Fonction de base partie mécanique du moteur thermique

GF01.00-P-9900A

Fonction de base partie mécanique du moteur thermique

06.03.2020

Moteur

tous (VP)

Vue d'ensemble

Ce document contient des informations concernant :

 Généralités

 Fonction

Généralités

Le moteur thermique de type moteur à pistons alternatifs se caractérise par un fonctionnement avec un mouvement de pistons oscillant et une combustion interne cyclique. Par la collaboration mécanique de différents groupes de construction, le moteur à pistons alternatifs comprime le mélange air-carburant et transmet la pression de combustion au vilebrequin sous forme de couple.

Représentation à titre d'exemple de l'embiellage M139

1	Bloc-cylindres
2	Carter d'huile
3	Partie inférieure du carter d'huile
4	Carter de distribution
5	Arbre d'équilibrage
6	Pignon intermédiaire
7	Vilebrequin
8	Bielles
9	Piston
10.1	Segment racleur
10.2	Segment conique
10.3	Segment de compression
A	Surface de glissement du cylindre (enduction NANOSLIDE®)

P01.00-A042-76

Fonction

Bloc-cylindres

Les blocs-cylindres des moteurs Mercedes diesel et essence sont fabriqués en aluminium. Sur de nombreux modèles de moteur, les surfaces de glissement de cylindre sont directement appliquées sur les surfaces intérieures du bloc-cylindres par le biais du process d'enduction NANOSLIDE®. Sur les modèles de moteur M260, M264, M270, M274 et M278, les chemises de cylindre montées sont en fonte grise.

Le carter moteur est composé en règle générale du bloc-cylindres, du carter d'huile et du carter de distribution. Le bloc-cylindres est un composant central du carter moteur et a un rôle essentiel. Le bloc-cylindres absorbe par exemples les énergies contraires produites au cours des combustions ainsi que les mouvements d'oscillation des pistons et les fortes sollicitations thermiques. D'un point de vue mécanique, le bloc-cylindres porte de nombreux composants moteur, notamment sur ces parois extérieures. On retrouve aussi de nombreux composants à l'intérieur du bloc-cylindres, il accueille en particulier  l'ensemble de l'embiellage. Composants essentiels de l'embiellage :

 Arbre d'équilibrage avec coquilles de palier

 Pignons intermédiaires

 Vilebrequin avec coquilles de palier supérieures et inférieures

 Bielle avec coquilles de palier

 Axe de piston

 Piston

 Segments de piston

La conception tribologique des surfaces de glissement du cylindre et de l'ensemble de l'embiellage est primordiale pour réduire les perte par frottement et pour la robustesse du moteur. La pression de combustion agissant directement sur le piston est transformée en un mouvement linéaire. La force résultante est transmise au vilebrequin via la bielle, générant alors un couple.

Avec leurs segments, les pistons peuvent résister à d'importantes sollicitations mécaniques et thermiques. La géométrie et l'état de surface des pistons influent sensiblement sur la formation du mélange et la combustion. En outre, le piston assure la dissipation de la chaleur de la chambre de combustion vers l'huile et le liquide de refroidissement. Selon leurs fonctions, les segments de piston sont conçus avec des géométries différentes. Le segment racleur, qui est le segment le plus bas, racle l'huile moteur des surfaces de glissement de cylindre et dose dans le même temps le film d'huile sur lequel les segments de piston supérieurs passent durant la course. Le segment conique dans lequel s'agence la rainure de piston, dirige le film d'huile pour de bonnes conditions tribologiques et son épaisseur de couche. La couche doit être très fine pour que les pertes d'huile par évaporation soit faible. Par ailleurs, le segment conique étanchéifie pour prévenir la fuite de gaz de combustion et influe sur le comportement de fuites du moteur par son interaction avec les mouvements du segment le plus bas. Le segment de compression cylindrique ou segment de feu étanchéifie la chambre de combustion par rapport au bloc-cylindres et dirige la chaleur de combustion vers les surfaces de glissement du cylindre refroidies. Cette précontrainte mécanique de segment de piston permet de garantir l'étanchéité au démarrage du moteur et de prévenir des vibrations intempestives à des régimes moteur élevés.

