Moteurs à Combustion Interne: Types et Allumage

Moteurs à Combustion Interne

• Les moteurs à combustion interne sont classés en fonction du type de carburant, de la méthode d'allumage et du nombre de temps constituant le cycle de travail.
• Les trois principaux types de carburants utilisés sont l'essence, les carburants gazeux et les huiles combustibles.
• L'essence est vaporisée par l'aspiration du moteur lors de l'admission.
• Les carburants gazeux comprennent le gaz naturel, les gaz de hauts-fourneaux et le gaz de gazogène.
• Les huiles combustibles incluent les huiles légères (kérosène) et les huiles lourdes (carburant diesel).

Allumage par Étincelle

• L'allumage par etincelle des moteurs à combustion interne sont des moteurs à deux temps ou à quatre temps.
• Une étincelle déclenche l'allumage du gaz comprimé en fin de course motrice.
• Un courant à haute tension passant par l'écartement d'une bougie crée l'étincelle nécessaire pour allumer le mélange air-carburant.
• La majorité des moteurs à essence et à carburant gazeux utilisent l'allumage par étincelle, divisés en modèles à quatre temps et à deux temps.

Moteur à Allumage par Étincelle à Quatre Temps

• Temps d'admission : La soupape d'admission ouverte permet au piston descendant d'aspirer un mélange d'essence et d'air dans le cylindre.
• Temps de compression : La soupape d'admission se ferme pendant que le piston remonte, comprimant le mélange. La bougie est réglée pour allumer le mélange vers la fin.
• Temps de puissance : Le mélange brûle, créant une pression élevée. Le piston est forcé vers le bas, générant une puissance utile. La soupape d'échappement s'ouvre presque à la fin.
• Temps d'échappement : La soupape d'échappement reste ouverte pendant que le piston remonte, expulsant les gaz brûlés en préparation pour le prochain temps d'admission.

Allumage par Étincelle à Deux Temps

• Le moteur utilise des ouvertures ou des orifices couverts ou decouvert par le piston dans la paroi du cylindre, sans soupapes ordinaires, arbres à cames, ou engrenages.
• L'admission et l'échappement se font simultanément pendant une période courte.
• Le moteur à deux temps effectue une course motrice à chaque tour de vilebrequin.
• Durant la course ascendante du piston, compression du mélange dans la chambre de combustion et création d'un vide dans le carter sont simultanés.
• Cela aspire la charge suivante.
• Pendant la course descendante (motrice), l'orifice d'admission est fermé, la nouvelle charge est comprimée dans le carter, puis le moteur découvre successivement l'orifice d'échappement et l'orifice de transfert.
• Le moteur à deux temps est lubrifié par un mélange d'huile lubrifiante spéciale et d'essence dans le réservoir qui lubrifie toutes les pièces du moteur lors de son fonctionnement..

Allumage par Compression

• L'air seul est aspiré dans le cylindre pendant la phase d'admission.
• Le carburant s'enflamme en raison des hautes températures générées par la compression de l'air.
• Ce type d'allumage est utilisé dans les moteurs diesel.
• Contrairement aux moteurs à essence, seul l'air est aspiré, le carburant liquide atomisé est injecté sous haute pression directement dans le cylindre, causant l'allumage par la haute température causée par la compression de l'air.

Allumage par Compression à Quatre Temps

• Temps d'admission : La soupape d'admission s'ouvre juste avant que le piston n'atteigne le point mort haut, et une charge d'air est admise alors que le piston descend.
• Temps de compression : La soupape d'admission d'air se ferme et la compression commence alors que le piston monte; l'injection de carburant se fait juste avant le point mort haut, et la compression élève la température de l'air entre 540°C et 650°C.
• Course motrice : Les gaz chauds de la combustion poussent le piston vers le bas. La soupape d'échappement s'ouvre avant d'atteindre le point mort bas.
• Temps d'échappement : Le piston remonte dans le cylindre, forçant les gaz d'échappement à l'extérieur par la soupape.

