Examen de Révision Piston PDF

-Cylindre -constitue de deux parties ; la culasse et le fut C’est l’endroit ou coulisse le piston et ou ont lieu les différentes phases de transformation d’energie. Lors de la conception les qualités suivantes sont nécessaires -Resistanve aux hautes pressions -resistance aux temperatur...

-Cylindre -constitue de deux parties ; la culasse et le fut C’est l’endroit ou coulisse le piston et ou ont lieu les différentes phases de transformation d’energie. Lors de la conception les qualités suivantes sont nécessaires -Resistanve aux hautes pressions -resistance aux temperatures élevées -legerete -bon conducteur de chaleur -facilité de fabrication, d’inspection et d’entretien -peu couteux Formes de culasse: -Bloc cylindre: ○ Bloc metallique d"une seule piece coulee en fonte d'acier ou en aluminium ○ Les cylindres peuvent etre directement machinés dans le bloc. ○ Les cylindres peuvent etre chemises en acier; 1)chemise sèche 2)chemise humide -Culasse : ○ Ferme hermetiquement les cylindres ○ Contient ; Piston : Pieces se déplaçant a l'intérieur du fut ◆ Les soupapes - Fabrique en aluminium ◆ les guides de soupapes -léger ◆ Les culbuteurs -Bonne conductibilite de la chaleur ◆ les ressorts -resiste aux hautes T et pressions ◆ Les sieges de soupapes -eviter les points chauds -bien guide (hauteur de jupe)  Axe de piston ; Permet de lier le piston a une bielle. generalement daut d'acier durvit en surface donc très résistant. segments : Il servent a creer l'etancheite des cylindres en empechant la haute pression de la combustion de descendre dans la base et aussi empecher l'huile de lubri cation d'etre brulee dans la chambre de combustion. On retrouve generalement de 3 a 4 segments sur un piston. -Le1er segment se nomme le segment coupe-feu. - le 2e le segment de compression - le dernier est le segment racleur Les segments de compression peuvent etre : rectangulaire, conique, en coin segment controleur d'huile : fabriqué en 2 parties Bielle: elle transmet le mouvement linéaire du piston en mouvement rotatif au vilebrequin ◆ La bielle est farbriquee en alliage d'aluminium ou acier ◆ IMPORTANT; Le chapeau ne peut etre interchangé ou inverse tete Chapeau Corps - = pied 3 types de Bielles: ○ Standard (page precedente) ○ en fourche ○ Bielle maitresse et biellette (moteur radial). Vilebrequin : il transforme le mouvement lineaire en mouvement rotatif. Consrtuction: Alliage d'acier (chrome, nickel et molybdene) Forge Usine Prafois durci en surface Types d'attachements d'helices: À cause des forces engendrées par le temps moteur et les vibrations qui en résultent, le vilebrequin doit être équilibré. L'équilibrage du vilebrequin : Un vilebrequin doit être équilibré de façon statique et dynamique, C'est à dire : équilibrage statique : quelque soit la position du vilebrequin sur son axe, il doit reposer sur les paliers. équilibrage dynamique : 2 types de forces sont provoquées par les pièces en mouvement liées au vilebrequin : les forces centrifuges et les forces alternatives qui provoquent les vibrations. Pour diminuer ces vibrations, on joue sur le poids et la forme des masses Coussinets (bearing) : ils sont situés entre la portée et le tourbillon Palier lisse: fabrique en abat (alliage d”étain, de cuivre et d’antimoine) peu couteux A bille: peuvent supporter des charges radiales et axiales a rouleau : supporte de hautes charges radiales mais moins bon sur les charges axiales Portée ou palier: l'endroit qui supporte le vilebrequin, plus il y a de portees, moins il y aura de vibration et de torsion au niveau de l'arbre. Le mécanisme comprend généralement les pièces suivantes: arbre à cames (plateau sur moteur radial) poussoirs (mécanique ou hydraulique) tiges poussoirs culbuteurs ressorts soupapes sièges Soupapes en tete. soupape laterales (B et S) Abre a came : en