[DOSSIER] Les moteurs

Bonjour ici,

Je vais essayer de vous faire un dossier sur les moteurs le but est de vous faire comprendre comment ça marche en essayant de ne pas vous noyer dans la masse d'informations..

 

1-) Introduction:

Un moteur a pour but de mouvoir un véhicule à partir d'une source d'énergie (carburant) et de l'air (comburant).

Ces deux éléments sont mélangés et mis en pressions puis enflammés et c'est l'explosion.

Le mouvement est alors transmis pour générer l'avancement du véhicule.

 

2-) Composition d'un moteur:

- Moteur à pistons:

 

Ce type de moteur est composé d'un bloc cylindre dans lequel un piston coulisse et transmet le mouvement alternatif au vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle.

Nous retrouvons tous ces organes sur ce schéma:

http://alainfrancis.free.fr/mecanique/Moteur%20et%20pieces/moteur_schema.jpg

 

Et cette animation explique le fonctionnement:

http://www.motards-de-la-gendarmerie.info/histoire_moteur_fichiers/4t_cyc.gif

 

- Moteur rotatif:

Le moteur Wankel, ou moteur rotatif est le fruit d'une étude menée par Felix Wankel qui débuta dès 1945. Ce n'est cependant qu'en 1965 que l'on vit apparaître un tel moteur dans une voiture de série, le Spider NSU. Avec 50ch pour une cylindrée corrigée de 500cm3 seulement, ce bloc montre d'emblée les avantages de cette architecture.

Nous avons un "piston" triangulaire (stator), au centre d'une chambre (rotor), et qui forme trois chambres de combustion. Chacune de ces chambres effectue le cycle standard à quatre temps (admission, compression, explosion, échappement) en un tour de 360°. Pas de soupapes ni d'arbre à cames : peu de pièces sont en mouvement ce qui laisse présager la possibilité de régimes très élevés !

Voilà à quoi ça ressemble:

http://reedmantoll.us/wp-content/uploads/2009/11/rotary_engine.jpg

 

En animation

http://www.karting-evrard.be/images/pub/Wankel_Cycle_anim.gif

 

 

2-) Type de moteur:

- Moteur 4 temps:

 

Un moteur 4 temps fonctionne en ... 4 temps:

- Admission (admet le comburant)

- Compression (compresse comburant et carburant)

- Explosion/détente (allumage commandé ou par auto inflammation)

- Échappement (évacuation des résidus de combustion)

 

Suivant ce schéma:

http://www.toutsurlamoto.com/photogallery/mecanique/lemoteur/cycle-4-temps.jpg

http://www.mecanicavirtual.org/imagesartic/wankel-funcion.jpg

 

Ce qui en animation donne:

http://pedagogie.ac-amiens.fr/technologie/Fichpeda/Battut/page6/Des%20animations_fichiers/image058.gif

http://www.karting-evrard.be/images/pub/Wankel_Cycle_anim.gif

- Moteur 2 temps:

 

Un moteur 2 temps fonctionne en ... 2 temps:

Ce n'est pas facilement explicable, je ne suis pas super pédagogue, donc un dessin vaut mieux qu'un long discours:

http://beart.free.fr/images/moteur2tpslt.gif

 

3-) Type d'allumage:

- Commandé (moteur essence):

 

Un moteur essence utilise une bougie pour enflammer le mélange, le dosage de la charge se fait avec un papillon de gaz.

L'alimentation peut être à carburateur (205 Rallye, Ax Sport etc...):

http://www.forum-auto.com/uploads/200307/pti_dav_2501200316_130tceng_1_.jpg

 

ou par injection (permet d'optimiser le dosage du carburant).

Ici une injection mécanique (K-Jetronic - Golf GTI, Audi 90):

http://images.forum-auto.com/mesimages/49660/moteur%20golf%20fmv.jpg

 

Ici une électronique ( 205/309 Gti/16:

http://img18.imageshack.us/img18/2972/Moteur1.jpg

 

- Par compression (moteur Diesel):

L'air de la chambre de combustion est fortement comprimé, (et donc, la température est élevée), le carburant est injecté à ce moment du cycle.

Le dosage de la charge se fait par la quantité injectée.

Il existe deux types de d'injection:

 

Indirecte (205/309):

une préchambre avec un "bec" servant de point chaud pour allumer

http://www.cdxetextbook.com/images/350px-Dieselcombustion.jpg

 

Direct (hdi, tdi etc..):

http://www.autoservices.ch/images/schema_injecteurpompe.jpg

Ici, un haut moteur (manque de schéma...)

 

2-) Architecture:

- En ligne:

 

Nous trouvons des moteurs en ligne (les plus répandus), en 2,3,4,5,6,7 et 8 cylindres en ligne

Un des plus rares est le 8 cylindres en ligne:

http://img6.imageshack.us/img6/1826/dscn1106.jpg

 

- En V:

ce type de moteurs comportent 2,4,5,6,8,10,12,16 ylindres:

ici un V16 Cadillac:

http://www.tuningfever.fr/pics-med-9910-343086-cadillac-sixteen-v16-engine.jpg

 

- En U:

Les seuls connus sont le U8 de Matra et le U16 Bugatti (voir photo):

http://d8.e-loader.net/yY1F3uc83P.jpg

 

- En L:

Moteur Ducati, 2 cylindres.