Moteur à Combustion Interne à Deux Temps

• L'évacuation complètes de gaz d'échappement, une fois le travail fait est un enjeux majeurs
• Cette action porte le nom de balayage
• Pour obtenir un jeu plus complet du cylindre dans les grands moteurs, l'air d'admission peut être aliment à une pression légèrement accrue avec un compresseur d'air
• La figure 4A montre comment le balayage ce fait; comme dans un moteur à essence à deux temps, avec une forme de balayage en boucle.
• La figure 4B présente une autre façon de faire avec l'admission d'air au même endroit, mais avec une sortie effectuée avec une soupape d'échappement

Composantes du Moteur à Combustion Interne

• L'objectif est de décrire un moteur typique avec des caractéristiques communes à tous les moteurs à combustion interne.
• La taille du moteur traitée est utilisée pour le service fixe, comme commander des pompes ou des génératrices
• Un exemple de moteur diesel fabriqué par W. H. Allen Co. à 2 cylindres en V utilisé pour entrainer une génératrice 600kW

Plaque d'Assise

• Le bâti du moteur est monté sur une plaque d'assise à section profonde en fonte de haute qualité.
• Les paliers principaux sont renforcés d'acier avec des chemises en métal blanc.
• De nombreux boulons et goujons de joints internes assurent une jonction solide entre le bâti et la plaque d'assise.
• Les deux paliers principaux ont des faces de butée en métal blanc servant à positionner axialement l'arbre à cames.
• La plaque d'assise agit comme carter à bain d'huile, contient l'huile lubrifiante, et pourrait être remplace par un système de carter sec

Vilebrequin

• Le vilebrequin convertit le mouvement linéaire (va-et-vient) des pistons en un mouvement rotatif.
• Les pistons du moteur sont reliés au celui-ci via des bielles
• Le vilebrequin est forgé en acier et équipé de contrepoids au besoin pour équilibrer les forces.
• L'huile est acheminée aux paliers des bielles à travers des passages dans le vilebrequin à partir des paliers principaux adjacents, assurant une bonne lubrification.

Bâti et Carter

• Le bâti, installé sur la plaque d'assise et le vilebrequin, est renforcé par des nervures internes épaisses pour structurer solidement la rangée de cylindres.
• Les pièces à l'intérieur du carter sont facilement accessibles par des portes situées de chaque côté du moteur, facilitant l'entretien.
• Le bâti soutient les composants du moteur, maintient un alignement précis et réduit les vibrations de fonctionnement.

Cylindres

• Des rangées de cylindres séparées en fonte, chacun comportant un arbre à cames commandé par chaîne, sont installées de chaque côté du bâti moteur.
• Les chemises de cylindre sont disponibles en versions humides (avec circulation d'eau de refroidissement adjacente) et sèches (installées dans la rangée de cylindres ou la culasse).

Chemises de Cylindre et Bielles

• La chemise de cylindre est une pièce remplaçable insérée pour protection contre l'usure; les segments de piston usent la chemise, non le bloc.
• Fabriquées en fonte spéciale à grain serré, les chemises humides sont testées hydrauliquement.
• Les bielles en acier forgé relient les pistons au vilebrequin et disposent d'un alésage creux pour l'huile lubrifiante.
• Les segments de piston assurent l'étanchéité, la répartition de l'huile, et le drainage de l'huile raclée.

Pistons

• Le piston, avec grandes surfaces portantes, comprend quatre segments de pression et un segment racleur sous l'axe de piston.
• L'axe de piston en acier cémenté flotte complètement, retenu par des circlips.
• Le matériau du piston (fonte ou alliage d'aluminium) est déterminé par la vitesse nominale. Le modèle présenté est utilisé dans des moteurs tournant environ à 750 tr/min.
• Le piston transmet la force de la combustion au vilebrequin par la bielle, les segments assurant l'étanchéité et la répartition de l'huile.

Culasses et Soupapes

• Faite en fonte résistante à la chaleur
• Suffisamment de passages d'eau à l'intérieur venant des chemises de cylindres par des raccordements externes
• Cette culasse a une chambre de combustion de type ouvert. Les têtes de pistons sont concaves et le carburant est injecté au centre pour bien fonctionner
• Actionnées par des bielles de poussées et des bielles basculantes
• Chaque soupape comprends deux ressorts concentriques et un alliage en nickel-fer pour traité thermiquement.