acier forgé avec paliers et lobes machinés. Culbuteurs: transmet le mouvement de la tige poussoir a la soupape Ressorts: Gardent les soupapes fermées. Ils peut y avoir plusieurs ressorts par soupape. Admission : acier (chrome-nickel Différence entre les soupapes d’échappement et d’admission: Diamètre de la tête Plus grand à l’admission Matériau différents Résistant à la chaleur pour l’échappement Soupape d’échappement : alliage (chrome-cobalt) résistant à la chaleur Elle peut avoir un centre évidé et rempli avec du sodium. Le sodium fond à 93°C et permet le refroidissement de la soupape. Siege: pièce souvent rapporté permettant l’etancheite Ajustement des soupapes: Lors du fonctionnement du moteur il y a dilatation thermique de plusieurs composantes et usures. Sur certaines, comme les soupapes, un ajustement pour compenser l’usure peut être accomplit pour tenir compte de celle-ci. Introduction au moteur a combustion interne Mode de propulsion Mode thermodynamique Mode thermique Mode cinématique Mode de propulsion: en fonction du principe utilisé pour permettre le déplacement d’un véhicule Direct: Action - réaction. Indirect: Arbre tournant La combustion se fait dans un milieu La combustion se fait dans un milieu ouvert, il y aura donc augmentation fermé., il y aura augmentation de de volume. pression Mode thermodynamique: type de preparation du melange ○ melange carburé ○ Injection de carburant Type de methode d'allumage du melange. ○ Allumage par etincelle ○ Allumage par. compression Type de recuperation de la detente ○ Par la force appliquee sur un piston ○ Par force appliquee a une turbine ○ Par force de reaction On obtient les modes thermodynamiques suivants: Cycle otto, cycle brayton, cycle diesel, etc… -Mode thermique : méthode de refroidissement Refroidissement par circulation d’air: exemple moteur a plat (Oppose) Refroidissement par circulation d’air. Exemple moteur radial Refroidissement par circulation d’un liquide. Exemple automobile Moteur en V Moteur opposé Moteur en ligne Moteur Radial Fonctionnement du moteur 2 temps (2 courses) Le moteur 2 temps a le même cycle d’opération que le 4 temps. Il effectue les étapes (admission, compression, combustion et échappement) en 1 tour de vilebrequin ou en 2 courses du piston L’entrée et la sortie des gaz s’effectuent par des canaux (lumières ou ouvertures) débouchant sur les parois du cylindre. Ces ouvertures sont bloquées ou découvertes par le déplacement du piston Lors de la course vers le PMH: - Admission dans le carter - Compression dans le cylindre Lors de la course vers le PMB - Detente sur le piston -Echappement des gaz -Admission dans le cylindre  Comparaison entre le moteur 2T ET LE 4T Avantages : ○ Nombre de pieces en mouvement reduit. Pollution causé par le moteur 2 temps Les moteurs à deux temps, rejettent ○ Moteur compact dans l'atmosphère et souvent dans l'eau, de 20 à 30%, de l'essence ○ Simplicité des entretiens non brûlée qui devient alors ○ Il peut fonctionner dans toutes les positions une source importante de pollution. Ce genre de moteur émet 225 ○ Moins dispendieux a l'achat fois plus d'oxyde de carbone, et 1000 fois plus d'hydrocarbures et Inconvenients : d'oxyde d’azote, qu'une voiture actuelle (moteur 4 courses). ○ Consommation relativement elevee. ○ pollution elevee Me ○ bruyant ○ melange essence/huile ○ Plus dif cile a refroidir ○ Usure plus rapide des composantes Fonctionnement du moteur diésel Le fonctionnement est très similaire au moteur 4 temps à essence. La différence se situe essentiellement à la compression : -Compression de l’air uniquement et injection de carburant juste avant le PMH. -Pour que la combustion se produise il faut que la T° de l’air comprimé soit plus grande que la T° d’auto-allumage* du carburant. Admission : la soupape s’ouvre (l’échappement est fermé) et la descente