LE SITE D'INFORMATION DE LA MOTOCULTURE
www.motoculture-jardin.com






C'est quoi un moteur thermique et à quoi cela sert

On nomme moteur thermique ou à combustion tout engin qui fournit de l'énergie mécanique à partir de la combution d'un carburant essense, gas-oil, kerosen etc...

Le principe de fonctionnement d'un moteur thermique 4 temps

velo

Quand vous faîtes du vélo, vous transformez l'énergie de votre corps en puissance (muscle) que vous transmettez par l'intermédiaire de vos jambes à un pédalier qui transforme ce déplacement linéaire en mouvement rotatif. Vous avez le principe du moteur thermique; il faut juste remplacer l'énergie et la puissance.

Pour cela on prendra de l'essence comme énergie que l'on mélangera à de l'air et pour obtenir une puissance on comprimera fortement ce mélange que l'on fera exploser.

Nous avons le principe de base du moteur et nous allons voir les éléments le composant.

compression

Pour produire la puissance il nous faut stocker, comprimer et faire exploser l'énergie air essence, nous utiliserons un cylindre fermé dans sa partie haute et un piston mobile qui viendra comprimer le mélange; il suffira d'une étincelle pour provoquer l'explosion ce qui entraînera une poussée sur la tête de piston le forçant à se déplacer vers le bas du cylindre.

bielle vilebrequin villebrequin-bielle

Résultat de cette explosion une puissance, voilà nous avons notre énergie et notre puissance il ne reste plus qu'à la transmettre. Pour cela nous allons remplacer nos jambes par une bielle fixée au piston dans sa partie haute et à un vilebrequin dans sa partie basse, c'est le vilebrequin qui se chargera de transformer le mouvement linéaire du couple piston bielle en mouvement rotatif.

De ce mouvement rotatif vous avez compris qu'il est possible d'entraîner la roue de votre vélo mais aussi d'autres outils, un groupe électrogène, une lame de tondeuse à gazon......

De façon simplifiée mais réelle nous avons vu le principe, maintenant cela est un peu plus compliqué et je vais détailler les différentes étapes à savoir l'admission du mélange air essence, l'étincelle pour l'explosion et l'évacuation du gaz brûlé.


D"abord quelques précisions sur le rôle du piston

Le piston et le cylindre

piston-segment Le piston et le cylindre sont des éléments brut de fonderie et de ce fait le coulissement du piston dans le cylindre n'est pas étanche puisqu'il y a un écart entre le piston et le cylindre ! D'où une absence de compression, Il faut donc combler ce jeu et de façon souple pour éviter un serrage entre ces deux éléments, on a donc inventé les segments. Ces derniers sont enroulés autour du piston et font office de paroi étanche. Ces cercles sont ouvert et ils s'écartent un peu comme des ressorts jusqu'à buter sur la paroi du cylindre.
    Pour résumer, le rôle des segments est :
  1. Rendre étanche la partie haute du piston.
  2. Empêcher aussi les remontées l'huile.
  3. Bien "étaler" l'huile de manière homogène sur la paroi du cylindre
  4. Guider la course du piston.
  5. Permet un transfert thermique entre le piston et le cylindre (grâce au contact qu'ils établissent entre la paroi du cylindre et le contour du piston).
    Il y a trois types de segment :
  1. Le segment de feu ou « coup de feu », c'est le segment supérieur qui assure l'étanchéité avec la combustion. Il doit résister à la température, au manque de lubrification et à la corrosion.
  2. Le deuxième, le segment d'étanchéité, en position intermédiaire, il doit assurer avec le segment coup de feu l'étanchéité à la pression de combustion, et avec le racleur l'étanchéité entre l'huile et la combustion.
  3. Le segment racleur, il est placé en partie inférieure du piston. Il racle l'excès d'huile déposée sur les parois du cylindre pour éviter les remontées dans la chambre de combustion, mais doit laisser sur ces parois un mince film d'huile. Il est formé d'une lame supérieure et d'une lame inférieure, entre lesquelles s'insère un jonc en forme de treillis ou de ressort.

L'admission / échappement

Donc nous avons vu que pour obtenir une puissance il suffisait de comprimer un mélange air essence et de le faire exploser, maintenant nous allons voir comment le faire arriver entre la tête du piston et le haut du cylindre. Dans un premier temps une petite définition, le haut du cylindre s'appelle une culasse donc dorénavant j'utiliserai ce terme. Vous avez deux types de culasses: Fixe: elle est solidaire du cylindre et ne forme donc qu'une pièce avec le cylindre, amovible: elle est indépendante du cylindre et se fixe dessus par boulonnage, l'étanchéité entre la culasse et le cylindre est obtenue grâce à un joint.

culasse

Nous avons vus que pour la compression l'espace entre la tête de piston et la culasse devait être hermétique - cette espace se nomme la chambre de combustion - donc pour y injecter le combustible il est nécessaire de créer un orifice dans la culasse que l'on nommera lumière d'admission et pour permettre l'explosion il suffira de fermer cette lumière à l'aide d'un bouchon que l'on nommera soupape, une fois ces gaz brûlés il faut les éjecter, même principe que précédemment avec pour nom lumière d'échappement et pour la fermeture soupape d'échappement.

Bon j'espère que vous suivez, car le moteur commence à prendre forme vous trouverez un peu plus loin une photo détaillée mais d'abord comment fonctionne ces fameux bouchons -soupapes- qui permettent à l'essence de pénétrer et aux gaz de s'évacuer.

