Moteur combustion interne, ou ICE, est le type de moteur le plus courant que l’on trouve dans les voitures. Malgré le fait que le moteur à combustion interne des voitures modernes se compose de nombreuses pièces, son principe de fonctionnement est extrêmement simple. Examinons de plus près ce qu'est un moteur à combustion interne et comment il fonctionne dans une voiture.

ICE, qu'est-ce que c'est ?

Un moteur à combustion interne est un type moteur thermique, dans laquelle une partie de l'énergie chimique obtenue lors de la combustion du carburant est convertie en énergie mécanique, qui met les mécanismes en mouvement.

Les ICE sont divisés en catégories selon les cycles de fonctionnement : deux temps et quatre temps. Ils se distinguent également par le mode de préparation du mélange air-carburant : avec formation de mélange externe (injecteurs et carburateurs) et interne (unités diesel). Selon la façon dont l'énergie est convertie dans les moteurs, ils sont divisés en piston, jet, turbine et combinés.

Mécanismes de base d'un moteur à combustion interne

Un moteur à combustion interne est constitué d'un grand nombre d'éléments. Mais il en existe des fondamentaux qui caractérisent ses performances. Regardons la structure du moteur à combustion interne et ses principaux mécanismes.

1. Le cylindre est la partie la plus importante du groupe motopropulseur. Moteurs de voiture, en règle générale, ont quatre cylindres ou plus, jusqu'à seize sur les supercars de production. La disposition des cylindres dans de tels moteurs peut être de l'un des trois ordres suivants : linéaire, en forme de V et opposé.

2. La bougie d'allumage génère une étincelle qui enflamme le mélange air-carburant. Grâce à cela, le processus de combustion se produit. Pour que le moteur fonctionne comme une horloge, l’étincelle doit être fournie exactement au bon moment.

3. Les soupapes d'admission et d'échappement ne fonctionnent également qu'à certains moments. L'un s'ouvre lorsque vous devez laisser entrer la prochaine portion de carburant, l'autre lorsque vous devez évacuer les gaz d'échappement. Les deux soupapes sont bien fermées lorsque les courses de compression et de combustion du moteur se produisent. Cela garantit l’étanchéité complète nécessaire.

4. Le piston est une pièce métallique en forme de cylindre. Le piston monte et descend à l’intérieur du cylindre.

5. Les segments de piston servent de joints coulissants entre le bord extérieur du piston et la surface intérieure du cylindre. Leur utilisation répond à deux objectifs :

Ils empêchent le mélange combustible de pénétrer dans le carter du moteur à combustion interne depuis la chambre de combustion aux moments de compression et de course motrice.

Ils empêchent l'huile de pénétrer du carter moteur dans la chambre de combustion, où elle pourrait s'enflammer. De nombreuses voitures qui brûlent du pétrole ont des moteurs plus anciens et sont segments de piston n’assure plus un compactage adéquat.

6. La bielle sert d'élément de liaison entre le piston et le vilebrequin.

7. Le vilebrequin convertit les mouvements de translation des pistons en mouvements de rotation.

8. Le carter est situé autour du vilebrequin. Une certaine quantité d'huile s'accumule dans sa partie inférieure (casserole).

C'est intéressant ! Les moteurs à combustion interne les plus puissants au monde sont produits par Wartsila. Ils sont conçus pour les navires. Leur puissance atteint 110 000 ch, soit 80 mW.

Principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne

Dans les sections précédentes, nous avons examiné le but et la conception du moteur à combustion interne. Comme vous l'avez déjà compris, chacun de ces moteurs possède des pistons et des cylindres à l'intérieur desquels l'énergie thermique est convertie en énergie mécanique. Cela fait à son tour bouger la voiture. Ce processus se répète à une fréquence étonnante : plusieurs fois par seconde. Grâce à cela, le vilebrequin qui sort du moteur tourne en continu.

Examinons de plus près le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Le mélange de carburant et d'air pénètre dans la chambre de combustion par la soupape d'admission. Il est ensuite comprimé et enflammé par une étincelle provenant de la bougie d'allumage. Lorsque le carburant brûle, très haute température, ce qui entraîne une surpression dans le cylindre. Cela amène le piston à se déplacer vers le « point mort ». De cette façon, il effectue un mouvement de travail. Lorsque le piston descend, il fait tourner le vilebrequin via la bielle. Ensuite, en se déplaçant du point mort bas vers le haut, il pousse les déchets sous forme de gaz à travers la soupape d'échappement plus loin dans le système d'échappement de la machine.

Une course est un processus qui se produit dans un cylindre pendant une course du piston. L'ensemble de ces cycles qui se répètent dans un ordre strict et sur une certaine période constitue le cycle de fonctionnement du moteur à combustion interne.

Entrée

La course d'admission est la première. Cela part du point mort haut du piston. Il se déplace vers le bas, aspirant un mélange de carburant et d'air dans le cylindre. Ce coup se produit lorsque la soupape d'admission est ouverte. À propos, il existe des moteurs dotés de plusieurs soupapes d'admission. Leur spécifications techniques affecter considérablement la puissance du moteur à combustion interne. Sur certains moteurs, vous pouvez régler la durée pendant laquelle les soupapes d'admission restent ouvertes. Ceci est régulé en appuyant sur la pédale d'accélérateur. Grâce à ce système, la quantité de carburant d'admission augmente et après son allumage, la puissance du groupe motopropulseur augmente considérablement. Dans ce cas, la voiture peut accélérer considérablement.

