TP 16.2 Micromoteur thermique
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TP 16.2 Micromoteur thermique Page 1/13 TP 16.2 Micromoteur thermique Pendant 30 min, lire le dossier technique jusqu’à la partie « Moteur à 4 temps » incluse (ne pas s’intéresser au moteur 2 temps). 1) Objectifs du TP et sommaire. Il est proposé dans ce TP pour le micromoteur 4 temps : - d’effectuer son montage, - d’effectuer le calage de sa distribution. Il est proposé dans ce TP pour le micromoteur 2 temps : - d’effectuer son montage. NB : Les parties 2 (30 min) et 3 (50 min) sont indépendantes et peuvent être effectuées dans n’importe quel ordre. 1) OBJECTIFS DU TP ET SOMMAIRE...............................................................................1 2) MICROMOTEUR 4 TEMPS DE MODELISME. ...............................................................2 21) CONSTITUANTS DU MICROMOTEUR 4 TEMPS. ............................................................ 2 22) MONTAGE ET DEMONTAGE DU MICROMOTEUR 4 TEMPS. ........................................ 3 3) MICROMOTEUR 2 TEMPS DE MODELISME. ...............................................................5 31) CONSTITUANTS DU MICROMOTEUR 2 TEMPS. ............................................................ 5 32) MONTAGE ET DEMONTAGE DU MICROMOTEUR 2 TEMPS. ........................................ 6 33) DIFFERENTES CONCEPTIONS DE MICROMOTEURS 2 TEMPS................................... 7 4) BILAN DU TP : LES DIFFERENCES DE CONCEPTION ENTRE UN MOTEUR 2 TEMPS ET UN MOTEUR4 TEMPS. .................................................................................................7 MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 2/13 2) Micromoteur 4 temps de modélisme. Pendant 5 min, relire la partie « Moteur 4 temps » du dossier technique. Regarder la vidéo "Embiellage du micromoteur 4 temps du laboratoire" située dans le répertoire SII Elève / Dossier ressource / Divers / Automobile / Moteur thermique. 21) Constituants du micromoteur 4 temps. Demander au professeur puis, prendre devant soi : - la boîte contenant le micromoteur 4 temps démonté ; - le document réponse contenant sa nomenclature et son éclaté. Certains sous-ensembles restent montés car leur remontage ne présente pas d’intérêt : Le carter qui comporte : - à l’intérieur les deux roulements 4 et 6 de guidage du vilebrequin + le roulement 41 en fond de logement de l’arbre à cames + les deux poussoirs tige culbuteur 46 - à l’extérieur le reniflard 39 (évacuation des vapeurs d’huile) et sa rondelle 40 Le piston-bielle qui comporte : le piston 18 muni de son segment 19 + l’axe de piston 16 + le clips du piston 17 + la bielle 15 munie de ses deux coussinets (en bronze) Le bouchon d’arbre à cames 44 + roulement étanche 43 Les culbuteurs, vis, écrous 27 et leur support, axes, circlips 28 La culasse 23 (qui donne un accès au cylindre) munie de l’ensemble soupape (soupapes 22, ressorts 24, cuvettes 25, clavettes 26) + pipe d’admission 35 avec son joint 34 et ses deux vis de fixation 36 Le bouchon de carter 10 avec son joint 9 + le carburateur 12 avec ses deux vis de fixation 13 + le starter 14 Pipe d'échappement 37 et écrous + silencieux 38 Les deux tubes cache tige culbuteur 48 muni de quatre joints toriques Remarques sur toutes les vis "en vrac" : - Les vis de fixation 11 du bouchon de carter sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 30 de la culasse sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 33 du cache culbuteurs sont au nombre de 2 et au complet. - Les vis de fixation 45 du bouchon arbre à cames sont au nombre de 2 et au complet. - La vis de fixation 29 du support culbuteurs est unique et présente. Remarques sur les autres pièces: - Il manque une des deux tiges de culbuteurs 47. - Le segment 19 du piston n'est pas présent. Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur). Repérer les 3 roulements à l'intérieur du carter. Repérer le long coussinet en bronze (qui guidera le vilebrequin) dans le carter. Repérer les dentures hélicoïdales sur le vilebrequin ainsi que sur l'arbre à cames. Repérer la rainure de clavette sur le vilebrequin, la clavette 8, et la rainure de clavette sur le plateau d'hélice. Repérer la forme des 2 cames sur l'arbre à cames. Repérer les 2 coussinets en bronze (qui guideront l’axe du piston et l’axe du maneton de vilebrequin) dans la bielle. Repérer le segment sur le piston. Repérer le roulement étanche dans le bouchon arbre à cames. Repérer les 2 joints toriques sur un cache tige culbuteur. Appuyer sur les soupapes et analyser les canalisations pour connaître celle qui sera l’échappement. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 3/13 22) Montage et démontage du micromoteur 4 temps. Effectuer le montage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessous. Remarques : - Les montages sont accompagnés de pose de vis qui ne sont pas décrites dans le graphe de montage. - Il n'est pas nécessaire de visser "à fond"… - Les séquences 3 et 5 sont décrites plus précisément dans les pages suivantes. Séquence n° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Carter Vilebrequin Clavette + plateau d’hélice + hélice + rondelle d’hélice + 2 écrous moteur Piston-bielle (voir explications) Chemise Arbre à cames (voir explications) + bouchon d’arbre à cames + 2 vis de fixation Tiges culbuteur + tubes cache tige culbuteur Culasse + bougie et rondelle en bronze + joint culasse + 2 vis de fixation Culbuteurs + vis de fixation Cache culbuteurs + joint + 2 vis de fixation Bouchon de carter + starter + carburateur + 2 vis de fixation Silencieux + pipe d’échappement + 2vis de fixation Effectuer le démontage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessus. Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur). MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 4/13 SEQUENCES PARTICULIERES : Séquence 3 : Montage pison-bielle dans carter. Empreintes des soupapes Attention, les empreintes des soupapes ne sont pas situées au milieu du piston. Placer ces empreintes coté hélice (sinon lors du fonctionnement, il va y avoir collision entre les soupapes et le piston, et donc détérioration des soupapes). Séquence 5 : Montage de l’arbre à cames (calage de la distribution) Il faut veiller particulièrement au montage de l’arbre à cames. C’est en effet les cames qui commandent l’ouverture et la fermeture des soupapes. Il faut donc que ces mouvements soient correctement synchronisés avec le mouvement du piston, donc avec le mouvement du vilebrequin. Placer le vilebrequin au PMH en faisant coïncider le repère plateau d’hélice avec la nervure située sur le bâti. Introduire l’arbre à cames en faisant coïncider le repère (point) situé sur la roue dentée de l’arbre à came avec une ligne qui passerait par les deux trous de fixation du bouchon. Pendant cette opération ne pas bouger le vilebrequin. Cette phase de calage est la plus importante. En effet, si la came est bien positionnée, elle permettra d’ouvrir et de fermer la soupape désirée au bon moment. Si ce n’est pas le cas, à vous d’imaginer ce qui se passera… MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 5/13 3) Micromoteur 2 temps de modélisme. Demander au professeur le moteur 2 temps fixé sur le support rouge et noir. Lire les parties « Moteur 2 temps » et « Comparaison des moteurs 2 temps et 4 temps » du dossier technique. 