La technologie automobile a parcouru un long chemin depuis qu'Henry Ford a sorti son premier modèle T en 1908.
Aujourd'hui, nous avons un contrôle électronique du moteur, des coussins gonflables, des transmissions automatiques et même un lecteur de CD qui sert également de téléphone. Mais la seule chose que le modèle T et les automobiles modernes ont en commun est le moteur à combustion interne .
Bien que les commandes utilisées pour le faire fonctionner aient radicalement changé, le fonctionnement du moteur de base est resté le même.
Le jeu final du moteur de voiture est de faire tourner le vilebrequin . La force qui met la voiture en mouvement commence au vilebrequin.
Pour comprendre le fonctionnement du vilebrequin, imaginez un vélo pédalé sur la route. Les pédales sont décalées du centre du pignon avant. Lorsque la pédale droite est enfoncée, le pignon tourne et la pédale gauche se met en position pour être également enfoncée. Lorsque la pédale gauche est enfoncée, elle continue de faire tourner le pignon, déplaçant la pédale droite en position. Ce cycle se répète en continu, en tournant le pignon et en faisant avancer le vélo.
C'est essentiellement le fonctionnement d'un vilebrequin. Au lieu de pédales, un vilebrequin est propulsé par des pistons . Les pistons montent et descendent, chacun élevant l'autre en position pour être le suivant en ligne pour faire tourner le vilebrequin.
Afin de comprendre ce qui fait bouger les pistons, vous devez d'abord comprendre la configuration du moteur à combustion interne .
Le bloc moteur est coulé en métal, généralement en fer ou en aluminium. Des cylindres sont intégrés au bloc. Les cylindres mesurent généralement de trois à cinq pouces de diamètre et de cinq à dix pouces de long. Ces chiffres varient considérablement en fonction de la cylindrée du moteur. Les moteurs de voiture peuvent avoir de deux à douze cylindres dans un bloc moteur. Dans cet article, nous aborderons le moteur à quatre cylindres en ligne .
Le moteur à quatre cylindres est conçu avec les quatre cylindres en ligne droite. Le vilebrequin est situé sous les cylindres de sorte que chaque piston, lorsqu'il monte et descend dans son cylindre, peut faire tourner le vilebrequin, comme les pédales d'un vélo.
Les pistons, à l'aide d'anneaux flexibles, s'intègrent parfaitement dans les cylindres. Il est impératif que l'air ne puisse pas dépasser les pistons pendant qu'ils se déplacent dans le cylindre. Les pistons sont reliés au vilebrequin par des bielles. Le piston pousse la bielle, la bielle pousse le vilebrequin et le vilebrequin tourne. Juste comme, eh bien, vous l'avez compris.
Le haut des cylindres est scellé très hermétiquement avec une culasse. À l'intérieur de la culasse se trouvent deux soupapes par cylindre, une soupape d'admission et une soupape d'échappement. Une bougie d'allumage par cylindre est également vissée dans la tête. La tête scelle si bien le cylindre que lorsque les soupapes sont fermées, aucun air ne peut pénétrer dans la zone au-dessus du piston et sous la tête. Cet espace s'appelle la chambre de combustion.
Alors, qu'est-ce qui force le piston à descendre dans le cylindre et à faire tourner le vilebrequin dans un moteur de voiture à combustion interne ? La réponse est :combustion interne .
Chaque piston accomplit une séquence de quatre coups. Une course est définie comme le déplacement du piston sur la longueur du cylindre, qu'il s'agisse d'une course vers le haut ou d'une course vers le bas. Les quatre temps sont l'admission, la compression, la puissance et l'échappement . Après avoir terminé ces quatre coups, la séquence recommence.
Pendant la course d'admission, le piston se déplace vers le bas. Étant donné qu'aucun air ne peut pénétrer dans la zone située au-dessus du piston (la chambre de combustion), un vide est créé lorsque le piston se déplace vers le bas. La soupape d'admission s'ouvre et le vide créé par le piston aspire le mélange air/carburant dans le cylindre à travers la soupape d'admission. Le mélange air/carburant doit être d'environ 14,7 parts d'air pour 1 part d'essence. Au moment où le piston atteint le bas de la course d'admission, le cylindre est rempli du mélange air/carburant.
La soupape d'admission se ferme et le piston commence sa course vers le haut, sur la course de compression. Puisque les deux soupapes sont fermées et que rien ne peut passer les pistons, il n'y a pas de place pour le mélange air/carburant, donc il est écrasé. C'est ce qu'on appelle la compression. Le mélange air/carburant est comprimé contre la culasse, puis la bougie s'enflamme.
La bougie crée une étincelle qui enflamme le mélange air comprimé/carburant. Les gaz en expansion du mélange air/carburant à combustion uniforme poussent le piston vers le bas, appliquant un couple au vilebrequin, le faisant tourner. C'est le coup de force.
Vous avez probablement entendu la brûlure dans le cylindre appelée explosion. Ce n'est pas une explosion. Une explosion dans la chambre de combustion est appelée détonation et est une très mauvaise chose. Le mélange air/carburant brûle uniformément et complètement.
Lorsque le piston atteint le bas de la course motrice, ce qui reste dans le cylindre est du carburant brûlé et de l'air. Ces gaz doivent être éliminés du cylindre lorsque le piston se dirige vers le haut sur la course d'échappement. Lorsque le piston monte dans le cylindre, la soupape d'échappement s'ouvre et le piston pousse tous les gaz d'échappement hors du cylindre à travers la soupape d'échappement ouverte et hors du tuyau d'échappement.
Donc, il y a vos quatre temps :
Course d'admission :La soupape d'admission s'ouvre, le piston aspire le mélange air/carburant dans le cylindre.
Course de compression :Le piston comprime le carburant dans la chambre de combustion
Coup de puissance :La bougie d'allumage enflamme le mélange, les gaz en expansion forcent le piston vers le bas pour faire tourner le vilebrequin.
Course d'échappement :Les gaz d'échappement sont évacués du cylindre
Il est important que lors de la course d'échappement, tous les gaz soient évacués du cylindre. Il ne serait pas possible que la course d'admission, qui vient ensuite, crée un vide s'il y a quelque chose dans le cylindre. Un vide, par définition, est un espace absolument dépourvu de matière.
Pendant que le vilebrequin tourne, tous les cylindres sont sur une course différente à un moment donné. Dans un moteur à quatre cylindres, deux pistons sont en haut en même temps, un sur la course de compression et un sur la course d'échappement. A la même position vilebrequin, les deux autres pistons sont en bas, l'un sur la course motrice, l'autre sur la course admission.
Les soupapes sont ouvertes par un arbre à cames. Lorsque l'arbre à cames tourne, des lobes excentriques poussent sur la soupape, la forçant à s'ouvrir. L'arbre à cames est entraîné par une courroie de distribution ou une chaîne de distribution, qui est entraînée par le vilebrequin. Le calage de l'arbre à cames par rapport à la position des pistons, est essentiel pour que tout cela fonctionne.
Voici donc les bases du fonctionnement d'un moteur de voiture. Nous n'avons même pas abordé les systèmes d'allumage, les systèmes d'alimentation en carburant et le contrôle électronique du moteur. Peut-être la prochaine fois. Mais pour l'instant, j'espère que cet article vous aidera à comprendre comment cela fonctionne.