Compression

Le deuxième temps moteur d’un moteur à combustion interne est la compression. Lorsque le piston atteint le point mort bas, il monte. De ce fait, le mélange entrant dans le cylindre est comprimé lors du premier temps. Le mélange air-carburant est comprimé à la taille de la chambre de combustion. Il s'agit du même espace libre entre les parties supérieures du cylindre et le piston, qui se trouve à son point mort haut. Les vannes sont bien fermées au moment de cette course. Plus l’espace formé est étanche, meilleure est la compression obtenue. L'état du piston, de ses segments et de son cylindre est très important. S'il y a des lacunes quelque part, on ne peut pas parler de bonne compression et, par conséquent, la puissance de l'unité de puissance sera nettement inférieure. Le degré de compression détermine le degré d'usure du bloc d'alimentation.

Course de travail

Ce troisième temps part du point mort haut. Et ce n’est pas par hasard qu’il a reçu ce nom. C'est pendant ce temps que se produisent les processus qui font bouger la voiture dans le moteur. Dans cette course, le système d'allumage est connecté. Il est chargé d’enflammer le mélange air-carburant comprimé dans la chambre de combustion. Principe fonctionnement du moteur à combustion interne Cette étape est très simple : la bougie d'allumage du système produit une étincelle. Une fois le carburant enflammé, une micro-explosion se produit. Après cela, son volume augmente fortement, obligeant le piston à se déplacer brusquement vers le bas. Les vannes de cette course sont à l'état fermé, comme dans la précédente.

Problème

Le dernier coup d’un moteur à combustion interne est l’échappement. Après la course motrice, le piston atteint le point mort bas, puis la soupape d'échappement s'ouvre. Après cela, le piston monte et à travers cette soupape expulse les gaz d'échappement du cylindre. C'est le processus de ventilation. Le degré de compression dans la chambre de combustion, l'élimination complète des déchets et la quantité requise de mélange air-carburant dépendent du bon fonctionnement des soupapes.

Après ce rythme, tout recommence. Qu'est-ce qui fait tourner le vilebrequin ? Le fait est que toute l’énergie n’est pas dépensée pour déplacer la voiture. Une partie de l'énergie fait tourner le volant qui, sous l'influence des forces d'inertie, fait tourner le vilebrequin du moteur à combustion interne, déplaçant le piston pendant les courses non travaillées.

Savez-vous? Un moteur diesel est plus lourd qu’un moteur à essence en raison de contraintes mécaniques plus élevées. Par conséquent, les concepteurs utilisent des éléments plus massifs. Mais la durée de vie de ces moteurs est supérieure à celle de leurs homologues à essence. En plus, voitures diesel s'enflamment beaucoup moins souvent que ceux à essence, car le diesel est non volatil.

Avantages et inconvénients

Nous avons appris ce qu'est un moteur à combustion interne, ainsi que sa structure et son principe de fonctionnement. En conclusion, nous analyserons ses principaux avantages et inconvénients.

Avantages des moteurs à combustion interne :

1. Possibilité de déplacement à long terme avec un réservoir plein.

2. Faible poids et volume du réservoir.

3. Autonomie.

4. Polyvalence.

5. Coût modéré.

6. Taille compacte.

7. Démarrage rapide.

8. Possibilité d'utiliser plusieurs types de carburant.

Inconvénients des moteurs à combustion interne :

1. Faible efficacité opérationnelle.

2. Forte pollution de l’environnement.

3. Présence obligatoire d'une boîte de vitesses.

4. Pas de mode de récupération d'énergie.

5. Les travaux sont sous-chargés la plupart du temps.

6. Très bruyant.

7. Grande vitesse rotation du vilebrequin.

8. Petite ressource.

Fait intéressant ! Le plus petit moteur a été conçu à Cambridge. Ses dimensions sont de 5*15*3 mm et sa puissance est de 11,2 W. La vitesse de rotation du vilebrequin est de 50 000 tr/min.

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La grande majorité des voitures utilisent des dérivés du pétrole comme carburant. Lorsque ces substances brûlent, des gaz sont libérés. Dans un espace confiné, ils créent une pression. Un mécanisme complexe perçoit ces charges et les transforme d’abord en mouvement de translation puis en mouvement de rotation. C'est la base du principe de fonctionnement du moteur à combustion interne. Ensuite, la rotation est transmise aux roues motrices.

Moteur à pistons

Quel est l’avantage d’un tel mécanisme ? Qu'a donné le nouveau principe de fonctionnement du moteur à combustion interne ? Actuellement, il est équipé non seulement de voitures, mais aussi de véhicules agricoles et de chargement, de locomotives, de motos, de cyclomoteurs et de scooters. Des moteurs de ce type sont installés sur équipement militaire: chars, véhicules blindés de transport de troupes, hélicoptères, bateaux. Vous pouvez également penser aux tronçonneuses, aux tondeuses, aux motopompes, aux sous-stations génératrices et bien plus encore. équipement mobile, qui utilise du carburant diesel, de l'essence ou un mélange de gaz pour fonctionner.

Avant l’invention du principe de combustion interne, le combustible, souvent solide (charbon, bois de chauffage), était brûlé dans une chambre séparée. A cet effet, une chaudière était utilisée pour chauffer l’eau. La vapeur était utilisée comme principale source de force motrice. Ces mécanismes étaient massifs et vastes. Ils étaient équipés de locomotives à vapeur et de bateaux à moteur. L'invention du moteur à combustion interne a permis de réduire considérablement les dimensions des mécanismes.

