindres à plat opposées).
  

 

 

 

• Le moteur en V: est un moteur qui forme un angle de 60° ou 90° selon les cas (ex: Ford Mustang, V6 ou V8).
  

 

 

 

• Et le VR6: moteur V6 formant un angle très fermé ce qui forme un seul bloc culasse contrairement au V6 qui en forme deux (ex: VW Golf VR6).
  

 

 

 

Il existe des moteurs 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 cylindres (et plus si infinité , comme le V12 ou W12).

On va me dire mais pourquoi pas des 7 et 11 cylindres ? Tout simplement pour des contraintes technique, à cause du positionnement de la bielle sur le vilebrequin pour l'allumage.

 

Le calcule est: 720°/ le nombre de cylindres.

Imaginer une bielle tous les 102.8571429° pour le 7 cylindres c'est impossible, tandis qu'une bielle tout les 120° pour le 6 cylindres c'est possible , voilà la raison pourquoi certain moteur n'existe pas.

 

PS: Les 720 dans le calcul est une mesure en degrés qui symbolise deux tours de vilebrequin qui est nécessaire au fonctionnement du moteur. (720° = un cycle moteur pour le vilebrequin).

[Invité §bag281Un]

Deuxièmement, de quoi est constituer un moteur, le plus souvent d'une grosse bête noire, c'est pour cela qu'il ne faut pas l'ouvrir .

Aussi, pour ce qui n'ont aucune expérience, toutes pièces et vis enlever d'un moteur retrouve leurs places, il n'y en a pas en trop

 

Plus sérieusement un moteur en lui même, (je parle pas de la boîtes de vitesses) est composer de trois choses, un équipage fixe, un équipage mobile, et les accessoires qui ne sont pas en options sauf chez Lada . (et oui j'adore Lada ).

 

• L'équipage fixe, ce compose du bloc-moteur ou bloc-cylindres (endroit où ce loge les pistons et où se fixe l'équipage mobile et les accessoires) et la culasse qui referme le tout, ne pas oublié le carter à huile qui referme le bas et permet de stocker l'huile.
  

 

Le bloc-moteur et la culasse sont réalisé par moulage (fonte pour le bloc-moteur, alliage d'aluminium dit alpax pour la culasse), ces matériaux moulable permettent de bien évacuer la chaleur par transfert et permet d'être presque indéformable, certaines voitures font entorse à la règle (ex: culasse de Ford Escort Cosworth).

 

• L'équipage mobile est constituer du vilebrequin, des bielles, des pistons, des segments et de la distribution (arbres à cames, soupapes, ressorts de soupapes, pompe à gazole pour le diesel).
  

 

Le vilebrequin fournis le mouvement moteur donné par les pistons/bielles à l'abre à cames par l'intermédiaire de la courroie de distribution (chaîne, ou cascades de pignons dans certains cas).

 

L'arbres à cames tourne deux fois moins vite que le vilebrequin lors d'un cycle moteur, voilà pourquoi la poulie de l'arbre à cames est plus grosse.

 

• Les accessoires ce composent de la pompe à huile (entraîner par chaîne graçe au vilebrequin, ce situe dans le bloc moteur, donc pas visible de l'extérieur), de la pompe à eau (entraîner par la courroie de distribution ou la courroie d'accessoire suivant le véhicules), de l'alternateur (entraîner par la courroie d'accessoire), et du démarreur (engrener sur le volant moteur).
  

 

Nous pouvons considérer comme accessoire la climatisation (entraîner par la courroie d'accessoire) et le motoventilateur qui peut être entraîner par la courroie d'accessoire mais ce cas tend à disparaître pour le profit du moteur électrique.

 

 

Schémas:

 

 

[Invité §bag281Un]

Le rôle du moteur est de transformer l'énergie chimique contenu dans le carburant (essence ou diesel) en énergie mécanique.

 

Il existe différent moteur:

• Le moteur 2 temps carburateur (essence) et injection (essence et diesel).
   
  
• Le moteur 4 temps carburateur (essence) et injection (essence et diesel).
   
