Le principe de base

Comme une balle de fusil se trouve propulse par l'explosion de la poudre, les pistons d'un moteur subissent le mme phnomne grce la combustion du mlange air carburant. Le piston va transmettre cette pousse au vilebrequin par l'intermdiaire de la bielle. L'ensemble marche selon le principe de la manivelle, le mouvement rectiligne alternatif du piston va tre transform en mouvement circulaire du vilebrequin. Ce dernier est reli au volant moteur dont l'inertie favorise la rotation rgulire du vilebrequin et empche le moteur de partir en sens inverse et lui donne de la souplesse. Le vilebrequin, en plus d'entraner le volant moteur, entrane, l'autre extrmit une courroie, ou une chane, de distribution mettant en mouvement le ou les arbres cames dont le rle est de commander l'ouverture et la fermeture des soupapes.

 

 

Les principaux organes

 

-Le piston et les segments

Le piston est la pice qui va transmettre l'nergie dveloppe par la combustion la bielle, pour des raison d'tanchit, il est cercl de joints appels segments. Chaque segment un rle prcis jouer. Le segment du bas (huile), retient l'huile afin qu'elle ne monte pas jusque sur le dessus du piston; celui du centre (racleur) seconde le segment du bas en lui retournant le surplus d'huile qu'il a laiss chapp et du mme coup agit un peu sur la compression; celui du haut (compression), contrle la compression du moteur.

-La bielle

C'est une pice capitale qui transforme le mouvement alternatif du piston en mouvement rotatif du vilebrequin.

Ensemble piston segments bielle	Un ensemble de bielles

 

-La jupe

La jupe du piston sert stabiliser celui-ci l'intrieur du cylindre lors de ses courses, elle doit tre lisse et d'un diamtre parfaitement adapt pour limiter les frottements et empcher ainsi une trop grande perte d'nergie, une augmentation de temprature et une usure prmature.

-Les soupapes

Ce sont elles qui autorisent ou bloquent le passage des flux entrant et sortant du cylindre. En effet, pousse par l'arbre cames une soupape s'abaisse et dcouvre ainsi une lumire travers la culasse, le piston, par son mouvement se charge d'aspirer le mlange ou d'vacuer les gaz bruls. L'arbre cames est reli au vilebrequin par une courroie de distribution et tourne exactement deux fois moins vite, afin qu'une soupape ne s'ouvre qu'une fois par cycle. Cette courroie de caoutchouc, autrefois mtallique doit tre remplace rgulirement. Sa rupture stopperait la rotation de l'arbre cames et les pistons viendraient brutalement heurter les soupapes laisses ouvertes... autant dire que le moteur serait hors d'usage!

Ensemble soupapes arbres cames

-La culasse

C'est une pice recouvrant le banc de cylindres et qui contient les bougies le ou les arbres cames et les soupapes. Le joint de culasse permet de rendre l'interface culasse bloc moteur tanche.

-Le carter

Contrairement celui du moteur deux temps, le carter du moteur quatre temps n'a pas de fonction vitale tel que la prcompression. Ici, il sert de collecteur d'huile.

Une coupe complte, annote d'un moteur quatre temps est disponible ici

 

 

Fonctionnement temps par temps

 

-L'admission

La pompe essence est charge d'amener le carburant jusqu' l'entre du carburateur. Lessence y arrive sous pression et est aspir travers de fins gicleurs grce la dpression provoque par le passage de l'air dans les tubulures d'admission. La pdale dacclrateur elle-mme est relie au papillon des gaz, plus ce papillon sentrouvre, plus l'essence est aspire et plus le moteur tourne vite car la quantit de mlange admis est plus importante. Le mlange est ensuite aspir dans le cylindre par la descente du piston vers le P.M.B.. Aujourdhui, pour des raisons de consommation, de pollution et de fiabilit, les carburateurs sont peu peu remplacs par des systmes dinjection qui permettent lessence dtre envoye directement en haut des cylindres ou dans la tubulure d'admission grce une pompe haute pression dont le dbit est asservie une gestion lectronique en fonction des proportions stochiomtriques.

-La compression

Emport par la rotation du volant moteur et des contrepoids, le piston remonte vers le P.M.H. comprimant ainsi le mlange qui vient d'y tre admis. Les soupapes d'admission et d'chappement tant fermes pendant cette phase comme pour la suivante, la remonte du piston provoque la compression du mlange dans un rapport qui varie de 7:1 jusqu'a 12:1 pour les moteurs les plus performants!