L'embiellage est logé dans le bloc-cylindres. Le bloc-cylindres remplit essentiellement les fonctions suivantes :

 Logement du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage

 Logement si l'arbre d'équilibrage est monté

 Liaison à transmission de force entre la culasse et la chaîne cinématique

 Logement des surfaces de glissement de cylindre ou chemises de cylindre

 Structures intégrées de canal pour le refroidissement, la lubrification et la purge

 Logement des organes auxiliaires

Le bloc-cylindres comporte des points de fixation supplémentaires pour des composants de pièces rapportées et constitue une chambre de groupe propulseur et de liquide de refroidissement étanche à l'huile et à l'eau.

Mécanisme de distribution
La distribution fixe le moment et la durée de l'admission d'air frais et le moment et la durée de l'évacuation des gaz brûlés. La distribution et les composants correspondants constituent des éléments majeurs de la culasse.
La distribution décrit le balayage des gaz d'un moteur thermique. La culasse remplit les fonctions suivantes :

 Absorption de la pression dans le cylindre

 Refroidissement des zones proches de la chambre de combustion

 Graissage de la distribution

 Fermeture de la chambre de combustion vers le haut

 Logement des bougies d'allumage/injecteursLa distribution comprend essentiellement les composants suivants :

 Soupapes d'admission et d'échappement

 Ressorts de soupape

 Culbuteurs à galet

 Arbres à cames d'admission et d'échappement

 Culasse

 Chaîne de distribution (ou courroie crantée)Le vilebrequin commande l'arbre à cames et les soupapes d'admission et d'échappement via la chaîne de distribution. Les cames de l'arbre à cames ouvrent les soupapes d'admission et d'échappement via des organes de transmission, p. ex. des culbuteurs à galet, contre la force des ressorts de soupape. Les soupapes sont fermées par la force des ressorts de soupape. Un cycle de travail s'étend sur quatre temps, c'est-à-dire deux rotations de vilebrequin. Une amplitude d'arbre à cames permet une ouverture et fermeture de chaque soupape. L'arbre à cames tourne avec la moitié du régime moteur du vilebrequin.
 Le rapport de régime entre le vilebrequin et l'arbre à cames est de 2 : 1.
Transmission par courroie
L'entraînement par courroie a pour fonction de transmettre le mouvement de rotation du vilebrequin à des organes auxiliaires tels que l'alternateur, la pompe à eau et le compresseur frigorifique et de les entraîner.
L'entraînement par courroie comprend essentiellement les composants suivants :

 Courroie trapézoïdale à nervures

 Tendeur de courroie

 Galets de renvoiLubrification du moteur
La lubrification du moteur a pour fonction de faire parvenir de l'huile de graissage à toutes les parties du moteur devant être lubrifiées et refroidies, telles que les pistons, les coquilles de palier et les culbuteurs à galet. Durant la lubrification, la pression d'huile varie selon le régime moteur.
La lubrification du moteur comprend essentiellement les composants suivants :

 Pompe à huile

 Carter d'huile

 Vanne pompe à huile

 Capteur d'huile

 Module de filtre à huile

 Échangeur thermique d'huile moteur La lubrification du moteur a les fonctions suivantes :

 Lubrifier pour réduire les pertes d'énergie et l'usure occasionnées par une friction entre les composants coulissant les uns par rapport aux autres.

 Refroidir pour protéger les pièces moteur ne délivrant pas la chaleur reçue directement aux liquides de refroidissement ou à l'air de refroidissement.

 Étanchéifier pour une étanchéité de précision entre les composants coulissant les uns par rapport aux autres (par ex. le segment de piston et la paroi de cylindre).

 Nettoyer pour éliminer ou lier les résidus d'arrachement, dépôts et résidus de combustion dans l'huile moteur.

 Protéger contre la corrosion.

 Atténuer les bruits du moteur, car le film lubrifiant a un effet d'absorption des bruits et d'amortissement des vibrations.

Représentation à titre d'exemple de la distribution M139

7	Vilebrequin
11	Chaîne de distribution
12	Glissière de chaîne avec tendeur de chaîne hydraulique
13	Arbre à cames d'échappement
14	Arbre à cames d'admission
15	Ressorts de soupape
16	Soupapes d'admission
17	Soupapes d'échappement
18	Bougies d'allumage

P01.00-A043-76

	Autres fonctions de base
	Fonction de base bloc-cylindres		GF01.40-P-1000A
	Fonction de base distribution		GF05.30-P-1000A
	Fonction de base de l'entraînement par courroie		GF13.21-P-1001A
	Fonction de base lubrification du moteur		GF18.00-P-1003A