NOMBRES - Curiosités, théorie et usages

 

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Sommaire de cette page

>>> Moteur

>>> Cycles

>>> Cylindres

>>> Types de moteurs

>>> Soupapes

>>> Carburant

>>> Double embrayage

>>> Effet Ackermann

 

 

 

 

Fernand Forest (1851-1914)

 

À trente ans, il découvre le principe du moteur à explosion à quatre temps. Il met au point: carburateur, bougie … Il est le père de l'automobile moderne.

 

 

 

   

MOTEUR TYPIQUE

 

blocmoteur

 

*      Le piston navigue dans le cylindre – Ici, de haut en bas.

*      Les entrées-sorties du cylindre ne s'effectuent que par des orifices obstrués par des soupapes.

*    Soupapes: équivalentes aux clapets d'un instrument de musique (saxophone, par exemple).

*    Le musicien étant l'arbre à cames: un axe muni de rondelles ovales qui fait danser les soupapes via une tringlerie (culbuteurs).

*      C'est la bougie qui au moment opportun met le feu au mélange de gaz comprimé dans le cylindre.

*      Lors de l'explosion, le piston violemment repoussé vers le bas, créé la force motrice.

 

 

CYCLES

 

 

 

La majorité des moteurs fonctionne selon le CYCLE À QUATRE TEMPS

 

cyclemoteur

Soupape admission ouverte

 

Soupapes fermées

 

Soupapes fermées

 

La soupape échappement ouverte

Le piston descend

 

Le piston monte

 

Le piston est poussé vers le bas

Le piston remonte

Le mélange essence -air

est aspiré dans le cylindre

Il comprime le mélange gazeux

L'étincelle de la bougie

provoque l'explosion

Par la détente du gaz enflammé

 

SEUL TEMPS MOTEUR

Il expulse les gaz brûlés

 

 

 

 

 

 

 

Le triangle du feu

Le triangle du feu ou de la combustion: carburant, comburant et énergie d'activation (ou chaleur).

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/Triangle_du_feu.svg/195px-Triangle_du_feu.svg.png

 

Source images: Triangle du feu – Wikipédia

Le tétraèdre du feu: ajouter les radicaux libres, sources de réactivité, d'entretien de la combustion.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/Fire_tetrahedron-fr.svg/254px-Fire_tetrahedron-fr.svg.png

 

La disparition de l'un des trois stoppe la combustion.

Les radicaux libres assurent la combustion avec flamme. Sans eux, le feu couve: feux de braises.

Combustible: essence, pétrole, gaz, propane, huile, bois, tissus, plastique, etc.

Comburant: oxygène

Énergie d'activation (chaleur): allumette, briquet, cigarette, étincelle, électricité, éclair, soleil, lampe, fer à souder, chaufferette, etc.

Radicaux libres (réaction en chaine): généralement obtenus par rupture de liaisons chimiques, ils possèdent un, deux ou trois électrons libres sur la couche externe. Découverte de leur rôle dans le phénomène de combustion au début des années 1980.

Voir Triangles / Tétraèdres / Eau / Air

 

 

 

 

CYLINDRES

 

*    Volume du cylindre

< 250 cm3 => problème d'étanchéité, rendement moins élevé.

de 250 à 400 cm3 => volume le plus favorable.

> 400 cm3 => dimension et poids des organes mobiles trop important.

*    Tous les moteurs montés sur les véhicules automobiles sont multicylindres:

*    faible puissance : 2 à 4  cylindres

*    moyenne             4 à 6

*    forte                   6 à 12

Moteur V12  (48 soupapes) des voitures Ferrari 599  (5 999 cm3)

ou des voitures Lamborghini.

 

*    Un grand nombre de cylindres procure:

*    un couple plus régulier (à-coups moteurs plus lissés);

*    une marche plus silencieuse;

*    de meilleures reprises.

*    Diverses dispositions des cylindres:

EN LIGNE           EN PARALLÈLE            EN V

EN W                    EN H            EN CYLINDRES OPPOSÉS

ou À-PLATS

 

 

 

TYPES de MOTEURS

 

4 cylindres en ligne

*    Classique, économique

6 cylindres en ligne

*    Aussi classique, couple plus régulier

8 cylindres en ligne

*    Beaucoup plus régulier
car ils donnent quatre impulsions par tour de vilebrequin

8 cylindres en V

*    Avantage du précédent
Plus compact, plus robuste

*    L'angle est généralement de 90°

Cylindres à-plats

*    Permet de construire des moteurs extra plats
Également, refroidissement plus facile

 

 

 

 

SOUPAPES

 

*    Un moteur classique

à 4 cylindres comporte

2 soupapes par cylindre

*    une à l'admission du mélange à brûler

*    une à l'échappement du gaz brûlé

Soit 4 x 2 = 8 soupapes

C'est un moteur V8 ou S8

*    Certains moteurs adoptent

4 soupapes par cylindre

*    deux à l'admission

*    deux à  l'échappement

Soit 4 x 4 = 16 soupapes

C'est un moteur V16 ou S16

 

V16 veut aussi dire moteur 16 cylindres en V

HELP: Existe t-il un vocabulaire normalisé?