  
• Le moteur rotatif fonctionnent à l'essence qui est un cas particulier que nous verrons en dernier.
  

 

Et deux types de moteur:

• Le moteur essence, où le mélange air/essence est inflammé par une étincelle (fournis par la bougie).
   
  
• Le moteur diesel, l'inflammation est commandé par une forte injection de gazole dans de l'air comprimer.
  

 

Je passerais l'explication du fonctionnement du moteur à 2 temps qui tend a disparaître à cause des normes anti-pollution, mais je pourrais y revenir plus tard si il y a des demandes, trêve de bavardage, passons au 4 temps.

 

L'ingénieur Beau de Rochas définie le principe du moteur à 4 temps:

• Admission, aspiration d'air (pour le diesel) ou de mélange air/essence (pour le moteur essence).
   
  
• Compression, l'air ou le mélange est comprimer.
   
  
• Inflammation/détente, injection de gazole pour l'inflammation de l'air (moteur diesel), et production d'une étincelle pour inflammé le mélange air/essence (moteur essence).
   
  
• Echappement, évacuation des gaz brûler.
  

 

[Invité §bag281Un]

Le cycle du moteur à combustion interne théorique ( notons que; PMH = point mort haut, et PMB = point mort bas, le moteur étudier est un moteur essence).

 

 

• Premier temps (un demi tour de vilebrequin, 180°), l'admission:
  

La course du piston est descendante, il se déplace du PMH au PMB, la soupape d'admission est ouverte depuis le PMH et la soupape d'échappement fermé.

Les gaz frais (air/essence) rentre dans le cylindre au PMB, la soupape d'admission se ferme.

 

• Deuxième temps (un autre demi tour de vilebrequin , 180°), la compression:
  

Course montante du piston du PMB au PMH, les soupapes (admission et échappement) sont fermées, le volume se réduit, la pression ainsi que la température augmente à l'intérieur du cylindre.

 

• Troisième temps (encore un demi tour de vilebrequin ,180°), l'explosion/détente:
  

Les soupapes sont fermées, la bougie produit une étincelle, la pression et la température augment brutalement c'est l'explosion.

Le piston redescend du PMH au PMB, c'est la détente.

 

• Quatrième temps (aller encore une demi tour de vilebrequin ,180°), l'échappement:
  

La course du piston est montante, du PMB au PMH, la soupape d'échappement est ouverte, et celle d'admission fermé, la pression diminue, les gaz brûler sortent.

 

 

Nous pouvons en conclure que la durer du cycle à 4 temps est de 720° pour le vilebrequin et la moitié pour l'arbre à cames qui tourne deux fois moins vite (360°).

Ce cycle est un mouvement répétitif jusqu'à l'arrêt du moteur commander par l'utilisateur, ou une panne .

 

Nous voyons aussi que un seul temps est productif d'énergie , c'est le temps moteur qui ce résume à l'explosion/détente , les autres temps sont résistant , ils freines le mouvement mais sont nécessaires au fonctionnement.

 

Mais ce cycle est uniquement théorique , car il faut un certain temps pour que les soupapes s'ouvre, que le mélange s'enflamme, et que les gaz entrent et sortent du fait de leur inertie et des échange de chaleur avec l'extérieur.

 

 

EDIT: image venant d'un petit site

[Invité §bag281Un]

Comme dit précédemment un problème ce pose, avec un seul temps moteur et trois temps résistant le moteur risque de ne pas tourner régulièrement, mais avec des à coups .

 

Mais, une solution existe et a été apporter sur toute les voitures, cette solution, le volant moteur.

 

Le volant moteur de part sa rotation qui entraîne une certaine inertie emmagasine une partie de l'énergie du temps moteurs, et la restitue au temps résistant , donc le moteur tourneras régulièrement.

[Invité §bag281Un]

Comme dit plus haut, ce cycle n'était que théorique, alors qu'en est il de la pratique?

 

Pour pallier aux différents problèmes qui rendent impossible le fonctionnement du cycle théorique les constructeurs automobiles ont augmenté le temps d'ouverture des soupapes pour éviter le freinage des gaz, et avancé le point d'allumage pour tenir compte du délais d'inflammation du mélange.