du piston aspire l’air. Compression : le piston remonte les deux soupapes sont fermées et l’air ainsi comprimé se réchauffe brutalement. Un peu avant le PMH le carburant est injecté. Combustion : le mélange s’en amme instantanément due à la forte T° de l’air et le piston redescend avec force. Échappement :le piston remonte, la soupape s’ouvre et expulse les gaz Variation de la puissance : On varie la puissance du moteur diésel en changeant la quantité de carburant injectée pendant chaque cycle. La quantité d’air reste pratiquement toujours la même. fi fl Chambre de combustion: 2 types : injection indirecte et directe: Injection indirecte: Generalement, la chambre de combustion est divisé en deux -Prechambre -Chambre principale Injection directe: Généralement la chambre de combustion est formé par une cavité dans la tête du piston. Avantage du moteur diesel: ○ Meilleur rendement : grace a l'augmentation du rapport volumetrique, la combustion est plus complete et la consommation speci que est reduite. ○ Le couple moteur est plus important et il reste sensiblement constant pour les faibles vitesses. ○ Le combustible employé coute moins cher ○ Les gaz d'echappement contiennent moins d'xyde de carbone mais plus d'oxyde de soufre et de particules non brulees Inconvénients: ○ Les organes mecaniques doivent etre surdimensionnes ○ Le bruit de fonctionnement est eleve. ○ La temperature dans les chambres de combustion est eleveee ce qui implique un refroidissement plus ef cace. ○ l'aptitude au demarrage a froid est moins bonne qu'un moteur a allumage par bougie Fonctionnement du moteur rotatif de type 1-Injecteur Wankel : 2-Arbre a cames -Au lieu d’un piston nous avons un rotor 3-Soupapes triangulaire effectuant des rotations 4-Piston permettant d’effectuer le cycle complet. 5—Bielle -En Principe chaque rotor serait 6-Vilebrequin l’équivalent de 3 pistons. -Pour chaque rotation de rotor il y a 3 combustion… -Pas de soupape mais des ouvertures fi fi  Rotor Bloc moteur Avantages: -Moteur très simple -Peu de pièces mobiles -Pas de mouvement alternatif donc un roulement doux Vilebrequin (Moins de vibration Inconvenients : -Rendement thermuque faible -Consommation plus élevée que le traditionnel moteur piston -un peu plus polluant -un seul manufacturier (peu de développement) Systeme de carburant: Le système de carburant est composé des éléments suivants: 1. Alimentation 2. Carburation 1. Alimentation : Constitué de: réservoirs à carburant, de pompe(s)*, de canalisations, robinet de sélection et de ltres. * Pompe : Utilisée sur les moteurs équipés de l’injection et sur les avions à ailes basses. 2. Carburation : Deux systèmes sont utilisés soit le carburateur ou le système à injection. Ces équipements permettent le dosage* air/essence requis pour toutes les conditions de fonctionnement du moteur. fi  Le carburateur a otte: Donne le mélange adéquat à tous les régimes moteur en utilisant, comme principe de calibration du mélange, la dépression réalisée à l’aide d’un tube venturi et le principe des vases communicants. Principe de fonctionnement du carburateur a otte: ○ L'air aspiré par les pistons passe a l'interieur d'un diffuseur (venturi) et cree une dépression dans le corps du diffuseur. ○ Le gicleur principal débouché dans la zone de dépression du diffuseur.L’essence est donc aspirée proportionnellement a la dépression. ○ Un volet d’accélération (papillon) place apres le diffuseur permet de limiter la quantité de melange admisse au moteur et par conséquent limiter la puissance développée 1. Le carburateur a flotte est composé de différents circuits 1. Chambre a flotte et orifices calibres 2. ralenti ( lorsque la dépression des pistons ne permet pas d’aspirer efficacement le carburant) 3. accélération ( pour permettre une accélération plus rapide) 2. 