Vous tournez votre clé dans le contact, et le moteur se déclenche. Vous appuyez sur le gaz et la voiture avance. Vous enlevez la clé et le moteur s'éteint. Voilà comment fonctionne votre moteur, non? C'est beaucoup plus détaillé que ce que la plupart d'entre nous réalisons, avec des processus en coulisse qui se déroulent chaque seconde.
Le fonctionnement interne de votre moteur
Le moteur de votre voiture est composé de deux composants principaux: le bloc moteur et la culasse.
Le bloc moteur
Le bloc est la majeure partie de la taille et du poids de votre moteur. Il s'agit probablement d'un solide morceau de fonte ou d'aluminium. Un moteur en ligne a tous ses cylindres disposés en ligne droite, le plus souvent dans les moteurs à quatre cylindres et dans certaines configurations de six cylindres. Un bloc en V est utilisé dans certains moteurs à six cylindres et pratiquement tous les moteurs à huit cylindres. Cette conception divise le nombre de cylindres en deux banques qui forment une forme en V.
Le bloc moteur abrite le vilebrequin. Le vilebrequin est un morceau solide de métal usiné avec précision qui tourne. Il a des étapes appelées canaux qui correspondent au nombre de cylindres dans le moteur. Ce sont les endroits où les bielles du piston se fixent sur le vilebrequin. La puissance générée dans le moteur force le vilebrequin à tourner, commençant le processus d'envoi de puissance aux roues de la voiture.
Les pistons sont montés dans les cylindres du bloc moteur. Ils se déplacent de haut en bas dans les cylindres pendant le fonctionnement du moteur pour transférer l'énergie vers le vilebrequin. Les segments de pistons créent une étanchéité dans le cylindre pour éviter toute perte de puissance dans le bloc moteur. Nous verrons plus loin l'opération des pistons.
La tête de cylindre
La partie supérieure du moteur est appelée la culasse. Il contient des vannes qui s'ouvrent et se ferment pour contrôler le débit du mélange air-carburant et des gaz d'échappement des différents cylindres. Il doit y avoir au moins deux soupapes par cylindre: une pour l'admission (laissant le mélange air-carburant non brûlé dans le cylindre) et une pour l'échappement (permettant au mélange air-essence usé de sortir du moteur). De nombreux moteurs utilisent plusieurs soupapes pour l'admission et l'échappement.
Un arbre à cames est fixé au milieu ou sur le dessus de la culasse pour contrôler le fonctionnement des soupapes. L'arbre à cames a des bosses appelées lobes qui forcent les soupapes à s'ouvrir et à se fermer avec précision.
L'arbre à cames et le vilebrequin sont étroitement liés. Ils doivent fonctionner dans un timing parfait pour que le moteur fonctionne. Ils sont connectés à l'aide d'une chaîne de distribution ou d'une courroie pour maintenir cette synchronisation. L'arbre à cames doit tourner deux révolutions complètes à chaque tour de vilebrequin. Une rotation complète du vilebrequin est deux coups d'un piston dans son cylindre. Un cycle de puissance - le processus qui produit réellement la puissance nécessaire pour déplacer votre voiture - nécessite quatre coups du piston. Regardons de plus près le fonctionnement du piston à l'intérieur du moteur et les quatre étapes différentes:
Admission: Pour démarrer un cycle de puissance, la première chose dont le moteur a besoin est le mélange air-carburant pour entrer dans le cylindre. La soupape d'admission s'ouvre dans la culasse lorsque le piston commence à descendre. Le mélange air-carburant à environ 15: 1 pénètre dans le cylindre. Lorsque le piston arrive en fin de course, la soupape d'admission se ferme et scelle le cylindre.
Compression: Le piston se déplace dans le cylindre en comprimant le mélange air-carburant. Les segments de piston scellent les côtés du piston dans le cylindre pour éviter la perte de compression. Lorsque le piston atteint le sommet de cette course, le contenu du cylindre est soumis à une pression extrême. La compression normale est comprise entre 8: 1 et 10: 1. Cela signifie que le mélange dans le cylindre est pressé à environ un dixième de son volume original, non compressé.
Puissance: Lorsque le contenu du cylindre est comprimé, la bougie d'allumage allume le mélange air-carburant. Une explosion contrôlée se produit, qui force le piston vers le bas. C'est ce qu'on appelle le coup de puissance parce que c'est la force qui fait tourner le vilebrequin.
Échappement: Lorsque le piston est au bas de sa course de puissance, la soupape d'échappement dans la culasse s'ouvre. Au fur et à mesure que le piston remonte (entraîné par des cycles de puissance simultanés se produisant dans d'autres cylindres), les gaz brûlés dans le cylindre sont entraînés vers le haut et hors du moteur à travers la soupape d'échappement. Lorsque le piston atteint le sommet de cette course, la soupape d'échappement se ferme et le cycle recommence.
Considère ceci: si votre moteur tourne au ralenti à 700 tr / min, ou des rotations par minute, cela signifie que le vilebrequin tourne complètement 700 fois par minute. Puisque le cycle de puissance se produit à chaque rotation, chaque cylindre a 350 explosions dans son cylindre toutes les minutes au ralenti.
Comment le moteur est-il lubrifié?
L'huile est un fluide essentiel dans le fonctionnement du moteur. Dans les composants internes du moteur, il y a de petits canaux appelés passages d'huile que l'huile traverse. Une pompe à huile aspire l'huile moteur du carter d'huile et la force à circuler dans le moteur, ce qui permet aux composants du moteur en métal serrés de fonctionner en douceur. Ce processus fait plus que lubrifier les composants. Il empêche le frottement qui produit une chaleur excessive, refroidit les pièces internes du moteur et crée un joint étanche entre les pièces du moteur, comme entre les parois du cylindre et les pistons.
Comment le mélange air-carburant est-il créé?
L'air est aspiré dans le moteur par le vide créé lorsque le moteur tourne. Lorsque l'air pénètre dans le moteur, un injecteur de carburant atomise le carburant qui se mélange à l'air dans un rapport approximatif de 14,7: 1. Ce mélange est aspiré dans le moteur pendant chaque cycle d'admission.
Ceci explique le fonctionnement interne de base d'un moteur moderne. Des dizaines de capteurs, modules et autres systèmes et composants sont à l'œuvre au cours de ce processus qui permet au moteur de fonctionner. La grande majorité des voitures sur la route ont des moteurs qui fonctionnent de la même manière. Lorsque vous considérez la précision requise pour permettre aux centaines de composants de votre moteur de fonctionner en douceur, efficacement et durablement sur des milliers de kilomètres au fil des années, vous pouvez commencer à apprécier le travail des ingénieurs et des mécaniciens. aller.