 

• AOA (avance ouverture admission)
  

La soupape d'admission s'ouvre avant la fermeture de la soupape d'échappement et à l'arriver du piston au PMH, ceci permet d'éviter l'arrêt de la veine gazeuse devant une soupape fermé et augment le taux de remplissage.

 

• RFA (retard fermeture admission)
  

La soupape d'admission se ferme après le PMB, ceci permet d'augmenter le taux de remplissage car nous profitons de l'inertie des gazs. La diminution du temps de compression est compensé par une pression plus forte des gaz due au temps d'admission plus long.

 

• AA (avance allumage)
  

La bougie fournis par la bougie est avancer avant le PMH, ceci répartie l'explosion et la pression maximal est augmenter.

 

• AOE (avance ouverture échappement)
  

La soupape d'échappement s'ouvre avant le PMB, ceci permet d'avancer la chute de pression des gaz brûler pour éviter la contre-compression.

 

• RFE (retard fermeture échappement)
  

La soupape ce ferme après le PMH, on profite de l'inertie des gaz pour faciliter une évacuation complète, la soupape ce fermera au début du temps d'admission.

 

 

Ces avances et retard d'ouverture et de fermeture ce mesure en degrés avant et après le PMH ou le PMB.

 

Nous avons un croisement de soupapes entre AOA et RFE , les deux soupapes s'ouvre (admission) et se ferme (échappement) presque en même temps ceci s'appelle aussi balance, mais il n'y a aucun risque que le mélange entre gaz brûler et gaz frais de part la vitesse acquise (inertie des gaz) le mélanger air/essence chasse les gaz brûler .

 

Certains aurons vues que le cycle dur plus que 720° a cause de AOA et RFE , prenons AOA=15° et RFE=10°, nous aurons un cycle égale à 745° (720+15+10=745).

 

 

[Invité §bag281Un]

Ces avances peuvent être symbolisées par un diagramme circulaire (partie qui va être ennuyeuse pour certains ) :

 

Valeurs données:

AOA = 15°

RFA = 10°

AA = 8°

AOE = 12°

RFE = 10°

 

L'épure circulaire de distribution:

 

Calculs:

Temps d'admission égale à 205° (180+AOA+RFA = 180+15+10 = 205°).

Temps de compression égale à 162° (180-RFA-AA = 180-10-8 = 162°).

Temps d'explosion détente égale à 176° (180+AA-AOE = 180+8-12 = 176°).

Temps d'échappement égale à 202° (180+AOE+RFE = 180+12+10 = 202°).

 

Durer total du cycle égale à 745° (720+ AOA+RFE = 720+15+10 = 745° ou addition des temps).

 

 

EDIT: pour chaque épure il faut indiquer où est le PMH et le PMB, ainsi que le sens de rotation du moteur.

 

[Invité §bag281Un]

Maintenant vous savez comment fonctionne un moteur essence , pour le moteur diesel c'est pareil , sauf que seul de l'air est admis dans le cylindre, et qu'il n'y a pas de bougie d'allumage, l'explosion est former grâce a une forte injection de diesel dans de l'air fortement comprimé, voilà la différence de fonctionnement .

[Invité §noc356oO]

Alors là moi je dis bravo pour ce résumé théorique et photographique. un seul oublis il existe un moteur v16 me demandez pas la marque ,je m'en souviens plus.

[Invité §bag281Un]

Alors là moi je dis bravo pour ce résumé théorique et photographique. un seul oublis il existe un moteur v16 me demandez pas la marque ,je m'en souviens plus.

 

Merci du compliment, pour le V16 peut être oui, c'est pas un Volvo par hasard?

Quand à l'oublie, il y a aussi le V10 et d'autres, c'est pour cela que j'ai dit "et plus si infinité" sinon la liste est longue.

 

[Invité §bag281Un]

Maintenant l'avant dernier post qui clôtureras le sujet est le vocabulaire technique:

 

Alésage = diamètre intérieur du cylindre en mm.

