Comment fonctionne le mécanisme de manivelle du moteur

Le mécanisme à manivelle du moteur convertit le mouvement alternatif des pistons (dû à l'énergie de combustion du mélange de carburant) en rotation du vilebrequin et vice versa. Il s'agit d'un mécanisme techniquement complexe qui constitue la base d'un moteur à combustion interne. Dans l'article, nous examinerons en détail le dispositif et les caractéristiques du fonctionnement du KShM.

histoire

La première preuve de l'utilisation de la manivelle a été trouvée au 3ème siècle après JC, dans l'Empire romain et à Byzance au 6ème siècle après JC. Un exemple parfait est la scierie de Hierapolis, qui utilise un vilebrequin. Une manivelle en métal a été trouvée dans la ville romaine d'Augusta Raurica dans l'actuelle Suisse. En tout cas, un certain James Packard a breveté l'invention en 1780, bien que des preuves de son invention aient été trouvées dans l'Antiquité.

Composants du KShM

Les composants du KShM sont classiquement divisés en parties mobiles et fixes. Les pièces mobiles comprennent :

• pistons et segments de pistons;
• bielles;
• axes de piston;
• vilebrequin;
• volant.

Les parties fixes du KShM servent de base, de fixations et de guides. Ceux-ci inclus:

• bloc-cylindres;
• culasse;
• carter;
• Carter d'huile;
• fixations et roulements.

Parties fixes de KShM

Carter et carter d'huile

Le carter est la partie inférieure du moteur qui contient les roulements et les passages d'huile du vilebrequin. Dans le carter, les bielles se déplacent et le vilebrequin tourne. Un carter d'huile est un réservoir d'huile moteur.

La base du carter pendant le fonctionnement est soumise à des charges thermiques et électriques constantes. Par conséquent, cette pièce est soumise à des exigences particulières en matière de résistance et de rigidité. Pour sa fabrication, des alliages d'aluminium ou de fonte sont utilisés.

Le carter est fixé au bloc-cylindres. Ensemble, ils forment le châssis du moteur, la partie principale de son corps. Les cylindres eux-mêmes sont dans le bloc. La tête du bloc moteur est installée sur le dessus. Autour des cylindres, il y a des cavités pour le refroidissement liquide.

Emplacement et nombre de cylindres

Les types suivants sont actuellement les plus courants :

• position quatre ou six cylindres en ligne ;
• six cylindres en V à 90° ;
• Position en forme de VR à un angle plus petit ;
• position opposée (les pistons se déplacent l'un vers l'autre dans des directions différentes);
• Position W avec 12 cylindres.

Dans une disposition simple en ligne, les cylindres et les pistons sont disposés dans une rangée perpendiculaire au vilebrequin. Ce schéma est le plus simple et le plus fiable.

Culasse

La tête est fixée au bloc avec des goujons ou des boulons. Il recouvre les cylindres avec des pistons d'en haut, formant une cavité scellée - la chambre de combustion. Il y a un joint entre le bloc et la tête. La culasse abrite également le train de soupapes et les bougies d'allumage.

Cylindres

Les pistons se déplacent directement dans les cylindres du moteur. Leur taille dépend de la course du piston et de sa longueur. Les cylindres fonctionnent à des pressions variables et à des températures élevées. Pendant le fonctionnement, les parois sont soumises à des frottements constants et à des températures allant jusqu'à 2500 ° C. Des exigences particulières sont également imposées aux matériaux et au traitement des cylindres. Ils sont fabriqués à partir de fonte, d'acier ou d'alliages d'aluminium. La surface des pièces doit être non seulement durable, mais également facile à traiter.

La surface de travail extérieure s'appelle un miroir. Il est chromé et poli pour une finition miroir afin de minimiser la friction dans des conditions de lubrification limitées. Les cylindres sont coulés avec le bloc ou sont fabriqués sous la forme de manchons amovibles.

Pièces mobiles de KShM

piston

Le mouvement du piston dans le cylindre est dû à la combustion du mélange air-carburant. Une pression est créée qui agit sur la tête du piston. Sa forme peut différer selon les types de moteurs. Dans les moteurs à essence, le fond était initialement plat, puis ils ont commencé à utiliser des structures concaves avec des rainures pour les soupapes. Dans les moteurs diesel, l'air est précomprimé dans la chambre de combustion, pas le carburant. Par conséquent, la tête de piston a également une forme concave, qui fait partie de la chambre de combustion.

La forme du fond est d'une grande importance pour créer la flamme correcte pour la combustion du mélange air-carburant.

Le reste du piston s'appelle la jupe. C'est une sorte de guide qui se déplace à l'intérieur du cylindre. La partie inférieure du piston ou jupe est réalisée de telle sorte qu'elle n'entre pas en contact avec la bielle lors de son déplacement.