Arbre à cames

• L'arbre à cames relie le vilebrequin et le train de soupapes et est commandé soit par engrenages, soit par chaîne à partir du bas.
• Les lobes sur l'arbre à cames actionnent les bielles de poussée pour commander les soupapes.
• Un passage alésé dans chaque arbre achemine l'huile lubrifiante aux paliers.
• L'arbre à cames peut être sur le côté de chaque rangées de cylindres avec son propre bain d'huile; certains sont au-dessus des soupapes

Volant

• En fonte, il y a de repères à la périphérie
• Ce poids permet de stabiliser la rotation en absorbant les variations de couple.
• Les boulons du raccord principal et deux boulons additionnels maintiennent le volant sur le vilebrequin quand la machine commandée est débranchée.
• Le volant emmagasine l'énergie cinétique pendant les temps moteurs et la restitue pendant les autres temps du cycle, pour un fonctionnement plus régulier.

Régulateur

• Un régulateur hydraulique contrôle les tiges de crémaillère de la pompe à carburant avec interconnexion courte par rangée.
• Il est sensible pour maintenir la vitesse du moteur intérieurement aux limites de sécurité en service.
• Un volant permet de régler le ressort pour changer le jeu de tension.
• L'alimentation en carburant est ajustée automatiquement selon la charge du moteur pour maintenir une vitesse constante malgré les variations.

Régulateur Simple

• Fonctionnement avec des poids qui font fonctionner un petit robinet pilote
• Le régulateur est opéré à partir de l'arbre par cames, ou une vitesse plus basse avec un reducteur
• Maintiens un vitesse constante avec moins de variations et en protegeant des haute vitesse dangereuses
• Le robinet pilote opère en utilisant une pression hydraulique pour envoyer du carburant
• l'application d'essence peut ce faire rapidement et précisément

Pompes à Carburant et Injecteurs

• Il y a des pompes directement installées sur la partie supperieur à chaque cylindre
• Action directement par les arbres à cames
• Permets un bon réglage individuel pour equilbire la charge sur tout les cylindres
• Sont de types alternatif à plongeur et ont une chemise rotative pour contrôler le carburant
• un mécanisme de pression intégré assure un refolement effiace

Carburateur

• À carburateur, l'air et le carburant sont mixés avant
• Ce dernier mix avec l'air avant que tout ne gagne le cylindre
• During le voyage, un débit d'air fait un vacuum forcer et fait soutirer
• Le niveau de carburant est maintenu par un robinet à pointeau à flotteur ainsi que d'accessoires pour maximiser tous les scénarios et environnement

Injection

• L'injection dans un moteur à allumage par étincelle offre une excellente atomisation du carburant pour une combustion efficace.
• Le carburant est pompé sous pression dans le cylindre, où il est injecté ou divisé en des point précis
• Peut aussi être injectée en un seul endroit spécifique, en un point, le carburant est injecté par un seul injecteur situé au-dessus de la soupape d'étranglement.
• Dans les systèmes à injection directe, des soupapes directement à la chambre de combustion. L'aspiration ce fait avec l'air, sans affecté condensation.

Système d'Alimentation en Carburant

• Le carburant est déposé dans un réservoir avec une couloir qui amène l'aspira à filtrer
• Une pompe électrique va acheminer ceci au système d'alim sous pression
• En collectant le carburant, il s'aliment à plusieurs endroits et un régulateur de pression permet de renvoyer l'excès au reservoir

Système d'allumage par Batterie

• Dans le système d'allumage par batterie, l'étincelle peut être activée
• Si les contacts ce ferme, l'enroulement électrique se met a opérer et si ce dernier casse, ça fais une tension importante
• En interrompant les contacts de façon rapide, la force électrique, et le résistance vont aider au démarrage

