Pour ceux qui ne savent pas, les moteurs actuels sont des moteurs "4-temps" :
Un temps d'admission : un mélange d'air (le dioxygène est impératif pour la combustion) et, par carburateur ou injection, d'essence (seulement d'air pour le diesel) s'engouffre, du fait de la descente du piston -qui engendre une dépression- , et via la soupape d'admission nouvellement ouverte, dans le cylindre.
Un temps de compression : en position basse, la soupape d'admission se ferme et le piston en montant compresse le contenu du cylindre.
Un temps d'injection (diesel) ou d'allumage (essence), qui entraîne la combustion du contenu du cylindre et donc la redescente du piston. C'est pendant cette phase (qu'on appelle le temps "moteur") que la puissance est transmise. Dans le cas de l'essence, avec la pression atteinte une seule étincelle suffit à enflammer le mélange. Dans le cas du diesel, l'injection sous haute pression du gasoil forme une instabilité avec l'oxygène sous pression, qui se traduit par une explosion dont bénéficiera le piston.
Un temps d'échappement : en position basse du piston, la soupape d'échappement s'ouvre. Ainsi, en montant, le piston chasse les gaz brûlés qui, après catalyse, seront libérés dans l'atmosphère. Cette même soupape se ferme en haut de course du piston, et le cycle recommence du fait de l'élan du vilebrequin.
Animation d'assemblage du moteur 4 temps à injection indirecte Ford Duratec HE
Histoire de vous faire une idée, voilà l'ordre d'apparition des différents composants dans la vidéo qui précède :
Bloc cylindre
Vilebrequin
Bielles
Pistons avec axes, coussinets de bielles etc.
Palier monobloc de vilebrequin
Joint spi ou bague d'étanchéité du palier arrière de vilebrequin, et volant moteur
Culasse
Soupapes, ressorts de soupapes, coupelles, clavettes de vérouillage des soupapes
Poussoirs des soupapes
Arbres à cames
Joint de culasse
Pignon de vilebrequin
Pompe à huile avec son pignon et sa chaîne d'entraînement
Chaîne de distribution
Patins de guidage des chaînes de pompe à huile et de distribution
Tendeur hydraulique de chaîne de distribution
Carter de distribution
Couvre-culasse avec son joint et bouchon de remplissage d'huile
Carter inférieur avec sa sonde d'analyse d'huile
Filtre à huile
Tubulure pour liquide de refroidissement
Démarreur
Reniflard ou séparateur de gaz de carter
Capteur de cliquetis
Thermostat de refroidissement avec tube de raccordement de durites de liquide de refroidissement
Collecteur d'admission avec boîtier papillon intégré
Jauge à huile
Injecteurs avec câblage de raccordement
Bobine et bougies d'allumage avec fils
Pompe à eau avec poulie d'entraînement plus un galet enrouleur pour la courroie qui suit
Capteur PMH plus poulie cible de ce capteur
Compresseur de clim
Pompe de direction assistée
Galet enrouleur
Alternateur
Courroie d'entraînement des accessoires
Collecteur d'échappement
Tôles pare-chaleur de l'échappement
Animation similaire sur le Mack MP7 Diesel
La transmission
La transmission se compose essentiellement de deux éléments :
La boîte de vitesses : Le levier de vitesses agit directement sur des fourchettes, dont l'encastrement (les bagues déplacées par le levier de vitesse entre deux roues) contre une roue (tournant librement) solidarise cette dernière avec une roue plus fine, qui est elle-même solidaire de l'axe primaire (moteur). De ce fait, la roue en question est "forcée", après embrayage, de tourner à la même rotation que l'arbre primaire, et donc d'appliquer la réduction associée à l'axe secondaire.
L'embrayage : la pédale d'embrayage écrase un disque souple dont les extrêmités, en s'écartant par cet effet, désolidarisent la rotation des roues transmise par le différentiel et réduite par la boîte de vitesses de celle du moteur. Il sert en fait à pouvoir enclencher correctement les engrenages dans la boîte de vitesses au changement de rapport, sans subir les contraintes de rotation du moteur qui pourrait ainsi ronger les roues (de la boîte de vitesses).
L'embrayage et la boîte de vitesses démystifiés
J'espère que ceux qui font craquer horriblement leur boîte de vitesse lors du passage en marche arrière avant d'être à l'arrêt comprendront ainsi pourquoi ils ont tort...
(Un pignon s'insère pour inverser le sens de rotation ; si la boîte tourne encore les engrenages se rognent entre eux !)
Le système de refroidissement
Le liquide de refroidissement circule en circuit fermé de cavités stratégiquement placées jusqu'au radiateur, où l'échange thermique avec l'air du fait des "circonvolutions" le refroidira avant de repartir. La circulation est assurée par la pompe à eau, qui entraînée via la courroie d'accessoires par le moteur, propulsera par ses pales spiralées le liquide dans le moteur (ou plutôt, dans des chemises au sein même du bloc moteur, en des endroits stratégiques). Le ventilateur bénéficie également de cette rotation, il participera au flux d'air traversant le radiateur (qui augmente avec la vitesse).
Un thermostat non présenté dans la vidéo se charge de réguler la circulation du LDR de telle manière que le moteur soit à sa température optimale de fonctionnement.