Ce fonctionnement à un nom: il s'agit de la distribution, il faut en effet que la soupape d'admission s'ouvre au bon moment et il en va de même pour l'échappement.

bloc moteur

Sur le vilebrequin ou plus exactement en bout du vilebrequin vous avez un pignon avec un arbre sur lequel il y a deux cames: une pour l'admission une pour l'échappement, ensuite vous avez les tiges de culbuteurs. Au moment de la rotation du vilebrequin les cames qui sont fixes et positionnées à l'usine viennent pousser sur les tiges des culbuteurs actionnant les culbuteurs qui eux mêmes viennent pousser les soupapes pour dégager la lumière soit d'admission soit d'échappement. La fermeture des soupapes s'effectue automatiquement par l'effet des ressorts lorsque les cames ne sont plus en contact avec les tiges de culbuteurs. Pour le bon fonctionnement il est nécessaire qu'il y ait un jeu de quelques dixièmes entre la soupapes et le culbuteur lorsque la soupape est en position fermée.

Vous constatez qu'il y a deux pignons, un petit en bout du vilebrequin qui entraîne le pignon à cames. Il est donc nécessaire que le positionnement de ces deux pignons soit précis car ils déterminent le moment précis de l'ouverture des soupapes (oui on parle d'ouverture c à d le moment ou les soupapes dégagent la lumière soit échappement soit admission), donc quand vous entendez parler de calage de la distribution il s'agit en fait du positionnement de ces deux pignons, en général ils sont marqués d'un coup de pointeau à l'usine.

AFFICHER L'IMAGE PLEIN ECRAN

L'allumage

Ensuite il faut prendre en compte le temps explosion qui va permettre de transformer l'énergie en puissance, pour cela on utilise une bougie d'allumage, cette bougie va provoquer l'étincelle nécessaire à l'explosion du mélange. Elle a pour cela besoin d'une énergie électrique qui est généralement commandée par un volant magnétique et une bobine, (voir à allumage par volant magnétique) le point d'allumage ou de création de l'étincelle doit être précis et s'effectuer juste avant que le piston n'atteigne son point haut, il est généralemnt commandé par une clavette positionnée sur le volant moteur en correspondance avec le villebrequin.

La carburation

Le carburateur qui a aussi un rôle important car c'est lui qui va doser le mélange air / essence et permettre de réguler la vitesse du moteur en augmentant au diminuant ce mélange, sur un carburateur classique il travail par dépression, c à d que le piston dans sa descente crée une dépression avec pour effet une aspiration au niveau du carburateur. Bon je ne vais pas tout détailler car c'est un peu plus complexe, et c'est déjà bien si vous avez lu jusqu'ici, vous avez les bases pour comprendre un peu mieux le prinicpe. Le lien vers le fonctionnement du carburateur.



Le cycle de fonctionnement du moteur 4 temps mono cylindre

CYCLE 4 TEMPS

Le piston coulisse dans le cylindre dans un mouvement de bas en haut :
  1. Dans sa position descendante il va créer une dépression dans la partie haute du cylindre -une aspiration- il faudra donc profiter de ce moment pour ouvrir la soupape d'admission et aspirer l'essence et l'air-le temps admission-
  2. Lors de sa remonté on fermera les deux soupapes pour compresser le mélange -le temps compression-
  3. En position haute on provoquera l'étincelle pour obtenir une explosion -le temps combustion-explosion-détente ce qui aura pour effet de pousser le piston vers le bas, il s'agit du moment ou le moteur développe sa puissance
  4. Lors de sa phase de remontée on ouvrira la soupape d'échappement pour évacuer les gaz brûlés -le temps échappement-
voilà le cycle 4 temps est effectué, en effet après cette phase échappement le piston redescend en commençant la phase admission.

On parle couramment du temps explosion en faites il s'agit d'une multitudes de combustions trés rapides.

Le reniflard

En quoi consiste le fonctionnement du reniflard.
En fonctionnement le moteur chauffe et une partie de l'huile située dans le carter se transforme en vapeur (provoquant alors une pression néfaste). De plus, l'étanchéité n'étant pas totale entre le piston et le cylindre (et plus le moteur prenant de l'âge) une légère partie de la compression et quelques résidus de combustion peuvent passer dans le carter inférieur.
Il faut donc évacuer cette pression et cette éventuelle condensation, le rôle du reniflard est de tranférer cela vers l'extérieur, anti pollution oblige, le reniflard sera relié par une durite au filtre à air généralement, le reniflard à un clapet en fibre lequel limite la direction de circulation de la pression causée par le déplacement du cylindre de bas en haut. L'air peut circuler du carter vers l'extérieur mais pas l'inverse, il en résulte un vide dans le carter.
Un vide partiel doit être maintenu dans le carter pour éviter l'expulsion de l'huile par les segments ou joints.

Pour que tout cela soit complet il faut voir le carburateur et l'allumage, vous trouverez dans la partie atelier les rubriques correspondantes à ces questions


cycle 4 tempsCycle 1 temps admission

Cycle 2 temps compression

Cycle 3 temps combustion (couramment nommé explosion) détente

Cycle 4 temps échappement

image de wikipedia.org    wikipedia.org

Voir aussi le principe de fonctionnement du 2 temps et 4 temps