Système d'Allumage Magnétique

• Une magnéto est une génératrice qui produit la force et crée un voltage pour l'application de démarrage
• Ce même magnéto est en contrôle de la génératrice en même temps; crée un voltage quand les connecteurs sont fermés, mais élève la tension pour les ouvrir
• C'est une application plus léger que les applications par batterie et peut produire une bonne chaleur tout en fonctionnant sans batterie

Injecteur

• À différence d'un moteur à essence, l'injecteur n'a besoin de mélanger ses choses, pour à la place uniquement pulvériser le carburant
• ce carburant doit aussi entrer contre l'air comprimée dans le cylinder avec des pressions pouvant atteindre 3100 kPA et 540°C. à l'insertion, le tout allume
• trois principes viennent avec : la pompe individuelle, la distribution et la rampe courante.

Système de Pompe Individuelle

• En employant un modèle avec une pompe avec de haute pression séparé
• tout les injecteurs commandés avec le même système d'arbre à cames et plongeur pour synchroniser
• L'activation opère aussi la sélection de carburant qu'elle injecte au moteur

Système de Distributeur et de Rampe Courante

• La pompe transfert tout le carburant dans le cylindre
• Un passage aligné dans le carbu va transférer ce carburant dans le injecteur, ce qui permet des séquences bien précises
• Tout cet opération va pousser le carburant haut au cylindre

Suralimentation

• Cette utilisation permet d'amplifier la puissance produite en forçant plus d'air entre les cylindre
• Généralement, les ventilateurs s'opères avec centrifuge ou avec rotations
• Dans cet environnement, le mix entre l'air-carburant et l'essence est comprimé dans une variant entre 35kPa et 140kPa

Turbines de Suralimentation

• Les gaz commandent la turbine, ce qui amène le déplacement de l'air
• La roue turbine augmente la tension et se pointe en haut à 130 000 t/min
• La chaleur de compression est complètement éliminée pour avoir un refroidissement adéquate.

Refroidissement du Moteur

• Les petits moteurs utilise l'air ; des fines ailettes permettent d'aller de côté à côte, et les petits moteurs à combustion se voient refroidis
• L'aspect mécanique convertit l'opération
• Généralement, les diesels ont un refroidissement géré par l'eau et passe dans des manches à l'eau ou des étapes.
• Pour le transport, différents conduits sont utilisés par ce refroidissement

Système d'Eau de Refroidissement du Radiateur

• La majorité des moteurs sont réfrigérés à l'eau ainsi qu'un radiateur qui a le rôle de refroidisseur
• En général fait avec de glycol, le réfrigérant, celui-ci va être pompé dans le moteur
• L'opération fonctionne avec une pression dans les 100Kpa pour réduire l'érection
• Avec un thermostat bien position, la chaleur de ce dernier va être acheminée de façon optimale

Système d'Huile Lubrifiante

• Une application nécessaire que le trottement ne se fasse pas
• Permets une bonne fonction de ces arbres
• Des bonnes quantités doivent être en fonction pour refroidir la température

Méthodes de Démarrages

• Pour un moteur à combustion, il doit être tourné.
• Lors du démarrage, l'intermédiare, ce dernier fait opération aussi ses fonctions pour le diésel et l'essence ensemble
• Souvent avec manivele, un forceur de l'activation ce peut arriver

Démarreurs Électriques

• Ces items sont activés grâce à la pression mis en œuvre
• Une pression de moteur augmente la vitesse, causant la non-opération en marche, jusqu'au moment où le moteur s'en occupe lui même.
• L'item mécanique relis ce qui en reste et l'intempérabilité assure une marche sure et sans surprise

Systèmes de Démarrages A l'Air

• Certains diesel on des dimensions plus grandes que ce normal et utilise des démarches d'aire
• Le transport par la, fais operation de la dite function en transportant le tout, pas en se forcant
• En forçant la machine, ils refroidissent aussi le cylindre, ce qui rend le tout pas évident/fonctionnel

Systèmes de Démarrages Hydrauliques

• Emploie un moteur hydraulique afin que le moteur diesel tourne.
• Le déclencage au démarrage permet à l'huile de forcer un roulement vers des pressions plus basse avant l'activation
• Pour la re-opération, les choses vont devoir se replacer et revenir, en manœuvrant le tout