Le refroidissement du moteur est essentiel puisqu'il permet :
d'assurer le remplissage des cylindres par la dilatation des gaz
de conserver un graissage optimal des pièces mobiles en préservant la viscosité de l'huile à son optimum
d'éviter les points chauds dans la culasse (sous les soupapes en particulier) qui casserait sinon
d'empêcher la dilatation anormale des pièces, qui engendrerait la casse du moteur
Souvent, l'huile participe aussi au refroidissement en disposant d'un système de refroidissement dédié.
[English] Le système de refroidissement passé en revue
Attention, le liquide de refroidissement n'est pas de la flotte standard ! La composition fait l'objet d'un secret industriel mais il est obligatoire qu'il contienne :
de l'antigel (baissant le point de fusion du liquide, de ce fait il ne gèlera pas en hiver, et ne pètera donc pas les durit, le thermostat et le joint de culasse !)
de l'anticorrosion (pour ne pas bouffer le radiateur)
généralement de l' "antiboil" (montant le point de vaporisation du liquide, mais normalement du fait de la pression cette température est déjà augmentée)
Dans tous les cas, ces liquides sont optimisés donc les remplacer par de la flotte, même "antigivrée", est quelque peu stupide.
Le système de lubrification
L'huile est stockée dans le carter inférieur en bas du moteur. Elle est pompée dans le circuit fermé de lubrification qui contient dans l'ordre :
Evidemment la pompe à huile pour que l'huile entre en mouvement
Parfois le radiateur à huile, qui se charge de refroidir l'huile afin qu'elle participe au refroidissement du moteur (puisqu'elle y passe, autant y servir aussi)
Un filtre à huile qui débarrasse l'huile de ses impuretés (dépots d'imbrûlés, limaille...)
Un pressostat qui s'assure que la pression de l'huile est optimale (en considérant le fait que l'huile refroidit aussi si c'est le cas)
Un réseau de galleries desquelles sera pulvérisée l'huile par des injecteurs un peu partout sur les surfaces en frottement dynamique (dans le carter moteur sur les roues et courroies, dans le couvre culasse sur les arbres à cames, dans les cylindres sur la paroi des pistons etc.).
L'huile retombe ensuite par gravité dans le fond du moteur, de telle sorte que la perte d'huile se résume à celle consommée dans le moteur du fait de l'étanchéité des joints de pistons imparfaite, ou plus gravement à son passage dans le circuit de refroidissement après un joint de culasse défectueux : c'est ce qu'on appelle la "mayonnaise".
La lubrification du moteur est un phénomène-clé (avec le refroidissement), qui permet de réduire les frottements des pièces mécaniques qui rongeraient les pièces et les feraient chauffer, sans parler des pertes de rendement pour l'utilisateur.
[English] Le système de lubrification passé en revue
Le démarreur
En tournant la clé (ou en appuyant sur le bouton "Start"), la batterie fournit du courant au solénoïde adjoint au démarreur, qui sous la force de Laplace induite déplace son noyau. Deux choses découlent de ce mouvement :
le pignon du démarreur, sous l'effet levier de la fourchette liée au noyau du solénoïde, se couple au volant du moteur.
l'autre extrêmité du noyau forme un cavalier qui ferme le circuit du démarreur et le met en rotation afin de lancer le moteur.
[English] Fonctionnement interne d'un démarreur
Fonctionnement externe d'un démarreur
Les freins
A disques (à l'avant, et de plus en plus à l'arrière car plus puissants)
Comme très bien expliqué dans la vidéo, en appuyant sur la pédale vous agissez sur le piston maître, qui pousse le liquide de freins jusqu'aux pistons secondaires de part et d'autre du disque de freins solidaire de la roue : les pistons secondaires appuient sur le disque et le frottement des deux surfaces -à l'origine rugueuses- dissipe l'énergie cinétique acquise, et donc la vitesse, sous forme de chaleur.
C'est pour cela qu'il est préférable de freiner par intermittence en descente (de "pomper") -attention tout de même à ne pas surprendre les automobilistes derrière vous-, afin de laisser aux freins le temps de refroidir un peu.
La température atteinte par les freins, transmise au liquide de freins, INTERDIT alors le remplacement du liquide de freins par de l'eau (beaucoup associent "liquide" et "eau"), puisque le liquide se mettrait à bouillir : appuyer sur la pédale n'aurait aucun effet, la vapeur d'eau prendrait toute la pression exercée. De toute façon, maintenant le liquide est étudié pour avoir une longévité supérieure à celle de la voiture donc sauf fuites, vous n'aurez jamais à le changer.
[English] Fonctionnement d'un frein à disques
A tambours (souvent à l'arrière, en freins de secours et parking)
Le processus antérieur au freinage effectif est ici le même que dans le cas des freins à disque (voir ci-dessous) : la pression exercée par la pédale est transmise au piston maître, mais cette fois-ci, elle se répercute à deux pistons en-un "dos à dos", qui écartent les mâchoires -normalement sans contact avec le tambour via des ressorts- dont les garnitures frottent le tambour -solidaire des roues-, pour dissiper l'énergie acquise.
Fonctionnement (vulgarisé) d'un frein à tambours
Oubliez donc l'effet levier de la vidéo, un cylindre de pistons est toujours là.