Système

Lorsque le moteur tourne, un certain nombre de processus cycliques se produisent constamment. Ils doivent être stables et passer dans un délai strictement défini. Cette condition garantit le fonctionnement ininterrompu de tous les systèmes.

Pour les moteurs diesel, le carburant n’est pas préparé au préalable. Le système d'alimentation en carburant le délivre à partir du réservoir et il est alimenté sous haute pression en cylindres. L'essence est pré-mélangée à l'air en cours de route.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne est tel que le système d'allumage enflamme ce mélange, et le mécanisme à manivelle reçoit, transforme et transmet l'énergie des gaz à la transmission. Le système de distribution de gaz libère les produits de combustion des bouteilles et les évacue à l'extérieur véhicule. Dans le même temps, le bruit de l'échappement est réduit.

Le système de lubrification permet la rotation des pièces mobiles. Cependant, les surfaces frottantes s’échauffent. Le système de refroidissement garantit que la température ne dépasse pas les limites acceptables. Même si tous les processus se déroulent automatiquement, ils doivent néanmoins être surveillés. Ceci est assuré par le système de contrôle. Il transmet les données à la télécommande située dans la cabine du conducteur.

Un mécanisme assez complexe doit avoir un corps. Les principaux composants et assemblages y sont montés. Des équipements supplémentaires pour les systèmes assurant son fonctionnement normal sont situés à proximité et montés sur des supports amovibles.

Le bloc-cylindres abrite le mécanisme à manivelle. La charge principale des gaz combustibles brûlés est transférée au piston. Il est relié par une bielle au vilebrequin, qui convertit mouvement vers l'avant en rotation.

Le bloc abrite également un cylindre. Le piston se déplace le long de son plan intérieur. Il comporte des rainures découpées pour accueillir les joints toriques. Ceci est nécessaire pour minimiser l'écart entre les plans et créer une compression.

La culasse est fixée au sommet du corps. Un mécanisme de distribution de gaz y est monté. Il se compose d'un arbre avec des excentriques, des culbuteurs et des soupapes. Leur ouverture et fermeture alternées assurent l'admission du carburant dans le cylindre puis la libération des déchets de combustion.

Le carter du bloc-cylindres est monté au bas du boîtier. L'huile y coule après avoir lubrifié les joints de frottement des pièces de composants et de mécanismes. Il existe également des canaux à l’intérieur du moteur par lesquels circule le liquide de refroidissement.

Le principe de fonctionnement du moteur à combustion interne

L’essence du processus est la transformation d’un type d’énergie en un autre. Cela se produit lorsque le carburant est brûlé dans l’espace confiné d’un cylindre du moteur. Les gaz libérés se dilatent et une surpression se crée à l’intérieur de l’espace de travail. Le piston le reçoit. Il peut monter et descendre. Le piston est relié au vilebrequin au moyen d'une bielle. En fait, ce sont les principales parties du mécanisme à manivelle - l'unité principale chargée de convertir l'énergie chimique du carburant en mouvement de rotation de l'arbre.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne repose sur des cycles alternés. Lorsque le piston descend, le travail est terminé : le vilebrequin tourne d'un certain angle. Un volant d'inertie massif est fixé à une extrémité. Après avoir reçu une accélération, il continue de se déplacer par inertie, ce qui fait également tourner le vilebrequin. La bielle pousse maintenant le piston vers le haut. Il prend une position de travail et est à nouveau prêt à reprendre l'énergie du combustible enflammé.

Particularités

Le principe de fonctionnement du moteur à combustion interne voitures particulières le plus souvent basé sur la conversion de l’énergie de l’essence brûlée. Les camions, tracteurs et équipements spéciaux sont principalement équipés de moteurs diesel. Le gaz liquéfié peut également être utilisé comme carburant. Les moteurs diesel n'ont pas de système d'allumage. L'inflammation du carburant se produit à cause de la pression créée dans la chambre de travail du cylindre.

Le cycle de fonctionnement peut être complété en un ou deux tours de vilebrequin. Dans le premier cas, quatre temps se produisent : admission de carburant et allumage, course motrice, compression et évacuation des gaz d'échappement. Un moteur à combustion interne à deux temps effectue un cycle complet en un tour de vilebrequin. Dans ce cas, d'un seul coup, le carburant est injecté et comprimé, et dans le second, l'allumage, la course motrice et les gaz d'échappement sont libérés. Le rôle du mécanisme de distribution de gaz dans les moteurs de ce type est joué par le piston. En montant et en descendant, il ouvre alternativement les fenêtres d'entrée de carburant et de sortie des gaz d'échappement.

Outre les moteurs à combustion interne à pistons, il existe également des moteurs à combustion interne à turbine, à réaction et combinés. La conversion de l'énergie du carburant en marche avant du véhicule s'effectue selon différents principes. La conception du moteur et des systèmes auxiliaires est également très différente.

Pertes

Malgré le fait que le moteur à combustion interne soit fiable et stable, son efficacité n'est pas assez élevée, comme cela peut paraître à première vue. En termes mathématiques, le rendement d'un moteur à combustion interne est en moyenne de 30 à 45 %. Cela suggère que la majeure partie de l’énergie du combustible brûlé est gaspillée.

Le rendement des meilleurs moteurs à essence ne peut être que de 30 %. Et seuls les moteurs diesel massifs et économiques, dotés de nombreux mécanismes et systèmes supplémentaires, peuvent convertir efficacement jusqu'à 45 % de l'énergie du carburant en termes de puissance et de travail utile.