 

- A plat:

se font en 2, 4, 6, 8 et 12 cylindres

 

- En H:

Moteur BRM (2 V8 accouplés:

http://members.madasafish.com/~d_hodgkinson/Pic-H16-2.jpg

 

- En W:

Marque de fabrique de VAG, W8 12 et 16:

http://a.abcnews.com/images/Business/Engine_051214_ssh.jpg

Bon, je vais m'arrêter là.

Bravo !!

Merci à toi, tu es beaucoup plus pédagogue que tu ne le crois.

Quand au fonctionnement du moteur 2 temps, ton animation montre très bien la différence avec le 4 temps, à savoir:

- Pas de soupapes ni arbre à cames mais une admission / échappement par des orifices latéraux appelés "lumières".

- Les phases d'admission et échappement sont communes et regroupées dans une phase unique: le mélange air-carburant est admis en même temps qu'est évacué le mélange brulé.

 

Avantage du 2 temps: moins de pièces mobiles, mécanisme beaucoup plus simple, donc rusticité et solidité.

Inconvénient: rendement moindre qu'un 4 temps car toujours un reste de gazs d'échappement lors de l'explosion suivante.

 

La conso spécifique est dégradée, par contre, le couple et la puissance spécifique est supérieure grâce à un cycle par tour contre un pour 2 tours.

Pourrais - tu aussi nous développer les différentes injections stp ? En particulier comment se fait une injection à commande mécanique.

 

Pour rappel, il existe un topic dans cette section présentant les différences entre les différents types d'injections directes à commande électronique.

 

edit: le fameux topic ==> http://www.planete-citroen.com/forum/showthread.php?t=62983

La conso spécifique est dégradée, par contre, le couple et la puissance spécifique est supérieure grâce à un cycle par tour contre un pour 2 tours.

 

Ca, je l'ignorais.

Je ne connais pas trop la Kugel-Fischer (504), par contre, le K-Jet, je connais un peu:

 

Kugel => http://philippe.boursin.perso.sfr.fr/pdginj5.htm

K-Jet => http://philippe.boursin.perso.sfr.fr/pdgdiag3.htm

trés pédagogique, merci

 

c'est vrai que les techniques d'injection m'interessent egalement

puisque l'on est sur les "véhicules" ne ps oublier le moteur en etoile, qui concerne l'aviation il est vrai pour l'essentiel.

Un moteur en étoile, ou plus exactement à cylindres en étoile, est un type de moteur à pistons dont les cylindres sont placés sur un même plan autour du vilebrequin et axe de sortie moteur.

Le moteur peut être fixe ou rotatif :

rotatif, le vilebrequin ou axe de rotation est fixé sur le bâti, ce sont les cylindres et le carter qui tournent (Gnome et Rhône).

fixe, le moteur est fixé au châssis et le couple rotatif est disponible en sortie de vilebrequin.

http://i51.tinypic.com/2yxki1y.gif

en plus, c'est rigolo à regarder

Des pistons qui font la danse du ventre !

On a une idée de la différence de rendement entre vilo fixe et vilo mobile ? car avec un vilo fixe, on pourrait penser que l'inertie du bloc cylindres fait qu'on a une plus grande dissipation d'énergie car consommée pour mettre en rotation une masse plus lourde. Par contre, fonctionnement plus linéaire une fois le régime de croisière atteint, grâce cette inertie justement qui permet de "lisser" la rotation, de l'entretenir plus facilement. Donc en gros un moteur plus long à monter en régime, mais plus stable en régime fixe.

puisque l'on est sur les "véhicules" ne ps oublier le moteur en etoile, qui concerne l'aviation il est vrai pour l'essentiel.

Un moteur en étoile, ou plus exactement à cylindres en étoile, est un type de moteur à pistons dont les cylindres sont placés sur un même plan autour du vilebrequin et axe de sortie moteur.

Le moteur peut être fixe ou rotatif :

rotatif, le vilebrequin ou axe de rotation est fixé sur le bâti, ce sont les cylindres et le carter qui tournent (Gnome et Rhône).

fixe, le moteur est fixé au châssis et le couple rotatif est disponible en sortie de vilebrequin.

http://i51.tinypic.com/2yxki1y.gif

 

Oui, trés bien.... et cela s' appèle le moteur rotatif, quand il tourne autour du vilbrequin.....et le Wankel est un moteur a piston rotatif.....une différence trés importante.....

je profite de tes connaissances

 

J'ai entendu parler du cycle de Miller

http://i52.tinypic.com/2qv5g6c.jpg

- Admission: tout se passe comme sur un moteur classique.

- Refoulement: la soupape d'admission se ferme avec un fort retard: une partie du mélange est donc refoulée dans la pipe d'admission (et y restera jusqu'au cycle moteur suivant).