Course = distance comprise entre le PMH et le PMB en mm.

Points Morts = position du piston à vitesse nul.

Point mort haut (PMH) = position de monté maximum du piston.

Point mort bas (PMB) = position de descente maximum du piton.

Chambre de combustion = espace compris entre le PMH et la culasse en cc.

Cylindrée unitaire = volume compris entre le PMH et le PMB en cc.

Rapport volumétrique = rapport entre le volume total (V) et le volume de la chambre de combustion(v).

 

Moteur super carré = moteur où l'alésage est supérieur à la course.

Moteur carré = moteur où l'alésage est égal à la course.

Moteur longue course = moteur où l'alésage est inférieur à la course.

 

Si vous avez des questions sur certains termes que vous avez entenduent n'hésiter pas a demander.

[Invité §noc356oO]

Merci du compliment, pour le V16 peut être oui, c'est pas un Volvo par hasard?

Quand à l'oublie, il y a aussi le V10 et d'autres, c'est pour cela que j'ai dit "et plus si infinité" sinon la liste est longue.

 

Peut importe ton résumé est tres bien fais et tres complet c'est super.

[Invité §bag281Un]

Peut importe ton résumé est tres bien fais et tres complet c'est super.

Encore un petit dernier post et c'est fini, sinon des cours sur d'autres sujet comme le carburateur l'injection le freinage et autres ca intéresse?

 

[Invité §noc356oO]

Encore un petit dernier post et c'est fini, sinon des cours sur d'autres sujet comme le carburateur l'injection le freinage et autres ca intéresse?

Personellement ce sont tous des choses que je connais tres bien car j'ai un cap de mécano mais je suis sur que cela peut servir pour beaucoup d'autres personnes qui sont interessée par la mécanique. Et encore bravo.

[Invité §bag281Un]

Personellement ce sont tous des choses que je connais tres bien car j'ai un cap de mécano mais je suis sur que cela peut servir pour beaucoup d'autres personnes qui sont interessée par la mécanique. Et encore bravo.

 

C'est le but principal, apprendre aux personnes qui n'y connaise rien les bases pour pouvoir en savoir plus que ce que disent les concessionaires ou autres.

Et merci pour t'est encouragement.

[Invité §Mav446GJ]

Salut,

L'injection m'interesse car au niveau carburateur j'en connais un peu mais injection je connais rien du tout,en tout cas pour ce que tu a fais c'est du bon cour, bravo

[Invité §job825Cq]

Encore un petit dernier post et c'est fini, sinon des cours sur d'autres sujet comme le carburateur l'injection le freinage et autres ca intéresse?

Très bien de nous (in)former sur la mécanique. Par contre fais un effort pour l'orthographe : certaines fautes sont assez perturbantes pour la lecture.

Sans rancune.

 

[Invité §jul343gk]

Salut. Merci beaucoup pour ce cours très pédagogique. Si tu as d'autres infos, je pense qu'on est tous preneurs.

[Invité §Die357MD]

Salut,

L'injection m'interesse car au niveau carburateur j'en connais un peu mais injection je connais rien du tout,en tout cas pour ce que tu a fais c'est du bon cour, bravo

Oui, moi aussi, je voudrais bien un petit topo complet sur le système d'injection...

[klitor]

Que voila une bonne synthèse

Merci bagheera

 

On a droit aux questions ?

Qu'est qui va impliquer le choix d'un moteur en ligne , à plat ou en V ? une raison technique ?

[Invité §kaz086tA]

Que voila une bonne synthèse

Merci bagheera

 

On a droit aux questions ?

Qu'est qui va impliquer le choix d'un moteur en ligne , à plat ou en V ? une raison technique ?

La place

[Invité §via445mn]

La place

 

Il n'y a pas que la place (qui est un critére essentiel effectivement), pour certain constructeur, on peut parler d'une dimesion historique aussi (les 6 en ligne de BMW, les flat 6 chez porsche, etc...)

 

Mais on peut aussi parler du caractère moteur qu'on veut pour la voiture (chaque type de moteur à un caractére intrinséque). Par exemple, certainnes alfa ont eu des moteurs boxer (si je me plante pas, pour les sub, c'est certain en tout cas) pourtant, il y avait largement la place pour un moteur en ligne etc....