Sur la surface latérale des pistons, il y a des rainures ou des rainures pour les segments de piston. Il y a deux ou trois anneaux de compression sur le dessus. Ils sont nécessaires pour créer une compression, c'est-à-dire qu'ils empêchent la pénétration de gaz entre les parois du cylindre et le piston. Les anneaux sont pressés contre le miroir, réduisant l'écart. En bas, il y a une rainure pour le segment racleur d'huile. Il est conçu pour éliminer l'excès d'huile des parois du cylindre afin qu'il ne pénètre pas dans la chambre de combustion.

Les segments de piston, en particulier les segments de compression, fonctionnent sous des charges constantes et à des températures élevées. Pour leur production, des matériaux à haute résistance sont utilisés, tels que la fonte alliée recouverte de chrome poreux.

Axe de piston et bielle

La bielle est fixée au piston avec un axe de piston. C'est une pièce cylindrique pleine ou creuse. La goupille est installée dans le trou du piston et dans la tête supérieure de la bielle.

Il existe deux types d'attachement :

• ajustement fixe;
• avec palier flottant.

Le plus populaire est le soi-disant "doigt flottant". Pour sa fixation, des anneaux de verrouillage sont utilisés. Fixe est installé avec un ajustement serré. Un ajustement thermique est généralement utilisé.

La bielle, à son tour, relie le vilebrequin au piston et produit des mouvements de rotation. Dans ce cas, les mouvements alternatifs de la bielle décrivent le chiffre huit. Il se compose de plusieurs éléments :

• tige ou base;
• tête de piston (supérieure);
• manivelle (inférieur).

Une bague en bronze est enfoncée dans la tête de piston pour réduire la friction et lubrifier les pièces d'accouplement. La tête de manivelle est repliable pour assurer le montage du mécanisme. Les pièces sont parfaitement adaptées les unes aux autres et sont fixées avec des boulons et des contre-écrous. Des roulements de bielle sont installés pour réduire la friction. Ils sont réalisés sous la forme de deux chemises en acier avec serrures. L'huile est fournie par des rainures d'huile. Les roulements sont précisément adaptés à la taille de l'articulation.

Contrairement aux idées reçues, les chemises ne tournent pas à cause des blocages, mais à cause de la force de frottement entre leur surface extérieure et la tête de bielle. Ainsi, la partie extérieure du palier lisse ne peut pas être lubrifiée lors du montage.

Vilebrequin

Le vilebrequin est une pièce complexe, tant au niveau de la conception que de la réalisation. Il supporte le couple, la pression et d'autres charges et est donc fabriqué en acier à haute résistance ou en fonte. Le vilebrequin transmet la rotation des pistons à la transmission et aux autres composants du véhicule (comme la poulie motrice).

Le vilebrequin se compose de plusieurs composants principaux:

• cous indigènes;
• cous de bielle;
• contrepoids;
• joues;
• jarret;
• bride de volant.

La conception du vilebrequin dépend en grande partie du nombre de cylindres du moteur. Dans un simple moteur à quatre cylindres en ligne, il y a quatre tourillons de bielle sur le vilebrequin, sur lesquels sont montées les bielles avec pistons. Cinq tourillons principaux sont situés le long de l'axe central de l'arbre. Ils sont installés dans les paliers du bloc-cylindres ou du carter sur des paliers lisses (chemises). Les tourillons principaux sont fermés par le haut avec des couvercles boulonnés. La connexion forme une forme en U.

Un point d'appui spécialement usiné pour le montage d'un tourillon de roulement est appelé lit.

Les cous de bielle principale et de bielle sont reliés par les soi-disant joues. Les contrepoids amortissent les vibrations excessives et assurent un mouvement fluide du vilebrequin.

Les tourillons de vilebrequin sont traités thermiquement et polis pour une haute résistance et un ajustement précis. Le vilebrequin est également très précisément équilibré et centré pour répartir uniformément toutes les forces agissant sur lui. Dans la région centrale du cou de la racine, sur les côtés du support, des demi-anneaux persistants sont installés. Ils sont nécessaires pour compenser les mouvements axiaux.

Les pignons de distribution et la poulie d'entraînement des accessoires du moteur sont fixés à la tige du vilebrequin.

Volant

À l'arrière de l'arbre, il y a une bride à laquelle le volant est fixé. Il s'agit d'une pièce en fonte, qui est un disque massif. De par sa masse, le volant moteur crée l'inertie nécessaire au fonctionnement du vilebrequin, et assure également une transmission uniforme du couple à la transmission. Sur la jante du volant, il y a une couronne dentée (couronne) pour la connexion avec le démarreur. Ce volant fait tourner le vilebrequin et entraîne les pistons au démarrage du moteur.

Le mécanisme à manivelle, la conception et la forme du vilebrequin sont restés inchangés pendant de nombreuses années. En règle générale, seules des modifications structurelles mineures sont apportées pour réduire le poids, l'inertie et la friction.