La conception d’un moteur à combustion interne ne peut éliminer les pertes. Une partie du carburant n’a pas le temps de brûler et part avec les gaz d’échappement. Un autre élément de perte est la consommation d'énergie pour vaincre divers types de résistance lors du frottement des surfaces de contact des pièces de composants et de mécanismes. Et une autre partie est consacrée à l'activation des systèmes du moteur qui assurent son fonctionnement normal et ininterrompu.

La combustion interne est un type de moteur dans lequel le carburant est enflammé dans la chambre de travail à l'intérieur, et non dans un milieu externe supplémentaire. GLACE convertit la pression de combustion carburant dans le travail mécanique.

De l'histoire

Le premier moteur à combustion interne était le groupe motopropulseur De Rivaz, du nom de son créateur François de Rivaz, originaire de France, qui l'a conçu en 1807.

Ce moteur avait déjà un allumage par étincelle ; il avait une bielle, avec un système de piston, c'est-à-dire qu'il s'agissait d'une sorte de prototype de moteurs modernes.

57 ans plus tard, Etienne Lenoir, compatriote de Rivaz, invente un moteur à deux temps. Cette unité avait une disposition horizontale de son unique cylindre, avait un allumage par étincelle et fonctionnait avec un mélange de gaz d'éclairage et d'air. A cette époque, le travail du moteur à combustion interne était déjà suffisant pour les bateaux de petite taille.

Trois ans plus tard, l'Allemand Nikolaus Otto est devenu un concurrent, dont l'idée originale était un moteur atmosphérique à quatre temps avec un cylindre vertical. Le rendement dans ce cas a augmenté de 11 %, contrairement au rendement du moteur à combustion interne Rivaz, il est devenu de 15 pour cent.

Un peu plus tard, dans les années 80 du même siècle, le designer russe Ogneslav Kostovich a lancé pour la première fois une unité de type carburateur, et les ingénieurs allemands Daimler et Maybach l'ont améliorée pour en faire une forme légère, qui a commencé à être installée sur des motos et des véhicules.

En 1897, Rudolf Diesel a introduit le moteur à combustion interne à allumage par compression, utilisant de l'huile comme carburant. Ce type de moteur est devenu l’ancêtre des moteurs diesel encore utilisés aujourd’hui.

Types de moteurs

• Les moteurs à essence de type carburateur fonctionnent avec du carburant mélangé à de l'air. Ce mélange est pré-préparé dans le carburateur puis entre dans le cylindre. Dans celui-ci, le mélange est comprimé et enflammé par une étincelle provenant de la bougie d'allumage.
• Ces moteurs se distinguent par le fait que le mélange est fourni directement depuis les injecteurs vers collecteur d'admission. Ce type dispose de deux systèmes d'injection : mono-injection et injection distribuée.
• Dans un moteur diesel, l'allumage se fait sans bougies d'allumage. Le cylindre de ce système contient de l'air chauffé à une température supérieure à la température d'inflammation du carburant. Le carburant est fourni à cet air par une buse et l'ensemble du mélange est enflammé sous la forme d'une torche.
• Un moteur à combustion interne à gaz a un principe de cycle thermique, le carburant peut être soit ; gaz naturel, et les hydrocarbures. Le gaz entre dans le réducteur, où sa pression est stabilisée à la pression de fonctionnement. Ensuite, il entre dans le mélangeur et finit par s'enflammer dans le cylindre.
• Les moteurs à combustion interne gaz-diesel fonctionnent sur le principe des moteurs à gaz, mais contrairement à eux, le mélange n'est pas enflammé par une bougie d'allumage, mais par du carburant diesel dont l'injection s'effectue de la même manière que dans un moteur diesel classique.
• Les types de moteurs à combustion interne à piston rotatif se distinguent fondamentalement des autres par la présence d'un rotor qui tourne dans une chambre en forme de huit. Pour comprendre ce qu'est un rotor, vous devez comprendre que dans ce cas, le rotor joue le rôle d'un piston et d'un vilebrequin, c'est-à-dire qu'il n'y a aucun mécanisme de distribution spécial ici. Avec un tour, trois cycles de travail se produisent à la fois, ce qui est comparable au fonctionnement d'un moteur six cylindres.

Principe de fonctionnement

Actuellement, le principe de fonctionnement à quatre temps du moteur à combustion interne prédomine. Cela s'explique par le fait que le piston traverse le cylindre quatre fois - de haut en bas en quantités égales, deux à la fois.

Comment fonctionne un moteur à combustion interne :

1. Le premier coup - le piston aspire le mélange carburé à mesure qu'il descend. Dans ce cas, la soupape d'admission est ouverte.
2. Une fois que le piston atteint le niveau inférieur, il se déplace vers le haut, comprimant le mélange combustible qui, à son tour, prend le volume de la chambre de combustion. Cette étape, incluse dans le principe de fonctionnement du moteur à combustion interne, est la deuxième consécutive. Les valves, en même temps, sont fermées, et plus elles sont serrées, meilleure est la compression.
3. Au troisième coup, le système d'allumage est activé, car c'est là que le mélange carburé s'enflamme. Dans le cadre du fonctionnement du moteur, cela est appelé « travail », car cela commence le processus de mise en service de l'unité. Le piston commence à descendre à la suite de l'explosion du carburant. Comme lors du deuxième coup, les vannes sont fermées.
4. La dernière barre est la quatrième, la graduation, qui indique clairement ce qu'est l'achèvement. cycle complet. Le piston évacue les gaz d'échappement du cylindre à travers la soupape d'échappement. Ensuite, tout se répète à nouveau de manière cyclique ; vous pouvez comprendre le fonctionnement d’un moteur à combustion interne en imaginant le fonctionnement cyclique d’une horloge.