4. economiseur 5. controle du mélange (mixture) 4. Le circuit economiseur permet d’économiser du carburant a vitesse de croisière. Ce circuit sert a enrichir 3. le mélange air/essence a pleine puissance, donc fournir plus d’essence. fl fl 5. Controle du melange Avec l’altitude, la pression et la température diminuent ce qui cause une baisse de la densité de l’air. Il faut donc varier le mélange, plus particulièrement en aéronautique, en fonction de l’altitude. Deux façons de varier le mélange: ○ Augmenter la quantité d’air. ○ Diminuer la quantité de carburant Désavantages des carburateurs à otte: 1. Sensibilité aux différentes attitudes de vol. Les manœuvres d’un avion font en sorte que le mécanisme de otte devient moins ef cace. 2. Sensibilité aux conditions de givrage qui peut culminer à l’arrêt non désiré du moteur. Les carburants: Les carburants sont constitues de plusieurs molecules differentes (hydrocarbures) prvenant du petrole brut Caracteristique des carburants 1-Carburants pour automobiles (MOGAS) ◆ Par calculs ◆ Par essais chimiques et physiques Coloration: Permet de: *Note: Les carburants sont plus légers que ◇ Distinguer les carburants l’Eau ◇ Reduire les fraudes ◇ Veri er la contamination Indice d’octane: Mesure de la resistance a la detonation Combustion versus explosion: 1- Combustion; La vitesse de amme typique pour l’essence est de 2 m/s 2- Explosion; La vitesse de amme typique pour l’essence est de 2000 m/s - 3000 m/s fi fl fl fl fl fi  Combustion anormales: A-Detonation Effet de la detonation: 1. Dommages mecnique (piston,bielle, vilebrequin, paliers, joint de tete) 2. Thermique : Température augmente ——— Pre-allumage 3.Puissance : limite du rapport de compression B- Auto-allumage par points chauds In ammation du melange air/essence sans la presence de l'etincelle de la bougie cause: Depots incandescent sur parois ou electrodes de la bougie Conclusion: ces phénomènes anormaux sont dus a la plus ou moins grande facilité d’in ammation des carburants Le meilleur moyen de déterminer les risques de détonation d’un carburant? Est l’essai moteur Ce qui peut affecter les possibiltés de la détonation: Mauvais refroidissement du moteur conception de la chambre a combustion depots dans la chambre de combustion richesse du m,elange air/essence avance a l'allumage rapport de compression turbocompresseur mal ajuste mauvais carburant Si RPM ↓ EGT ↑ CHT ↑ … fl fl  Conception de la chambre a combustion: Probleme : Le temps que prend le front de la amme pour atteindre tout le melange air/ essence. Deux point sont important 1. Position de la bougie ◇ Reduire la distance a parcourir du front de amme ◇ Le plus proche possible du point le plus chaud 2.Turbulence dans la chambre ◇ augmente la vitesse du front de amme Effets des dépôts de plomb: A- Destruction des soupapes d’Echappement par points chauds B-Encrassement des bougies d’allumage (Corrosion des électrodes et court-circuits) Gommes: Résidus formées par la polymérisation de molécules d’essence en contact avec l’oxygène (OXYDATION) Probleme lies aux gommes et vernis: A- Dépôts dans le système d’admission. ○ Abaisse le taux de remplissage du moteur ○ Diminue l'evaporation du carburant fl fl fl B-Depots dans le carburateur ou sysreme d'injection Ori ce des gicleurs modi ees -Rapport air/essence modi é Volatilité: états liquide a l’état gazeux ( c’est la caractéristique la plus importante d’une essence) Affecte: a- depart a froid B-Tampon de vapeur C-Givrage du carburateur A- depart a froid:l’essence doit être en vapeur et se mélanger avec l’air dans de bonnes proportions pour bruler Plus l’essence est volatile, plus les départs a froid seront facilités B- tampon de vapeur: Possibilité qu’un mélange soit trop pauvre et que le moteur arrête Plus l’essence est volatile, plus il y a de risques d’avoir des tampons de vapeur C- givrage du carburateur fi fi fi