 

-L'explosion ou temps moteur

L' tincelle lectrique des bougies situes au sommet du cylindre provoque l'explosion du mlange. Les quatre bougies d'un moteur quatre cylindres s'allument selon un ordre prcis command par la tte d'allumeur appel "delco", c'est un interrupteur mobile reli un arbre cames. A l'interieur du delco, quand les vis platines sont en contact, la bougie s'allume. Sur le Delco, un systme dpression reli au carburateur, modifie l'instant de l'tincelle pour l'accorder parfaitement avec le rythme du moteur c'est "l'avance". Le courant tant continu, un seul fil suffit le conduire car l'astuce consist relier l'autre borne de la bougie l'ensemble des pices mtalliques de la carrosserie qui joue alors le rle de masse. L'tincelle produite va enflammer le mlange sans le faire exploser trop violement, grce une caractristique de la molcule d'octane qui est trs ramifie, ce qui permet de bien repartir la pression sur la calotte du piston le long du temps moteur ; la combustion provoque une forte augmentation de la pression dans la chambre de combustion ce qui pousse le piston vers le P.M.B..

-L'chappement

Comme toute combustion, l'explosion du mlange air essence produit des rsidus, il s'agit ici des rsidus carbons et de la vapeur d'eau. Ces gaz doivent tre vacus la fin de chaque cycle et le mieux possible pour viter de polluer le mlange qui va prendre sa place durant le prochain cycle. Pour cela, l'arbre cames commande l'ouverture des soupapes d'chappement, qui, une fois ouvertes, laisse sortir les gaz pousss par la remont du piston vers le P.M.H.. Les gaz sont pousss vers les tubulures d'chappement qui communiquent avec le pot d'chappement. Il faut galement savoir que la raction chimique qui accompagne l'chappement est trs fortement amplifie par les tempratures extrmes auxquelles elle se produit, souvent plus de 1500C. Le haut pouvoir corrosif des gaz et leurs capacits se dissoudre dans la vapeur d'eau crent un mlange trs agressif qui vient rapidement bout, par oxydation des lignes d'chappement classiques.

 

La disposition des cylindres

 

 

Le carter n'ayant, contrairement au moteur 2temps, pas de rle particulier,permet au moteur 4 temps de se dcliner facilement en plusieurs variantes que vous connaissez srement dj. Ces moteurs comportent entre 3 et 18 cylindres.

-Le moteur en ligne

Ce sont les plus courants, ils comportent entre 3 et 5 cylindres, tant aligns l'un derrire l'autre ils ne forment qu'un seul banc. BMW propose galement des 6cylindres en ligne.

-Le moteur en V

Ils sont utiliss lorsque l'on dsire avoir plus de 6cylindres pour limiter la longueur du moteur. De plus l'inclinaison entre 70 et 111 des bancs abaisse le centre de gravit du moteur ce qui le rend idal pour les voitures sportives dont certaines ont 16cylindres.

-Le moteur en W

Dvelopp par le groupe Volkswagen, il s'agit de moteurs en v dont les cylindres sont disposs en quinconce pour gagner en compacit, ils comportent entre 8 et 18 cylindres!

-Le moteur boxer ou plat

Il s'agit tout simplement de moteur en V dont l'angle des bancs est de 180. Son principal avantage est son centre de gravit qui se trouve au niveau du vilebrequin! Ils sont utiliss notament par Porsche et son fameux "Flat6" (6cylindres plats). Le nombre de cylindres varie de 2 12cylindres.

 

 

Cas des moteurs diesels

 

 

Le moteur "Diesel", Invent en 1911 et portant le nom de son crateur, Rudolf Diesel, est, un moteur alternatif combustion interne dans lequel l'allumage du mlange s'effectue par simple compression. ils sont appels moteurs autoallumage.

Lors de la phase de compression, la compression de rapport de 15:1 gnre une importante lvation de la temprature suffisante pour dclancher la combustion du gazole. Pour viter une combustion trop prcoce on injecte le combustible directement dans le cylindre, lorsque le piston est au P.M.H.. Ce combustible, pulvris en fines particules, s'enflamme spontanment au contact de l'air. Le reste du cycle est similaire celui que nous connaissons dj.

Les moteurs Diesel, qui ont un rendement thermique plus lev que les moteurs essence. sont prfrs pour les fortes puissances c'est dire plus de 3 000ch. c'est pourquoi ils sont utiliss pour la propulsion des navires. Autrefois trop lourds, trop encombrants et trop chers, ils quipent aujourd'hui de plus en plus d'automobiles.