Appareil à glace

Il est logique de considérer la structure d'un moteur à combustion interne à partir du piston, puisque c'est l'élément principal de fonctionnement. C'est une sorte de « verre » avec une cavité vide à l'intérieur.

Le piston comporte des fentes dans lesquelles sont fixés les segments. Ces mêmes segments sont chargés de garantir que le mélange inflammable ne s'échappe pas sous le piston (compression), ainsi que de garantir que l'huile ne pénètre pas dans l'espace au-dessus du piston lui-même (racleur d'huile).

Mode opératoire

• Lorsque le mélange carburé pénètre dans le cylindre, le piston effectue les quatre courses décrites ci-dessus et le mouvement alternatif du piston met l'arbre en mouvement.
• L'ordre supplémentaire de fonctionnement du moteur est le suivant : la partie supérieure de la bielle est fixée à un axe situé à l'intérieur de la jupe du piston. La manivelle du vilebrequin sécurise la bielle. Le piston, lorsqu'il se déplace, fait tourner le vilebrequin et celui-ci, en temps voulu, transmet le couple au système de transmission, de là au système d'engrenages puis aux roues motrices. Dans la conception des moteurs de voitures à propulsion arrière, l’arbre de transmission sert également d’intermédiaire entre les roues.

Conception de glace

Le mécanisme de distribution de gaz (GDM) du moteur à combustion interne est responsable de l'injection de carburant ainsi que de la libération des gaz.

Le mécanisme de distribution se compose d'une soupape en tête et d'une soupape inférieure et peut être de deux types : à courroie ou à chaîne.

La bielle est le plus souvent réalisée en acier par emboutissage ou forgeage. Il existe des types de bielles en titane. La bielle transmet les forces du piston au vilebrequin.

Un vilebrequin en fonte ou en acier est un ensemble de tourillons de bielle et de bielle. À l'intérieur de ces tourillons se trouvent des trous chargés de fournir de l'huile sous pression.

Le principe de fonctionnement du mécanisme à manivelle des moteurs à combustion interne est de convertir les mouvements du piston en mouvements du vilebrequin.

La culasse (culasse) de la plupart des moteurs à combustion interne, comme le bloc-cylindres, est le plus souvent en fonte et moins souvent en divers alliages d'aluminium. La culasse contient des chambres de combustion, des canaux d'admission et d'échappement et des trous de bougies d'allumage. Il y a un joint entre le bloc-cylindres et la culasse, assurant une parfaite étanchéité de leur liaison.

Le système de lubrification, qui comprend un moteur à combustion interne, comprend le carter d'huile, l'admission d'huile, la pompe à huile, le filtre à huile et le refroidisseur d'huile. Tout cela est relié par des canaux et des autoroutes complexes. Le système de lubrification est chargé non seulement de réduire la friction entre les pièces du moteur, mais également de les refroidir, ainsi que de réduire la corrosion et l'usure, augmentant ainsi la durée de vie du moteur à combustion interne.

La conception du moteur, selon son type, son type, son pays de fabrication, peut être complétée par quelque chose ou, au contraire, certains éléments peuvent manquer en raison de l'obsolescence des modèles individuels, mais appareil général Le moteur reste inchangé, tout comme le principe de fonctionnement standard d'un moteur à combustion interne.

Unités supplémentaires

Bien entendu, un moteur à combustion interne ne peut exister en tant qu'organe distinct sans unités supplémentaires qui assurent son fonctionnement. Le système de démarrage fait tourner le moteur et le met en état de marche. Il existe différents principes de démarrage selon le type de moteur : démarreur, pneumatique et musculaire.

La transmission vous permet de développer la puissance dans une plage de régime étroite. Le système électrique fournit Moteur à GLACE petite électricité. Il comprend batterie et un générateur qui fournit un flux constant d’électricité et une charge de batterie.

Le système d'échappement assure la libération des gaz. Tout dispositif de moteur de voiture comprend : un collecteur d'échappement, qui collecte les gaz dans un seul tuyau, un convertisseur catalytique, qui réduit la toxicité des gaz en réduisant l'oxyde d'azote et utilise l'oxygène résultant pour brûler les substances nocives.

Le silencieux de ce système sert à réduire le bruit provenant du moteur. Les moteurs à combustion interne des voitures modernes doivent être conformes aux normes légales.

Type de carburant

Vous devez également vous rappeler de l'indice d'octane du carburant utilisé par différents types de moteurs à combustion interne.

Plus l'indice d'octane du carburant est élevé, plus le taux de compression est élevé, ce qui entraîne une augmentation du coefficient action utile moteur à combustion interne.

Mais il existe aussi des moteurs pour lesquels une augmentation de l'indice d'octane au-dessus de celui fixé par le constructeur entraînera une panne prématurée. Cela peut se produire en brûlant les pistons, en détruisant les segments ou en provoquant de la suie dans les chambres de combustion.

L'usine fournit son propre indice d'octane minimum et maximum requis par un moteur à combustion interne.

Réglage

Ceux qui aiment augmenter la puissance des moteurs à combustion interne installent souvent (si cela n'est pas prévu par le constructeur) différents types de turbines ou de compresseurs.

Compresseur allumé régime de ralenti produit peu de puissance, tout en maintenant une vitesse stable. La turbine, au contraire, extrait la puissance maximale lorsqu'elle est allumée.