16 V ou V16 ou V4S16 pour 4 cylindres en V et 16 soupapes

 

 

*    C'est la Golf GTI en 1981 qui lui donne sa gloire au V16

Double arbres à cames en tête

7 500  tours

    136 cv

1 600  cm3

*    Un modèle récent de Cadillac (2003)
s'appelle Sixteen en référence
à sa quantité de soupapes

 

 

 

 

CARBURANT

 

14,7 kg d'air

*    Pour 1 kg de carburant pour une combustion complète. Mélange stœchiométrique

Lambda

*    Rapport carburant / comburant pour combustion complète.

de 0,95 à 1,15

*    Lambda des moteurs à essence des voitures.

1

*    Lambda des moteurs à essence catalysés à régulation lambda.

Lambda < 1

*    Mélange trop riche, trop de carburant pour le volume d'air utilisé: formation de polluants.

 

Lambda de quelques voitures

Twingo 95

Laguna

Ford Puma

Peugeot 405

0,82

0,95

0,995

0,73

Twingo 98

Chamade

Fiat Brava

Espace

1,1

1,1

1,28

1,28

 

 

 

Boite de vitesse à double embrayage

 

*      Nouveau type de transmission: la boite automatique à double embrayage.

*      Une demi-boite de vitesse monte les rapports pairs et la seconde demi-boite s'occupe des rapports impairs.

*      Les demi-boites fonctionnent à tour de rôle lorsque les vitesses passent de l'une à la suivante

*      Ce dédoublement permet de présélectionner la vitesse suivante de manière à adoucir le changement de rapport.

*      Rend la conduite plus fluide et réduit la consommation.

*      Volkswagen est pionnier de cette technique (transmission DSG).  Le quart de ses vendu en sont équipés. Renault s'est lancé en 2010.

*      Les boites automatiques pèsent pour 14,5% du marché en 2013.

 

 

 

Effet Ackerman

 

Cas classique

Les roues avant et arrière sont parallèles en ligne droite et, les roues arrière le restent dans les virages. Les roues avant encaissent tout le travail.

Explication du pourquoi la suspension avant est plus complexe que la suspension arrière.

 

Cas avec effet Ackermann ou braquage différentiel

Dans ce cas, une légère différence d'angle est introduite en modifiant la géométrie de la suspension. La roue intérieure prend un angle plus grand que celui de la roue extérieure.

 

Il s'agit de résoudre le problème lié au fait que les roues ne parcourent pas des cercles de même rayon. L'illustration (deux cercles rouges) montre la différence de trajet des deux paires de roues. Pour éviter le glissement des pneus, les roues internes doivent  tourner d'un plus grand angle que les roues externes.

 

Méthode inventée par Georg Lankensperger en 1817 et breveté en 1818 par Ackermann pour les attelages à chevaux.

 

Paramètres de calcul

H est l'empattement,

W est la voie, et

R est le rayon du virage à négocier.

 

 

Exemple

Pour ma Mégane: H = 2641 et W = 1547

Pour une route type R60, R minimum = 120 m

a = 1,2527° et b = 1,2689 °

Écart: 0,016 °

 

Note: le différentiel permet à chacune des roue d'un essieu de tourner à des vitesses différentes.

 

 

 

 

 

 

Anglais: Ackermann steering geometry

 

 

 

 

 

Débutant

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Sites

*      Moteur 16 V

*      Moteur - Wikipédia

*      Lexique automobile - Caradisiac

*      Engine configuration - Wikipedia

*      Traduction des termes techniques

*      Ackermann Steering Principle

*      Histoire des moteurs des automobiles  - Marc Mistral

Livres

*      Le Guide Marabout du moteur automobile – H.M. Chollet – 1970

*      Comment ça marche n°30 – Éditions Atlas – 1979

*      Larousse en 5 volumes

Cette page

*      http://villemin.gerard.free.fr/CultureG/Moteur.htm