- Compression: comme une partie du mélange a été refoulée, seule une fraction de la cylindrée est comprimée.

- Détente: les gaz de combustion sont par contre détendus sur la totalité de la course du piston.

- Echappement: tout se passe comme sur un moteur classique.

 

Ce cycle permet donc de comprimer une cylindrée donnée (mettons 22cm3) et de la détendre sur un volume plus important (30cm3).

Ainsi, on transforme une plus grande partie de l'énergie thermique en énergie mécanique.

Effet secondaire: à l'ouverture de la soupape d'échappement, les gaz étant mieux détendus, le bruit à l'échappement est moindre.

 

Question : pourquoi ne retrouvons pas cette technologie sur les moteurs modernes de grande série ?

Moi je voudrais bien un petit exposé sur les moteurs à compression variable, en cours de développement...

 

Quand au cycle de Miller, je me demande si le pb n'est pas comment générer ce retard à la fermeture de la soupape d'admission, de manière simple et mécanique ? Quelle forme devrait avoir la came correspondante ? Sinon, commande électrique en lien avec un calculateur mais nécessité d'une grande fiabilité.

 

edit: en y réfléchissant, une came type "1/8 de rond" devrait faire l'affaire...

 

edit 2: je vois aussi autre chose: comment être certain que la quantité d'énergie dégagée par un volume moindre de mélange sera suffisante pour provoquer la détente correctement et entrainer l'amorce du cycle suivant.

C'est facile, tu mets une RFA (Retard Fermeture Admission) très important dans ton épure de ditrib.

Le plus dur, c'est de bien gérer le phasage e l'injection, mais bon, ce cycle ne fonctionne pas super bien, je veux dire, le principe est bien, mais le gain faible.

De mémoire, la Prius en est équipée, mais un bon TSI de chez VAG fait aussi bien.

 

Pour ce qui est du vcr, ça fait très longtemps que ce moteur est développé,

Voilà le principe:

http://www.cartech.fr/i/edit/2009/02/mce-5/6-mce-5.jpg

On joue sur la course pour le changement de volume, via un basculeur.

Le but est d'avoir un rapport volumétrique très élevé pour avoir un très bon rendement, mais aussi d'en avoir un assez faible pour suralimenter afin d'avoir de grosses perfos.

Bonjour

 

Merci pour le sujet , il est très bien fournit

 

N'oublions pas non plus les nombreux systèmes de calage variable qui optimisent le rendement et baissent la consommation ! le downsizing est aussi maintenant d'actualité ! et sans nul doute l'avenir dans la conception des moteurs.

Concernant l'architecture des moteurs,

j'ai vu des avis plutot positifs sur les moteurs à plat (encore que ma 1ère voiture, une Ami Super à moteur GS 1015, avait parfois de sérieux problèmes de démarrage).

 

Le moteur à quatre cylindres opposés horizontaux (à plat) est plus compact que le moteur à cylindres en ligne et présente un équilibrage des masses particulièrement bon.

Sur les moteurs a cylindres opposés horizontaux, les cylindres sont situés sur le même plan des deux côtés du vilebrequin. Cette forme de construction permet une version du vilebrequin plus courte qu’avec les moteurs en ligne.

C’est pour cette raison que trois paliers suffisent pour les moteurs à quatre cylindres opposés horizontaux. Tous ces moteurs ont des intervalles d’allumage uniformes.

Les moteurs à plat disposent d’un excellent équilibrage des masses, étant donné que tout mouvement d’un élément se compensé par un autre.

http://i51.tinypic.com/uy6nc.gif

 

 

A coté, le 4 cylindres en ligne parait plus compliqué...

La plupart des quatre-cylindres occasionnent des vibrations, surtout à bas régime. Pour y remédier, les moteurs sont parfois équipés de deux arbres d’équilibrage qui tournent en sens inverse du vilebrequin.

 

Pourquoi y a t il si peu de moteurs à plat ?

Monté longitudinalement, il faut le mettre en porte à faux (pas bon pour l'équilibre du chassis).

+ avec l'encombrement, on ne peux pas en monter transversalement.

merci !

Merci, mais j'ai pas trop pigé le truc du basculeur...

j'ai pas trop pigé le truc du basculeur...

 

c'est vrai que vous planez haut tous les deux

la dernière fois que j'ai fait de la vraie mécanique, ça devait être en 1975 sur une BLEUE (la mobylette.... :PP).

 

cela dit, la réponse à ta question m'interesse, car je voudrais bien progresser

Merci.

dommage que ce topic se soit interrompu.....

pour rester sur le sujet 'differents types de moteur"

un intéressant moteur en cadre à piston opposé, utilisé dans l'aviation

impressionnant, non ?

Bravo non seulement à l'ingénieur, mais aussi aux ouvriers qui ont fabriqué une telle mécanique, aussi précise qu'une montre

 

http://img15.hostingpics.net/pics/2522360017automobilestfrance318ab1a.jpg