L'installation de certaines unités nécessite la consultation de spécialistes expérimentés dans un domaine restreint, car la réparation, le remplacement d'unités ou l'ajout d'options supplémentaires à un moteur à combustion interne constituent un écart par rapport à l'usage prévu du moteur et réduisent la durée de vie du moteur interne. moteur à combustion interne, et des actions incorrectes peuvent entraîner des conséquences irréversibles, c'est-à-dire que le fonctionnement du moteur à combustion interne peut être définitivement interrompu.

Le moteur à combustion interne est aujourd’hui le principal type de groupe motopropulseur automobile. Le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne repose sur l'effet dilatation thermique gaz produits lors de la combustion dans un cylindre.

Les types de moteurs les plus courants

Il y en a trois types de moteurs à combustion interne: piston, groupe motopropulseur à piston rotatif du système Wankel et turbine à gaz. À de rares exceptions près, les voitures modernes sont équipées de moteurs à pistons à quatre temps. La raison réside dans le prix bas, la compacité, la légèreté, la capacité multi-carburant et la possibilité d'être installé sur presque tous les véhicules.

Le moteur de la voiture lui-même est un mécanisme qui convertit l'énergie thermique de la combustion du carburant en énergie mécanique, dont le fonctionnement est assuré par de nombreux systèmes, composants et assemblages.

Les moteurs à combustion interne à pistons sont à deux temps et à quatre temps. Le moyen le plus simple de comprendre le principe de fonctionnement d'un moteur de voiture est d'utiliser l'exemple d'un groupe motopropulseur monocylindre à quatre temps.

• Un moteur à quatre temps est appelé parce qu'un cycle de travail se compose de quatre mouvements de piston (courses) ou de deux tours du vilebrequin :
• entrée ;
• compression;
• course de travail ;

libérer.

Structure générale du moteur à combustion interne Pour comprendre le principe de fonctionnement du moteur, il faut aperçu général

1. présenter son appareil. Les principales parties sont :
2. bloc-cylindres (dans notre cas il y a un cylindre) ;
3. mécanisme à manivelle, composé d'un vilebrequin, de bielles et de pistons ;

bloquer la tête avec (synchronisation).

Le mécanisme à manivelle assure la conversion du mouvement alternatif des pistons en rotation du vilebrequin. Les pistons se déplacent grâce à l'énergie du carburant brûlant dans les cylindres.

Le fonctionnement de ce mécanisme est impossible sans le fonctionnement du mécanisme de distribution de gaz, qui assure l'ouverture en temps opportun des soupapes d'admission et d'échappement pour l'admission du mélange de travail et l'évacuation des gaz d'échappement. La courroie de distribution se compose d'une ou plusieurs cames, de soupapes poussoirs (au moins deux pour chaque cylindre), de soupapes et de ressorts de rappel.

• Un moteur à combustion interne ne peut fonctionner qu'avec le fonctionnement coordonné des systèmes auxiliaires, qui comprennent :
• un système d'allumage chargé d'enflammer le mélange combustible dans les cylindres ;
• un système d'admission qui fournit une alimentation en air pour former un mélange de travail ;
• un système de carburant qui assure un approvisionnement continu en carburant et un mélange de carburant et d'air ;
• , qui assure l'élimination des gaz d'échappement de cylindres de moteur à combustion interne et réduire leur toxicité ;
• système de refroidissement nécessaire à l'entretien température optimale pour le fonctionnement du groupe motopropulseur.

Cycle de service du moteur

Comme mentionné ci-dessus, le cycle se compose de quatre mesures. Lors du premier temps, la came de l'arbre à cames pousse la soupape d'admission, l'ouvrant, le piston commence à se déplacer de sa position la plus haute vers le bas. Dans ce cas, un vide est créé dans le cylindre, grâce auquel le mélange de travail fini, ou l'air, si le moteur à combustion interne est équipé d'un système d'injection directe de carburant, pénètre dans le cylindre (dans ce cas, le carburant est mélangé avec air directement dans la chambre de combustion).

Le piston communique le mouvement au vilebrequin via la bielle, le tournant de 180 degrés au moment où il atteint sa position la plus basse.

Lors du deuxième temps - compression - la ou les soupapes d'admission se ferment, le piston inverse son sens de mouvement, comprimant et réchauffant le mélange de travail ou l'air. À la fin de la course, le système d'allumage délivre une décharge électrique à la bougie d'allumage et une étincelle se forme, enflammant le mélange air-carburant comprimé.

Le principe d'allumage du carburant dans un moteur à combustion interne diesel est différent : à la fin de la course de compression, du carburant diesel finement atomisé est injecté dans la chambre de combustion par une buse, où il est mélangé à de l'air chauffé, et le mélange résultant s'auto- s'enflamme. Il convient de noter que pour cette raison, le taux de compression du diesel est beaucoup plus élevé.

Pendant ce temps, le vilebrequin tournait encore de 180 degrés, effectuant un tour complet.

Le troisième coup est appelé coup de force. Les gaz formés lors de la combustion du carburant, en se dilatant, poussent le piston vers sa position la plus basse. Le piston transfère l'énergie au vilebrequin via la bielle et le fait tourner encore d'un demi-tour.

En atteignant le point mort bas, le coup final commence : le relâchement. Au début de cette course, la came de l'arbre à cames pousse et ouvre la soupape d'échappement, le piston monte et expulse les gaz d'échappement du cylindre.

