Le moteur
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L’injection
fut créée afin de palier aux défauts du carburateur car c’est le seul
système qui est capable de réaliser le mélange air-carburant en présence
de pressions élevées et qui permet de réaliser un dosage plus précis.
En pratique, la combustion ne s’effectue jamais à pression constante,
puisque le combustible s’allume avec retard (délai d’inflammation).
Il se produit donc au début une accumulation de mélange provoquant une
augmentation inévitable de pression, surtout aux régimes élevés. Le
retard à l’allumage dépend du type de combustible (indice de cétane)
et de la qualité de pulvérisation. Ce
retard d’allumage peut être réduit en donnant au jet une forte capacité
de pénétration qui permet aux gouttelettes qui traversent l’air
comprimé, d’atteindre des températures suffisantes pour que l’évaporation
se réalise; et en augmentant la turbulence qui, en réalisant
l’agitation de l’air frais, évite que les gaz brûlés séjournent à
proximité de l’injecteur, entravant ainsi le contact entre les
nouvelles particules injectées et l’oxygène, qui est indispensable
pour la combustion. D’autres
avantages de l’injection par rapport au carburateur sont que les
conduits d’admission ne sont plus le siège de phénomènes de
vibration, le phénomène de la détonation est diminué parce que le
temps de contact entre l’air et le combustible est réduit, ce qui fait
qu’il y a amélioration du refroidissement dans la chambre de
combustion, conséquence de l’évaporation du carburant dans les
cylindres (on pourra utiliser des essences à indice d’octane plus
faible ou augmenter le rapport volumétrique pour obtenir un surcroît de
puissance); il y a diminution de la probabilité de retour de flamme, l’élimination
du phénomène de givrage, et la constance de l’alimentation durant les
accélérations rapides en ligne droite et dans les virages ainsi que les
courbes.
Dans les autres systèmes plus modernes, on utilise beaucoup les tiges et les culbuteurs, surtout avec les arbres à cames en tête. Mais une image vaut mille mots, voyez les différents modèles de distribution et remarquez leur grande originalité car chaque constructeur a trouvé sa façon à elle d’arriver à une bonne fiabilité selon les résultats escomptés. L’expression ACT signifie Arbre à Cames en Tête.
Pour
chaque système de distribution illustré, les valeurs choisies pour
l’avance et le retard des soupapes conviennent uniquement à une vitesse
donnée des gaz dans les conduits, et par conséquent, pour une vitesse
donnée du moteur, en raison des phénomènes dynamiques qui entrent en
jeu et qui nécessiteraient des calages plus larges au fur et à mesure de
l’augmentation de la vitesse, et de la charge du moteur ainsi que des
calages plus réduits à un régime de rotation moins élevé. C’est
ainsi que l’on est arrivé à créer des systèmes de distribution à
calage variable, qui sont susceptibles de changer, suivant le régime
du moteur, la levée et le temps d’ouverture des soupapes. Ces systèmes
utilisent des cames coniques à déplacement axial, ou bien des culbuteurs
à point d’appui déplaçables. C’est le système de distribution de
l’avenir et il est conçu surtout pour des moteurs exigeants. Le
vilebrequin est l’élément principal du système bielle-manivelle. Son
rôle principal est de permettre la transformation du mouvement rectiligne
alternatif du piston en un mouvement de rotation. Autrement dit, il contrôle
tout le mouvement du moteur et communique ce mouvement à la transmission.
C’est l’élément du moteur qui tourne le plus vite et qui est le plus
lourd, mais normalement il dure toute la vie du moteur.
On
utilisait autrefois des vilebrequins à deux paliers, mais il n’est plus
assez performant pour les voitures modernes. Les voitures économiques
utilisent des vilebrequins à trois paliers mais les autres qui exigent
d’atteindre des puissances spécifiques élevées et qui demandent une réduction
du poids total du moteur adoptent la solution à cinq paliers. En règle générale,
les moteurs à 6 cylindres en ligne disposent de sept paliers, les 6
cylindres en V de quatre paliers et les V8 de cinq paliers. En augmentant
le nombre des cylindres et des manivelles, on diminuera le degré d’irrégularité
du couple moteur.
L’équilibrage
est obtenu en montant des contrepoids sur les manivelles. Le but recherché
sera de réduire les vibrations du moteur causées par les forces et
moments produits par la pression des gaz dans les cylindres, et par les pièces
en mouvement alternatif et de rotation (pistons, bielles, vilebrequin); et
de diminuer les charges exercées sur les coussinets de la ligne
d’arbre. L’équilibrage
dépendra de deux forces : 1- Les forces centrifuges et 2-
Les forces alternatives. Dans
les forces alternatives, les manetons sont également soumis à des forces
dues aux masses animées d’un mouvement alternatif. Ces forces, causées
par les variations de vitesse du piston et de la bielle, se subdivisent en forces alternatives de premier et de deuxième ordre. Les
premières atteignent leur maximum positif ou négatif à chaque fois que
le piston se trouve au point mort haut et au point mort bas. Elles peuvent
être équilibrées par la composante suivant l’axe des cylindres
d’une force centrifuge produite par une masse égale à celle de la
masse alternative et appliquée au vilebrequin en opposition avec le
maneton considéré. En conclusion, en réduisant
la longueur de la manivelle, on réduit les forces d’inertie causées
par les masses en rotation et les masses en mouvement alternatif. Le
vilebrequin qui offrira un encombrement moindre en diamètre, occasionnera
une construction plus facile. C’est le but recherché.
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