31) Constituants du micromoteur 2 temps. Demander au professeur puis, prendre devant soi : - la boîte contenant le micromoteur 2 temps démonté ; - le document réponse contenant sa nomenclature et son éclaté. Certains sous-ensembles restent montés car leur remontage ne présente pas d’intérêt : Le bouchon de carter 7 avec son joint 6 Le carter qui comporte : - à l’intérieur le long coussinet (en bronze) de guidage du vilebrequin - à l’extérieur le picot d’orientation de la chemise, et l'ensemble clavette 17 - écrou 18 de carburateur Le piston-bielle qui comporte : le piston 12 + l’axe de piston 10 + le clips du piston 11 + la bielle 9 munie de ses deux coussinets (en bronze) Le carburateur 20 avec son joint torique 19 Remarques sur toutes les vis "en vrac" : - Les vis de fixation 8 du bouchon de carter sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 16 de la culasse sont au nombre de 2 (au lieu de 6). - Les vis de fixation 21 du silencieux sont au nombre de 2 et au complet. Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur). Repérer le long coussinet en bronze (qui guidera le vilebrequin) dans le carter. Repérer les 2 coussinets en bronze (qui guideront l’axe du piston et l’axe du maneton de vilebrequin) dans la bielle. Repérer la forme du joint torique 19. Repérer la lumière d’alimentation dans le vilebrequin. Repérer les 3 lumières d’admission dans le carter (permettant le passage des gaz frais du carter d’admission à la chambre de combustion). Repérer la lumière d’échappement dans le carter. Repérer les lumières d’admission et d’échappement dans la chemise. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 6/13 32) Montage et démontage du micromoteur 2 temps. Effectuer le montage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessous. Remarques : - Les montages sont accompagnés de pose de vis qui ne sont pas décrites dans le graphe de montage. - Il n'est pas nécessaire de visser "à fond"… - La séquence 4 est décrite plus précisément au bas de la page. Séquence n° 1 2 3 4 5 6 7 8 Carter Vilebrequin Plateau d’hélice + hélice + rondelle d’hélice + écrou moteur Piston-bielle Chemise (voir explications en bas de page) Culasse Bougie et rondelle en bronze Joint de culasse 2 vis de fixation culasse Bouchon de carter + joint + 2 vis de fixation Silencieux + joint + 2 vis de fixation Carburateur + clavette + écrou Effectuer le démontage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessus. Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur). SEQUENCE PARTICULIERE : Séquence 4 : Montage de la chemise. Indexage angulaire de la chemise Attention, bien mettre le picot dépassant du carter dans la fente de la chemise. C’est ce détail qui oriente convenablement les lumières de la chemise par rapport au carter. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique Page 7/13 33) Différentes conceptions de micromoteurs 2 temps. Question 1 : Colorier les classes d’équivalence cinématique sur chaque dessin d'ensemble des 2 micromoteurs 2 temps (l’OSMAX 35 FP et le WEBRA 60) du document réponse. En jaune : Sous-ensemble « vilebrequin » En bleu : Sous-ensemble « bielle » En rouge : Sous-ensemble « piston » Aucune couleur : Sous-ensemble « carter » On donne le graphe de liaison de ces micromoteurs. Pivot glissant d’axe … Piston Carter Pivot glissant d’axe … Pivot d’axe … Bielle Pivot glissant d’axe … Vilebrequin On donne aussi le schéma cinématique spatial en prenant la même orientation que celle sur la perspective inférieure du dessin d'ensemble du micromoteur OSMAX 35 FP. Question 2 : Lister les principales différences de conception qui existent entre ces 2 micromoteurs 2 temps. 4) Bilan du TP : les différences de conception entre un moteur 2 temps et un moteur4 temps. Observer sur la table à coté, culasse, vilebrequins, moteur… Question 3 : Quelles sont les différences de conception (et non pas de fonctionnement) entre un moteur 2 temps et un moteur 4 temps (pièces existantes dans l’un et pas dans l’autre, forme des pièces) ? AVANT DE PARTIR, RANGER LE POSTE MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) Page 8/13 Nomenclature du micromoteur 4 temps de modélisme démonté au labo. Rep Nb Désignation 1 2 Ecrous moteur 2 1 Rondelle d’hélice 3 1 Plateau d’hélice 4 1 Roulement avant étanche 5 1 Carter 6 1 Roulement arrière 7 1 Vilebrequin 8 1 Clavette de vilebrequin 9 1 Joint 10 1 