ICE installé sur voitures modernes, n'ont pas un cylindre, mais plusieurs. Pour assurer un fonctionnement uniforme du moteur en même temps, différentes courses sont effectuées dans différents cylindres, et à chaque demi-tour du vilebrequin, une course motrice se produit dans au moins un cylindre (à l'exception des moteurs à 2 et 3 cylindres) . Grâce à cela, il est possible de se débarrasser des vibrations inutiles, d'équilibrer les forces agissant sur le vilebrequin et d'assurer le bon fonctionnement du moteur à combustion interne. Les tourillons de bielle sont situés sur l'arbre sous angles égaux les uns par rapport aux autres.

Pour des raisons de compacité, les moteurs multicylindres ne sont pas réalisés en ligne, mais en forme de V ou opposés ( carte de visite de Subaru). Cela permet d'économiser beaucoup d'espace sous le capot.

Moteurs à deux temps

En plus des moteurs à combustion interne à pistons à quatre temps, il existe des moteurs à deux temps. Le principe de leur fonctionnement est quelque peu différent de celui décrit ci-dessus. La conception d'un tel moteur est plus simple. Le cylindre a une fenêtre - une entrée et une sortie, située au-dessus. Le piston, étant au PMB, ferme l'orifice d'entrée, puis, en montant, ferme la sortie et comprime le mélange de travail. Lorsqu'il atteint le PMH, une étincelle se forme sur la bougie et enflamme le mélange. À ce moment-là, la fenêtre d'admission est ouverte et, à travers elle, une autre dose du mélange air-carburant pénètre dans le carter.

Au cours de la deuxième course, se déplaçant vers le bas sous l'influence des gaz, le piston ouvre la fenêtre d'échappement, à travers laquelle les gaz d'échappement sont expulsés du cylindre avec une nouvelle partie du mélange de travail, qui pénètre dans le cylindre par le canal de purge. Dans ce cas, une partie du mélange de travail sort également par la fenêtre d'échappement, ce qui explique la gourmandise du moteur à combustion interne à deux temps.

Ce principe de fonctionnement permet d'obtenir plus de puissance moteur avec une cylindrée plus petite, mais cela doit être payé par une consommation de carburant plus élevée. Les avantages de ces moteurs incluent un fonctionnement plus uniforme, une conception simple, un faible poids et une densité de puissance élevée. Les inconvénients incluent des gaz d'échappement plus sales, un manque de systèmes de lubrification et de refroidissement, ce qui menace la surchauffe et la panne de l'unité.

Il n'est pas exagéré de dire que la plupart des appareils automoteurs sont aujourd'hui équipés de moteurs à combustion interne de différentes conceptions, utilisant des concepts de fonctionnement différents. En tout cas, si l'on parle de transports routiers. Dans cet article, nous examinerons plus en détail le moteur à combustion interne. Qu'est-ce que c'est, comment fonctionne cet appareil, quels sont ses avantages et ses inconvénients, vous le découvrirez en le lisant.

Principe de fonctionnement des moteurs à combustion interne

Le principe principal de fonctionnement d'un moteur à combustion interne repose sur le fait que le carburant (solide, liquide ou gazeux) brûle dans un volume de travail spécialement alloué à l'intérieur de l'unité elle-même, convertissant l'énergie thermique en énergie mécanique. Le mélange de travail entrant dans les cylindres d'un tel moteur est comprimé. Après son allumage à l'aide de dispositifs spéciaux, une pression excessive du gaz se produit, obligeant les pistons du cylindre à revenir à leur position d'origine. Cela crée un cycle de travail constant qui convertit l'énergie cinétique en couple à l'aide de mécanismes spéciaux.

Aujourd'hui, un dispositif à moteur à combustion interne peut avoir trois types principaux :

• souvent appelé poumon ;
• groupe motopropulseur à quatre temps, permettant d'atteindre des valeurs de puissance et d'efficacité plus élevées ;
• avec des caractéristiques de puissance accrues.

De plus, il existe d'autres modifications des circuits de base qui permettent d'améliorer certaines propriétés des centrales électriques de ce type.

Avantages des moteurs à combustion interne

Contrairement aux groupes motopropulseurs dotés de chambres externes, les moteurs à combustion interne présentent des avantages significatifs. Les principaux sont :

• dimensions beaucoup plus compactes ;
• niveaux de puissance plus élevés ;
• valeurs d’efficacité optimales.

Il convient de noter, en parlant du moteur à combustion interne, qu'il s'agit d'un dispositif qui permet dans la grande majorité des cas d'utiliser différents types carburant. Il peut s'agir d'essence, de carburant diesel, de kérosène naturel ou même de bois ordinaire. Un tel universalisme a valu à ce concept de moteur une popularité bien méritée, une large distribution et un véritable leadership mondial.

Brève excursion historique

Il est généralement admis que le moteur à combustion interne remonte à la création d'une unité à pistons par le Français de Rivas en 1807, qui utilisait l'hydrogène sous forme gazeuse comme carburant. Et bien que depuis lors, le dispositif du moteur à combustion interne ait subi des changements et des modifications importants, les idées de base de cette invention continuent d'être utilisées aujourd'hui.

Le premier moteur à combustion interne a vu le jour en 1876 en Allemagne. Au milieu des années 80 du XIXe siècle, un carburateur a été développé en Russie, qui permettait de doser l'alimentation en essence des cylindres du moteur.

Et à la toute fin du siècle avant-dernier, le célèbre ingénieur allemand a proposé l'idée d'allumer un mélange combustible sous pression, ce qui a considérablement augmenté les caractéristiques de puissance des moteurs à combustion interne et les indicateurs d'efficacité des unités de ce type, qui auparavant cela laissait beaucoup à désirer. Depuis lors, le développement des moteurs à combustion interne s'est déroulé principalement sur la voie de l'amélioration, de la modernisation et de l'introduction de diverses améliorations.

