Comprendre la mécanique

Par Yannick Rossi

Les demandes techniques de la branche automobile sont de plus en plus sévères et complexes, c'est pourquoi il n'est pas toujours facile de savoir comment et par où se lancer dans la mécanique. Avec ce livre qui propose de t'apprendre les bases de la mécanique, tu vas pouvoir acquérir une palette de connaissances théoriques qui par la suite pourraient te permettre de prendre ton envol! Comprendre le fonctionnement d'un moteur, apprendre la conception d'un châssis ou d'une transmission, comprendre les règles de l'électrotechnique ou les calculs informatiques et chimiques... Pas moins de sept branches spécifiques abordées dans cet ouvrage. Alors, n'attends plus et savoure un instant éducatif fort en productivité.

1. Dans un premier temps, la branche moteur va te permettre de savoir comment fonctionne un moteur à combustion. Tu trouveras également des informations générales pour compléter la partie fonctionnement.

2. La branche transmission explique comment un véhicule peut circuler et transmettre la puissance du moteur aux roues. Passage de rapports, composition d'une boîte de vitesses et d'un embrayage, fonctionnement de ces derniers sont les points forts de cette branche.

3. La partie électrotechnique va compléter cet ouvrage en ajoutant l'aspect électricité. Tu apprendras comment fonctionnent les générateurs, les effets du courant, les circuits électriques et bien plus... N'attends plus.

4. Pour qu'un véhicule soit fonctionnel, la partie châssis a toute son importance, et dans ce livre tu vas comprendre exactement pourquoi. Les suspensions, les roues ou encore les essieux ne sont qu'une petite partie de ce que tu pourras apprendre dans cette branche.

5. La technique automobile tourne beaucoup voir exclusivement autour de la physique et c'est pourquoi il est indispensable d'en parler. Tout ce qu'il faut savoir en physique pour rentrer dans le domaine est dans cet ouvrage.

6. Rajoutons maintenant un peu de chimie et de connaissances des matériaux à ce que le livre propose déjà et on obtient un cocktail parfait digne de vous apporter les connaissances nécessaires pour vous lancer dans la mécanique!

7. Pour conclure, un peu d'électronique et d'informatique viendront compléter tout ce qui a été vu précédemment. Un point d'ancrage important si l'on veut aller plus loin.

"Comprendre la mécanique" est un livre qui permet au débutant d'apprendre en toute simplicité les branches techniques de l'automobile. Il est également parfaitement adapté aux personnes plus avancées qui souhaitent légèrement approfondir leurs connaissances.

Points forts:

- Une théorie initiale complète sur tous les aspects de la branche.
- Des termes simples adaptés à la compréhension pour tous.
- Une répartition claire en 7 branches distinctes.
- Des exemples concrets et des images qui illustrent les propos.
- Un écrit basé sur des expériences personnelles.

Ne perds pas un instant, ce livre va peux-être être le tournant qui te fera changer tes ambitions professionnelles ou personnelles.

• Langue: Français
• Éditeur: Rossi Yannick
• Date de sortie: 9 déc. 2019
• ISBN: 9780244839505

Aperçu du livre

Chapitre 1 Moteur

1.1Présentation

On appelle moteur, tout appareil capable de transformer une énergie quelconque en énergie mécanique. Par exemple : le moteur thermique, le moteur électrique… Le moteur thermique est le principal type de moteur équipant un véhicule automobile. Bien qu'il arrive peu à peu à se faire remplacer par les moteurs électriques, celui-ci reste à ce jour le plus fréquemment employé. Le moteur thermique va transformer l'énergie calorifique du carburant par le biais de la combustion en énergie mécanique directement transmise au piston.

Fonctionnement

Le mélange air-carburant va se trouver dans la chambre de combustion du moteur, l'inflammation de ce dernier va créer une forte élévation de la température qui va s'en suivre d'une brusque variation de pression. Cette chambre étant étanche, la pression va directement agir sur la pièce mobile appelée piston transformant ainsi cette énergie calorifique en énergie mécanique. En bref : Combustion – Chaleur – Dilatation – Pression – Mouvement

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Types de moteurs

4 temps ou 2 temps

On distingue plusieurs types de moteurs, ceux dont le processus interne se passe en 4 temps moteur et ceux dont le processus nécessite 2 temps.

