Vilebrequin - la base d'un moteur à piston

Bien sûr, tout le monde a entendu parler du vilebrequin. Mais, probablement, tous les automobilistes ne comprennent pas clairement ce que c'est et à quoi ça sert. Et certains ne savent même pas vraiment à quoi ça ressemble et où ça se trouve. Pendant ce temps, c'est la partie la plus importante, sans laquelle le fonctionnement normal d'un moteur à combustion interne à piston (ICE) est impossible. 

Cette pièce, il faut le noter, est assez lourde et coûteuse, et son remplacement est une affaire très pénible. Par conséquent, les ingénieurs n'arrêtent pas d'essayer de créer des moteurs à combustion interne légers alternatifs, dans lesquels on pourrait se passer de vilebrequin. Cependant, les options existantes, par exemple le moteur Frolov, sont encore trop brutes, il est donc trop tôt pour parler de l'utilisation réelle d'une telle unité.

rendez-vous

Le vilebrequin fait partie intégrante de l'ensemble clé du moteur à combustion interne - le mécanisme de manivelle (KShM). Le mécanisme comprend également des bielles et des pièces du groupe cylindre-piston. 

Lorsque le mélange air-carburant est brûlé dans le cylindre du moteur, un gaz hautement comprimé se forme qui, pendant la phase de course motrice, pousse le piston au point mort bas. 

La bielle est reliée au piston à une extrémité à l'aide d'un axe de piston et à l'autre extrémité au tourillon de bielle du vilebrequin. La possibilité de liaison avec le col est assurée par une partie amovible de la bielle, appelée capuchon. Le tourillon de bielle étant décalé par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre, lorsque la bielle le pousse, l'arbre tourne. Il s'avère que quelque chose rappelle la rotation des pédales d'un vélo. Ainsi, le mouvement alternatif des pistons est converti en rotation du vilebrequin. 

À une extrémité du vilebrequin - la tige - un volant est monté, contre lequel il est pressé. Par son intermédiaire, le couple est transmis à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses puis par la transmission aux roues. De plus, le volant massif, en raison de son inertie, assure une rotation uniforme du vilebrequin dans les intervalles entre les courses de travail des pistons. 

À l'autre extrémité de l'arbre - on l'appelle la pointe - ils placent un engrenage pour, à travers lequel la rotation est transmise à l'arbre à cames, et qui, à son tour, contrôle le fonctionnement du mécanisme de distribution de gaz. Dans de nombreux cas, le même entraînement démarre également la pompe à eau. Voici généralement les poulies pour l'entraînement des unités auxiliaires - pompe de direction assistée (), générateur, climatiseur. 

conception

Chaque vilebrequin spécifique peut avoir ses propres caractéristiques de conception. Néanmoins, des éléments communs à tous peuvent être distingués.

Les sections qui se trouvent sur l'axe longitudinal principal de l'arbre sont appelées tourillons principaux (10). Le vilebrequin repose dessus lorsqu'il est installé dans le carter du moteur. Des paliers lisses (chemises) sont utilisés pour le montage.

Les tourillons de bielle (6) sont parallèles à l'axe principal, mais décalés par rapport à celui-ci. Alors que la rotation des tourillons principaux se produit strictement le long de l'axe principal, les tourillons de manivelle se déplacent en cercle. Ce sont les mêmes genoux, grâce auxquels la pièce tire son nom. Ils servent à relier les bielles et à travers eux ils reçoivent les mouvements alternatifs des pistons. Les paliers lisses sont également utilisés ici. Le nombre de tourillons de bielle est égal au nombre de cylindres du moteur. Bien que dans les moteurs en forme de V, deux bielles reposent souvent sur un tourillon principal.

Pour compenser les forces centrifuges générées par la rotation des manetons, ceux-ci disposent le plus souvent, mais pas toujours, de contrepoids (4 et 9). Ils peuvent être situés des deux côtés du cou ou d'un seul. La présence de contrepoids évite la déformation de l'arbre, ce qui peut entraîner un mauvais fonctionnement du moteur. Il y a des cas fréquents où la flexion du vilebrequin conduit même à son blocage.

Les dites joues (5) relient les tourillons principaux et de bielle. Ils agissent également comme des contrepoids supplémentaires. Plus la hauteur des joues est grande, plus les tourillons de bielle sont éloignés de l'axe principal, et donc, plus le couple est élevé, mais plus la vitesse maximale que le moteur est capable de développer est faible.

Il y a une bride (7) sur la tige du vilebrequin à laquelle le volant est fixé.

À l'extrémité opposée se trouve un siège (2) pour le pignon d'entraînement de l'arbre à cames (courroie de distribution).

Dans certains cas, à une extrémité du vilebrequin se trouve un engrenage prêt à l'emploi pour entraîner des unités auxiliaires.

Le vilebrequin est monté dans le carter du moteur sur les surfaces d'appui à l'aide de paliers principaux, qui sont fixés par le haut avec des couvercles. Les anneaux de poussée près des tourillons principaux ne permettent pas à l'arbre de se déplacer le long de son axe. Du côté de l'orteil et de la tige de l'arbre dans le carter, il y a des joints d'huile. 

