Le moteur thermique (Description des composants du moteur)

Cours le moteur thermique (Description des composants du moteur), tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Description des composants du moteur

Le bloc cylindre
Il supporte le vilebrequin, permet le guidage des pistons, assure avec la culasse l’étanchéité des cylindres et permet le passage des canalisations de graissage et de l’eau. Le bloc cylindres doit :
 Être indéformable et répondre à des dispositions géométriques précises.
 Résister aux pressions, torsions, frottements, variations de température.
 Posséder la masse la moins élevée possible.

Chemise de cylindre :
La chemise est une pièce cylindrique emmanchée en force dans le cylindre (ayant un métal plus résistant que le reste du bloc moteur), et dans laquelle coulisse le piston et où se produit la combustion/compression (fortes contraintes !). Souvent en fonte ou en acier, la chemise reçoit différents usinages et traitements visant d’une part à améliorer son état de surface, pour diminuer les frottements, et d’autre part à accroître la dureté, afin d’éviter l’usure.

La culasse
Le rôle de la culasse est d’assurer la fermeture des cylindres dans leur partie supérieure, constituant ainsi la chambre de combustion. Elle permet :
 L’arrivée et l’évacuation des gaz.  La mise en position des éléments de la distribution et d’une partie de l’allumage.
 L’évacuation rapide de la chaleur, au point le plus chaud situé dans la chambre de combustion.
Elle peut être en fonte GS, mais plus généralement en alliage d’aluminium (AS5U3G).

L’arbre à cames
Il est chargé de commander la levée des soupapes et pendant une durée bien déterminée. Le mouvement de l’arbre à cames doit être lié de façon invariable à celui du vilebrequin. La partie excentrée de la came, appelé flanc ou rampe, permet la levée ou la descente de la soupape. La partie cylindrique, zone de repos, correspond à la soupape fermée. Il y a autant de came que de soupape. L’arbre à cames peut être en fonte GS ou GLA, ou en acier cémenté ou nitruré.

La soupape
Les soupapes permettent le passage d’un maximum de gaz dans un temps très court et doivent assurer une parfaite étanchéité à la fermeture sur le siège de soupape. Les soupapes sont exposées aux températures très élevées régnant dans la chambre de combustion (de l’ordre de 800°C à l’ouverture de la soupape d’échappement). La fabrication des soupapes nécessite donc l’emploi de métaux capables de résister à la déformation à haute température (fluage) et aux chocs répétés, tels les aciers asthéniques, additifs comme le chrome, le nickel, le tungstène.
La portée conique assure l’étanchéité parfaite à la fermeture et un centrage correct évitant la déformation de la tige ou de la queue.

Le piston
Le rôle du piston est de transmettre par l’intermédiaire de la bielle l’effort résultant de la pression des gaz. Son refroidissement est assuré par les segments et le contact de la jupe avec le cylindre. Ainsi, une partie de la chaleur est en outre évacué par l’huile projetée sur son fond. Le piston est lié à la bielle par un axe en acier. Le piston est en général en alliage d’aluminium (AS12UN par ex), parfois renforcé par l’adjonction de fibres. Plus rarement, le piston peut être en fonte GS ou en acier forgé.

Les segments
Le rôle des segments est d’assurer l’étanchéité aux gaz (coté chambre de combustion) et à l’huile (coté carter). Ils permettent d’évacuer une partie de la chaleur communiquée au piston par les gaz vers le cylindre.
Les segments sont en général au nombre de 3 :
 Le segment de feu situé au sommet du piston.  Le segment d’étanchéité au milieu.  Le segment racleur enfin qui assure surtout l’étanchéité à l’huile.