Principaux types et types de moteurs à combustion interne

Néanmoins, l'histoire de plus de 100 ans d'unités de ce type a permis de développer plusieurs grands types de centrales électriques à combustion interne de combustible. Ils diffèrent les uns des autres non seulement par la composition du mélange de travail utilisé, mais également par les caractéristiques de conception.

Moteurs à essence

Comme leur nom l’indique, les unités de ce groupe utilisent différents types d’essence comme carburant.

À leur tour, ces centrales électriques sont généralement divisées en deux grands groupes :

• Carburateur. Dans de tels appareils, le mélange carburé est enrichi avant d'entrer dans les cylindres masses d'air dans un appareil spécial (carburateur). Après quoi, il est allumé à l’aide d’une étincelle électrique. Parmi les représentants les plus éminents de ce type figurent les modèles VAZ, dont les moteurs à combustion interne sont très pendant longtempsétait exclusivement du type carburateur.
• Injection. C'est plus système complexe, dans lequel le carburant est injecté dans les cylindres à l'aide d'un collecteur et d'injecteurs spéciaux. Cela peut se produire soit mécaniquement, soit via un appareil électronique spécial. Les systèmes à injection directe Common Rail sont considérés comme les plus productifs. Installé sur presque toutes les voitures modernes.

Injection moteurs à essence sont considérés comme plus économiques et offrent une plus grande efficacité. Cependant, le coût de ces unités est beaucoup plus élevé et leur maintenance et leur fonctionnement sont beaucoup plus difficiles.

Moteurs diesel

À l'aube de l'existence d'unités de ce type, on pouvait très souvent entendre une blague sur le moteur à combustion interne, selon laquelle il s'agissait d'un appareil qui mange de l'essence comme un cheval, mais se déplace beaucoup plus lentement. Avec l’invention du moteur diesel, cette plaisanterie a en partie perdu de sa pertinence. Principalement parce que le diesel est capable de fonctionner avec un carburant de bien moindre qualité. Cela signifie que ce sera beaucoup moins cher que l’essence.

La principale différence fondamentale entre un moteur à combustion interne diesel est l'absence d'allumage forcé du mélange carburé. Le carburant diesel est injecté dans les cylindres à l'aide de buses spéciales et des gouttes individuelles de carburant sont enflammées grâce à la pression du piston. Avec les avantages moteur diesel Cela présente également un certain nombre d’inconvénients. Parmi eux figurent les suivants :

• puissance beaucoup plus faible par rapport aux centrales à essence ;
• grandes dimensions et caractéristiques de poids;
• difficultés de démarrage dans des conditions météorologiques et climatiques extrêmes ;
• couple insuffisant et tendance à des pertes de puissance injustifiées, surtout à des vitesses relativement élevées.

De plus, la réparation des moteurs diesel à combustion interne est, en règle générale, beaucoup plus complexe et coûteuse que l'ajustement ou la restauration de la fonctionnalité d'une unité à essence.

Moteurs à gaz

Malgré le bon marché du gaz naturel utilisé comme carburant, la conception des moteurs à combustion interne fonctionnant au gaz est disproportionnellement plus complexe, ce qui entraîne une augmentation significative du coût de l'unité dans son ensemble, de son installation et de son fonctionnement en particulier.

Sur centrales électriques Ce type de gaz liquéfié ou naturel pénètre dans les bouteilles via un système de boîtes de vitesses, de collecteurs et de buses spéciaux. L'allumage du mélange carburé se produit de la même manière que dans les unités à essence à carburateur - à l'aide d'une étincelle électrique émanant de la bougie d'allumage.

Types combinés de moteurs à combustion interne

Peu de gens connaissent les systèmes de moteurs à combustion interne combinés. Qu'est-ce que c'est et où est-il utilisé ?

Nous ne parlons bien sûr pas de voitures hybrides modernes pouvant fonctionner à la fois avec du carburant et avec un moteur électrique. Les moteurs à combustion interne combinés sont généralement appelés unités combinant des éléments de principes différents. systèmes de carburant. Le représentant le plus éminent de la famille de ces moteurs sont les unités gaz-diesel. Dans ceux-ci, le mélange carburé pénètre dans le bloc moteur à combustion interne presque de la même manière que dans les unités à gaz. Mais le carburant ne s'enflamme pas à l'aide d'une décharge électrique d'une bougie, mais avec une partie d'allumage du carburant diesel, comme cela se produit dans un moteur diesel conventionnel.

Entretien et réparation de moteurs à combustion interne

Malgré une assez grande variété de modifications, tous les moteurs à combustion interne ont des conceptions et des circuits fondamentaux similaires. Cependant, afin d'effectuer un entretien et une réparation de haute qualité d'un moteur à combustion interne, il est nécessaire de bien connaître sa structure, de comprendre les principes de fonctionnement et d'être capable d'identifier les problèmes. Pour ce faire, bien entendu, il est nécessaire d'étudier attentivement la conception des moteurs à combustion interne. différents types, comprenez par vous-même la fonction de certaines pièces, assemblages, mécanismes et systèmes. Ce n’est pas une tâche facile, mais très excitante ! Et surtout, c’est nécessaire.

Surtout pour les esprits curieux qui souhaitent comprendre de manière indépendante tous les mystères et secrets de presque tous les véhicules, un schéma schématique approximatif d'un moteur à combustion interne est présenté sur la photo ci-dessus.

Nous avons donc découvert ce qu'est cette unité de puissance.