 

 

[Invité §idl853yH]

C'est aussi (et surtout) le coût qui dicte le choix de l'architecture d'un moteur...

 

[Invité §bag281Un]

Le L6 seras plus coupleux, le V6 plus puissant et le flat 6 un bon intermédiaire.

Les raison historique L6 pour BMW et Mercedes, Flat 6 pour Porsche, etc etc

[Invité §bag281Un]

Aussi petite précision sur le moteur en lui même, toute les axes (vilebrequin, abres à cames), et les bielles ainsi que le pistons, sont équilibrées, pour ne pas avoir un moteur qui "frappe".

 

Les questions sont les biens venues, comme tout apport personnel.

[Invité §noc356oO]

Le L6 seras plus coupleux, le V6 plus puissant et le flat 6 un bon intermédiaire.

Les raison historique L6 pour BMW et Mercedes, Flat 6 pour Porsche, etc etc

 

Et que pense tu du vr6 de chez vw? a mon avis,mais c'est personel toutes les qualités sont réunie dans ce moteur. ça fais déja un moment que je roule en vr6 et j'en suis pas deçu.

[Invité §bag281Un]

Et que pense tu du vr6 de chez vw? a mon avis,mais c'est personel toutes les qualités sont réunie dans ce moteur. ça fais déja un moment que je roule en vr6 et j'en suis pas deçu.

Plus coupleux que le V6 mais légère baisse de puissance du fait de son angle réduit, enfin c'est pas mon préférer.

[Invité §teu576tP]

Merci beaucoup Bagheera pour ce cours (j'suis preneur de tous les cours de méca que tu voudras bien nous enseigner surtout si ils sont aussi complets et clairs que celui-ci), encore merci.

 

Remarque : si je comprends bien, le cycle fait 745° au lieu de 720° d'après l'excellent schéma hélicoïdal. En réalité, le cycle de fonctionnement (720°) démarre pile au milieu de AOA (du cycle en cours) et RFE (cycle précédent), et se termine au milieu de AOA (cycle suivant) et RFE (cycle en cours), n'est-ce pas !? C'est-à dire que les soupapes d'admission et d'echappement sont en phase d'ouverture et de fermeture entre AOA et RFE.

 

Questions :

• Quels sont les différents caractères des moteurs en fonction de l'architecture (déjà répondu je crois), du rapport volumétrique, du moteur +/- carré ...
   
  
• Comment fonctionnent alors les moteurs turbo (essence et diésel) ?
   
  
• Comment fonctionnent les moteurs à injection (essence et diésel) en particulier les HDI ?
   
  
• Quelles sont les différences entre les HDI, TDI, DCI, TDCI ... une simple dénomination commerciale de chaque marque ou une réelle différence de techno ?
  

 

[Geyser]

Questions :

• Quels sont les différents caractères des moteurs en fonction de l'architecture (déjà répondu je crois), du rapport volumétrique, du moteur +/- carré ...
  
• Comment fonctionnent alors les moteurs turbo (essence et diésel) ?
  
• Comment fonctionnent les moteurs à injection (essence et diésel) en particulier les HDI ?
  
• Quelles sont les différences entre les HDI, TDI, DCI, TDCI ... une simple dénomination commerciale de chaque marque ou une réelle différence de techno ?

C'est toujours agréable de se casser le c*l => http://forum-auto.caradisiac.com/sqlforum/section12/sujet194493.htm

 

[Invité §teu576tP]

Désolé !

[Invité §bag281Un]

Merci beaucoup Bagheera pour ce cours (j'suis preneur de tous les cours de méca que tu voudras bien nous enseigner surtout si ils sont aussi complets et clairs que celui-ci), encore merci.