Pour fournir du lubrifiant aux tourillons principaux et de bielle, ils ont des trous d'huile spéciaux. À travers ces canaux, les soi-disant chemises (paliers glissants) sont lubrifiées, qui sont placées sur les cols.

fabrication

Pour la fabrication de vilebrequins, des nuances d'acier à haute résistance et des types spéciaux de fonte avec ajout de magnésium sont utilisés. Les arbres en acier sont généralement produits par emboutissage (forgeage) suivi d'un traitement thermique et mécanique. Pour assurer l'approvisionnement en lubrifiant, des canaux d'huile spéciaux sont percés. Au stade final de la production, la pièce est équilibrée dynamiquement pour compenser les moments centrifuges qui se produisent pendant la rotation. L'arbre est équilibré et ainsi les vibrations et les battements sont exclus pendant la rotation.

Les produits en fonte sont fabriqués par moulage de haute précision. Les arbres en fonte sont moins chers et cette méthode de production facilite la création de trous et de cavités internes.

Dans certains cas, le vilebrequin peut avoir une conception pliable et se composer de plusieurs pièces, mais ces pièces ne sont pratiquement pas utilisées dans l'industrie automobile, à l'exception des motos. 

Quels problèmes peuvent survenir avec le vilebrequin

Le vilebrequin est l'une des parties les plus sollicitées d'une voiture. Les charges sont principalement de nature mécanique et thermique. De plus, les substances agressives, telles que les gaz d'échappement, ont un effet négatif. Par conséquent, même malgré la haute résistance du métal à partir duquel les vilebrequins sont fabriqués, ils sont soumis à une usure naturelle. 

L'usure accrue est facilitée par l'abus de régimes moteur élevés, l'utilisation de lubrifiants inappropriés et, en général, la négligence des règles de fonctionnement technique.

Les chemises (en particulier les paliers principaux), la bielle et les tourillons principaux s'usent. Il est possible de plier l'arbre avec une déviation de l'axe. Et comme les tolérances sont ici très faibles, même une légère déformation peut perturber le fonctionnement normal du groupe motopropulseur jusqu'au blocage du vilebrequin. 

Les problèmes associés aux chemises ("collage" au col et éraflures des cols) constituent la part du lion de tous les dysfonctionnements du vilebrequin. Le plus souvent, ils surviennent en raison d'un manque d'huile. Tout d'abord, dans de tels cas, vous devez vérifier le système de lubrification - pompe à huile, filtre - et changer l'huile.

Les vibrations du vilebrequin sont généralement causées par un mauvais équilibrage. Une autre cause possible peut être une combustion inégale du mélange dans les cylindres.

Parfois, des fissures peuvent apparaître, ce qui se terminera inévitablement par la destruction de l'arbre. Cela peut être causé par un défaut de fabrication, ce qui est très rare, ainsi que par la contrainte accumulée du métal ou un déséquilibre. Il est fort probable que la cause des fissures soit l'impact des pièces d'accouplement. Un arbre fissuré ne peut pas être réparé.

Tout cela doit être pris en compte avant de remplacer ou de réparer le vilebrequin. Si vous ne trouvez pas et n'éliminez pas les causes des problèmes, dans un proche avenir, tout devra être répété à nouveau.

Sélection, remplacement, réparation

Pour obtenir le vilebrequin, il faut démonter le moteur. Ensuite, les chapeaux de palier principal et les bielles sont retirés, ainsi que le volant et les bagues de butée. Après cela, le vilebrequin est retiré et son dépannage est effectué. Si la pièce a déjà été réparée et que toutes les cotes de réparation ont déjà été sélectionnées, elle devra être remplacée. Si le degré d'usure le permet, l'arbre est nettoyé, en accordant une attention particulière aux trous d'huile, puis procède à la réparation.

L'usure à la surface des cols est éliminée par meulage à une taille de réparation appropriée. Ce processus est loin d'être aussi simple qu'il n'y paraît à première vue, et nécessite un équipement spécial et des qualifications appropriées du maître.

Bien qu'après un tel traitement, la pièce soit soumise à un rééquilibrage dynamique obligatoire, la réparation du vilebrequin se limite souvent à la rectification. En conséquence, un arbre déséquilibré après une telle réparation peut vibrer, tandis que les sièges sont cassés, les joints sont desserrés. D'autres problèmes sont possibles, qui conduisent finalement à une consommation excessive de carburant, à une baisse de puissance et à un fonctionnement instable de l'unité dans certains modes. 

Il n'est pas rare qu'un arbre tordu soit redressé, mais les experts hésitent à entreprendre ce travail. Le redressement et l'équilibrage est un processus très laborieux et coûteux. De plus, la retouche du vilebrequin est associée au risque de fracture. Par conséquent, dans la plupart des cas, un vilebrequin déformé est plus facile et moins cher à remplacer par un neuf.

Lors du remplacement, vous devez installer exactement la même pièce ou un analogue acceptable, sinon de nouveaux problèmes ne peuvent être évités.

L'achat d'un vilebrequin d'occasion à bas prix est une sorte de cochon dans un sac, dont personne ne sait ce qui se passera à la fin. Au mieux, il est quelque peu usé, au pire, il présente des défauts qui ne se remarquent pas à l'œil.

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N'oubliez pas également que lors de l'installation d'un nouveau vilebrequin, veillez à remplacer la bielle et les roulements principaux, ainsi que les joints d'huile.

Après avoir remplacé le vilebrequin, le moteur doit être rodé de deux à deux mille cinq cents kilomètres en mode doux et sans changements brusques de vitesse.