Bouchon de carter 11 4 Vis de fixation bouchon de carter 12 1 Carburateur complet avec joint torique 13 2 Vis de fixation carburateur 14 1 Starter complet 15 1 Bielle 16 1 Axe de piston 17 1 Clips de piston 18 1 Piston 19 1 Segment 20 1 Chemise 21 1 Joint de culasse 22 2 Soupapes 23 1 Culasse 24 2 Ressort de soupape 25 2 Cuvette de ressort Rep 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Nb 2 2 2 1 4 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 Désignation Clavette de soupape Culbuteur, vis, écrou Support culbuteurs, axe, circlips Vis de fixation support culbuteurs Vis de fixation culasse Joint Cache culbuteurs Vis de fixation cache culbuteurs Joint Pipe d’admission Vis de fixation pipe d’admission Pipe d’échappement + écrous Silencieux Reniflard Rondelle Roulement étanche Arbre à cames Roulement étanche Bouchon arbre à cames Vis de fixation bouchon arbre à cames Poussoir tige culbuteur Tige culbuteur Tube cache tige culbuteur + joints toriques Bougie + rondelle en bronze Hélice NB : Les pièces 49 et 50 ne sont pas représentées sur l'éclaté, mais sont présentes dans la boîte. Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme démonté au labo. Rep 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Nb 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 Désignation Ecrou moteur Rondelle d’hélice Plateau d’hélice Carter Vilebrequin Joint Bouchon de carter Vis de fixation bouchon de carter Bielle Axe de piston Clips de piston Piston Chemise Rep Nb Désignation 14 1 Joint de culasse 15 1 Culasse 16 6 Vis de fixation culasse 17 1 Clavette de carburateur 18 1 Ecrou de carburateur 19 1 Joint torique 20 1 Carburateur 21 2 Vis de fixation silencieux 22 2 Rondelle fendue 23 1 Silencieux 24 1 Joint du silencieux 25 1 Bougie + rondelle en bronze 26 1 Hélice NB : Les pièces 24, 25 et 26 ne sont pas représentées sur l'éclaté, mais sont présentes dans la boîte. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) Page 9/13 Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme OSMAX 35 FP (6cm3) sur plan. 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 8 6 1 1 1 1 1 2 1 Nb Coussinet de tête de bielle Bielle Embout d’axe de piston Axe de piston Piston Écrou d’hélice Hélice Rondelle d’hélice Vilebrequin Bougie Joint de bougie Vis CL, M2 – 5 – 8 Vis CL, M2 – 5 – 6 / 4 Culasse Chemise Chapeau Coussinet de palier Palier Joint Carter Désignation Cu Sn 8p EN AC – AlCu5Mg Cu Sn 8p C 40 C 35 EN AW-7075 [AlZn5,5MgCu] EN AW-7075 [AlZn5,5MgCu] C 40 C 35 C 35 EN AC-AlSi10Mg C 35 EN AC-AlSi10Mg Cu Sn 8p EN AC-AlSi10Mg Papier EN AC-AlSi10Mg Matière Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme Webra 60 sur plan. 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep MPSI-PCSI 2 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 Nb Vis sans tête à bout plat HC, M 3 - 5 Chemise Cylindre Culasse Vis CHC, M 3.5 - 10 Joint circulaire, type B, d = 6 Bougie Joint circulaire, type B, d = 13 Embout carburateur Anneau élastique pou alésage, 6 x 0.5 Ecrou H, M 6 Plaque Hélice Clavette Accouplement Roulement à bille Vilebrequin Corps Roulement à bille Joint papier Maneton Bielle Palier Joint plat Vis H, M 3 – 12 Chapeau Piston Douille à rouleaux Axe Segment Désignation Sciences Industrielles pour l’Ingénieur 34 Cr Mo 4 Z – A4 G Z – A4 G Metalloplastique-cuivre Metalloplastique-cuivre Z – A4 G Z – A4 G C 35 Z – A4 G 100 Cr 6 Z – A4 G Papier 100 Cr 6 34 Cr Mo 4 Cu Sn 8 P Papier Z – A4 G 34 Cr Mo 4 34 Cr Mo 4 Matière S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) Page 10/13 Eclaté du micromoteur 4 temps de modélisme démonté au labo. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) Page 11/13 Eclaté du micromoteur 2 temps de modélisme démonté au labo. MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur Page 12/13 S. Génouël 17/02/2011 TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur Page 13/13 S. Génouël 17/02/2011