 

Remarque : si je comprends bien, le cycle fait 745° au lieu de 720° d'après l'excellent schéma hélicoïdal. En réalité, le cycle de fonctionnement (720°) démarre pile au milieu de AOA (du cycle en cours) et RFE (cycle précédent), et se termine au milieu de AOA (cycle suivant) et RFE (cycle en cours), n'est-ce pas !? C'est-à dire que les soupapes d'admission et d'echappement sont en phase d'ouverture et de fermeture entre AOA et RFE.

 

Questions :

• Quels sont les différents caractères des moteurs en fonction de l'architecture (déjà répondu je crois), du rapport volumétrique, du moteur +/- carré ...
   
  
• Comment fonctionnent alors les moteurs turbo (essence et diésel) ?
   
  
• Comment fonctionnent les moteurs à injection (essence et diésel) en particulier les HDI ?
   
  
• Quelles sont les différences entre les HDI, TDI, DCI, TDCI ... une simple dénomination commerciale de chaque marque ou une réelle différence de techno ?
  

 

Pour ce que tu as dit sur AOA et RFE c'est cela, enfin on ne parle que de la distribution dans ce cas, chaque moteur a ca valeur au niveau des angles, petite inovation technologique, le déphaseur d'arbres à cames qui change les valeur angulaire d'ouverure et de fermeture suivant le régime moteur (plus performent).

 

• Plus le rapport volumétrique est important meilleur le couple est ainsi que la puissance, car plus d'effort seront fournis sur la tête du piston, mais en dépit de fiabilité (ex:ford escort cosworth, une culasse tout les 30 000km). Aussi un moteur longue course auras plus de couple, un super carré auras plus de puissance, et le carré est un intermédiaire mais c'est pas le meilleur.
  

 

• Le fonctionnement d'un moteur turbo est le même, sauf que l'air admis est un plus grande quantité donc nous avons un meilleur rendement.
  

 

• Quand au fonctionnement de l'injection je l'expliqueré sur un autre sujet plus tard car la ca va faire charger .
  

 

• Les différences entre tous c'est moteur (TDI et autres) n'est que commercial, chaque appéllation ca marque, ce sont tous des turbo diesel, seulle la pression d'injection peut changer légérement.

[Geyser]

• Les différences entre tous c'est moteur (TDI et autres) n'est que commercial, chaque appéllation ca marque, ce sont tous des turbo diesel, seulle la pression d'injection peut changer légérement.
  

Le système d'injection n'est pas le même.

 

Désolé !

N'édite pas pour autant

[Invité §bag281Un]

Et voici maintenant la dernière partie du cours, formules et calculs moteur:

 

La cylindrée unitaire = ((pie x alésage ²) / 4) x la course

 

La cylindrée total = cylindrée unitaire x le nombre de cylindre

 

La course = (cylindrée unitaire x 4) / (pie x l'alésage ²)

 

L'alésage = racine carré de (cylindrée unitaire x 4) / (pie x la course)

 

Le rapport volumétrique = (grand volume + petit volume) / petit volume

 

La chambre de combustion = grand volume / (rapport volumétrique -1)

 

Le grand volume = chambre de combustion x (rapport volumétrique - 1)

 

La puissance maximale (en watt) = couple (N.m) x((2x pie x régime moteur (tour minute)) / 60)

 

La puissance spécifique (chevaux par litre)= puissance maximum en chevaux / cylindrée total en litre

 

Plage d'utilisation = régime de puissance maxi - régime de couple maxi

 

Et je crois ne rien avoir oublié

 

Notons: plus la plage d'utilisation est importante meilleur est le moteur.

[Invité §bag281Un]

Le système d'injection n'est pas le même.

 

 

N'édite pas pour autant

 

A part les injecteurs pompe, la common rail, le direct et l'indirect, c'est vrai

[Invité §20c302ev]

Le système d'injection n'est pas le même.

 

 

N'édite pas pour autant

 

 

Oui, les anciens tdi adoptes un systeme d'injection clasic pour laisser place aux injecteur pompes (haute pression)sur les nouveaux

 

Ensuite HDI adoptent egalement la haute pression par rampe commune

 

Etc...

 

Le systeme d'injection est bien different par rapport aux constructeurs et donc ce n'est pas qu'une appelation commerciale differente mais une "gestion moteur" differente