Livre 696 enonce.indb

TECHNOLOGIE
PREMIÈRE ET TERMINALE BAC PRO
MAINTENANCE AUTOMOBILE
Savoir S 3-1 Motorisation
01
Le cycle à quatre temps
3
02
La distribution
9
03
L’alimentation carburation
15
04
L’injection essence
21
05
L’injection directe essence
29
06
L’alimentation carburation diesel
37
07
La suralimentation
47
08
L’allumage
57
09
La dépollution
67
Savoir S 3-3 Liaison au sol
10
L’évolution suspension
77
11
La direction
87
Savoir S 3-4 Freinage
12
L’assistance de frein
13
L’antiblocage
97
105
Savoir S 3-5 Production et utilisation de l’énergie électrique
14
La fonction charge
115
15
La fonction démarrage
123
16
Le multiplexage
129
17
Les capteurs
137
Savoir S 3-7 Confort
18
La climatisation
145
Crédits photographiques
Couverture : Fotolia © Kadmy.j
p. 13 Fotolia @ ioannis kounadeas
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– Jean-Luc BASCOL –
Technologie zone 5
THÈME :
LE CYCLE À QUATRE TEMPS
MOTORISATION
Savoir : S 3-1 Motorisation
Les moteurs à essence fonctionnent suivant un cycle à quatre temps défini en 1862 par l’ingénieur
français « Beau de ROCHAS ».
1 / C YC L E À Q U AT R E T E M P S T H É O R I Q U E
1er temps :
Rôle :
La soupape d’admission s’ouvre quand le piston est au
PMH :
- le piston descend et crée une dépression qui permet au
mélange de rentrer dans le cylindre,
- la soupape d’admission se ferme quand le piston est au
PMB.
2e temps :
Rôle : comprimer le mélange gazeux pour augmenter sa
température afin qu’il puisse brûler en dégageant un maximum d’énergie.
3e temps :
Rôle :
- Les soupapes sont fermées
1re phase Inflammation : le piston étant au PMH, une étincelle électrique enflamme le mélange. Celui-ci brûle instantanément. La pression augmente sur le piston, celui-ci est
chassé vers le bas.
2e phase Détente : le piston descend, le volume augmente,
la pression diminue.
Le cycle à quatre temps
3
4e temps :
Rôle :
- La soupape d’échappement s’ouvre quand le piston est
au PMB.
- Le piston remonte, les gaz sont chassés vers l’extérieur.
- La soupape se ferme quand le piston est au PMH.
2/ DIAGR AMME THÉORIQUE
L’axe horizontal (abscisse) représente les déplacements du piston.
L’axe vertical (ordonnées) indique l’évolution de la
pression dans le cylindre.
A – B : « Admission ». Le cylindre se remplit.
B – C : « Compression ».
C – D : « Inflammation ».
D – E : « Détente ». Le piston descend. Le volume augmente, la pression chute.
E – B – A : « Échappement ». Les gaz brûlés sont
rejetés hors du cylindre.
Seulement, les gaz ont une certaine inertie, l’ouverture
et la fermeture des soupapes ne sont pas instantanées,
la combustion dure ~ 0,002s, une partie de la chaleur
se dissipe. Il en résulte une faible pression maxi, donc
un mauvais rendement.
Conclusion
Le travail moteur « S » est faible, le travail résistant
« r » augmente.
Le travail utile « W » (S – r) est insuffisant.
Il faut augmenter
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Le cycle à quatre temps
3/ DIAGR AMME RÉEL
Pour se rapprocher du diagramme théorique et tirer ainsi du moteur un meilleur rendement il faut :
- compenser la durée de combustion en agissant sur le point d’allumage,
- utiliser l’inertie des gaz par des réglages spécifiques d’ouverture et de fermeture des soupapes.
Avance ouverture admission
Retard fermeture admission
Avance à l’allumage
Avance ouverture échappement
Retard fermeture échappement
Comparaison diagramme théorique/réel
Le cycle à quatre temps
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4 / C YC L E D E M I L L E R / AT K I N S O N
Cycle à quatre temps dont la course de compression plus courte que la course de détente entraîne
une pression résiduelle plus faible en fin de détente.
A – B : Admission
B – C : Refoulement
C – D : Compression
A – B : Inflammation
B – C : Détente
F – B – A : Échappement
À cylindrée égale, un moteur fonctionnant suivant le cycle de Miller développe moins de puissance.
La combustion dégage moins de NOx du fait de la température des gaz plus faible.
La course de compression réduite, peut être compensée par un rapport volumétrique plus élevé
(Cycle Atkinson) complété par une suralimentation importante (Cycle de Miller).
Certains véhicules à motorisation hybride (Toyota, Ford, Chevrolet…) utilisent des moteurs fonctionnant suivant le cycle de Miller/Atkinson. Les performances moins importantes de ces moteurs
sont compensées par l’appoint apporté par les moteurs électriques.
5/ MOTEUR DIESEL
5.1 - Caractéristiques fonctionnelles
Ø Le moteur diesel fonctionne selon un cycle à quatre temps comme les moteurs à essence.
Ø Au lieu d’aspirer un mélange d’air et d’essence dans la chambre de combustion qu’il faudra
enflammer au moyen d’une étincelle, un moteur diesel n’aspire que de l’air.
Ø Le gazole est injecté directement dans la chambre de combustion où il s’enflammera spontanément au contact de l’air surchauffé par la compression.
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Le cycle à quatre temps
5.2 - Cycle de fonctionnement
Les moteurs diesels rapides n’utilisent pas le cycle de Beau de Rochas ni le cycle de Diesel mais le
cycle mixte (ou de Sabathé).
A > B : __________ : le moteur aspire de l’air.
B > C : __________ : le rapport volumétrique
passe de ~ 9/1 (essence) à ~ ________.
La pression en fin de compression atteint
~ ________ et la température ~ ________
(15b et 350 °C dans un moteur essence).
C : __________ : le carburant est pulvérisé dans la
chambre de combustion. Il s’enflamme spontanément au contact de l’air chauffé par la compression.
C > D : ___________________________ : la première
partie de la combustion se déroule si rapidement
que le piston n’a pas le temps de se déplacer.
D > E : ___________________________ : la pression
appuie sur le piston. L’augmentation de volume
est compensée par la dilatation des gaz.
E > F : __________ : la combustion a lieu tant que
dure l’injection. La dilatation des gaz ne compense
pas l’augmentation de volume.
F > B > A : Échappement.
Dans la pratique, la combustion n’a pas le temps de se
réaliser à volume constant ou à pression constante.
Les diagrammes réels sont sensiblement identiques, mais
l’aire de travail d’un moteur diesel est plus importante que
celle d’un moteur essence.
Comparaison entre le cycle de
Beau de Rochas et le cycle mixte
Le cycle à quatre temps
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Le cycle à quatre temps