La plupart des véhicules 4 roues actuels ont un procédé interne à 4 temps :

1. L'admission

2. La compression

3. Le travail ou combustion

4. L'échappement

Ces temps sont le déroulement du procédé par lequel le moteur thermique va pouvoir effectuer la transformation calorifique nécessaire en mouvement moteur.

Pour ce qui est des moteurs 2 temps, ils sont plus utilisés sur les petits moteurs de scooters, motos ou tondeuses par exemple. On les nomme comme ceci car malgré que les temps nécessaires pour adhérer au mouvement moteur sont aussi de l'ordre de 4, il suffit de seulement 2 mouvements linéaires du piston.

Otto ou Diesel

On distingue aussi plusieurs types de moteurs selon leurs procédés internes de combustion et selon leurs mélanges, le moteur Otto et le moteur Diesel.

La différence la plus importante entre le moteur à essence (Connu sous le nom de moteur otto) et le moteur Diesel se trouve dans son cycle théorique. Le moteur à allumage par étincelle fonctionne selon le cycle Otto et le moteur à allumage par compression selon le cycle Diesel.  Pour ce faire les 2 moteurs fonctionnent avec bien des différences.

1. Le carburant : Les moteurs Otto utilisent principalement du carburant sans plomb alors que les moteurs Diesel utilisent… Du Diesel.

2. Le remplissage des cylindres : Les moteurs Otto ont un papillon des gaz qui permet de faire rentrer plus ou moins d'air dans le cylindre ce qui correspond à la charge moteur. Les moteurs Diesel quant à eux ont toujours un remplissage d'air maximum c'est-à-dire que la charge est modifiée en fonction de l’injection (plus ou moins de carburant).

3. Le procédé de combustion : Dans un moteur dit Otto, le mélange air-carburant est enflammé à l'aide d'une étincelle (bougie d’allumage) qui jaillira lors de la fin du temps de compression. Pour le moteur Diesel, le procédé est légèrement plus complexe, la combustion du carburant est faite par auto-allumage ce qui veut dire que lors de la compression de ce dernier la pression et la température vont instantanément enflammer le carburant dès son injection dans le cylindre. Le moteur Diesel ne nécessite donc pas de bougies d'allumage mais en revanche il a besoin de bougies de préchauffage pour assurer une bonne température résiduelle dans la chambre de combustion afin que l’auto-allumage se fasse correctement.

4. Conception générale : Les moteurs Otto et diesel comptent aussi de grandes différences au niveau de leurs mécaniques, certains systèmes auxiliaires sont différents, par exemple les systèmes d'injection, les systèmes d'admission ou encore les systèmes de dépollution. La conception interne varie aussi (piston, chambre de combustion…

Attention : Le Diesel est un carburant naturellement gras, cette propriété est indispensable pour pouvoir lubrifier les organes d'injection du moteur Diesel. Il est donc important de ne pas se tromper de carburant lors du remplissage du réservoir. Aller à l'encontre de cette règle pourrai causer de grandes défaillances au moteur jusqu’à aller à la rupture de celui–ci. L’essence ou sans plomb 95-98 étant un dégraissant, il pourrait dans un circuit d'injection Diesel, faire gripper les organes et donc détruire le moteur. A l'inverse, mettre du Diesel dans un moteur essence ne va pas détruire celui-ci. Il va cependant tourner mal voire ne pas démarrer du tout. En bref si vous vous trompez de carburant, ne continuez surtout pas à rouler, allez directement à l'atelier.

Types de refroidissement

On distingue aussi facilement un moteur par son système de refroidissement principal. Il peut être par air ou par eau. En parallèle, le refroidissement est optimisé grâce à la transformation chimique du carburant (évaporation lors de l'injection) ou encore par des jets d'huile sous le piston. Les systèmes de refroidissement secondaires sont utilisés en parallèle des 2 systèmes principaux. Le refroidissement par liquide est aujourd'hui le plus couramment utilisé en raison de son efficacité supérieure et de ses nombreux avantages.

Par air :

Les principaux avantages du refroidissement par air est sans doute le gain de poids ainsi que l'encombrement. En effet, ce genre de système de nécessite pas de durite spéciale ni même de circuit à proprement parlé. Il rencontre cependant quelques inconvénients dont le fait que lel chauffage est très imprécis au niveau de la température. Le température moteur est également instable tout en obtenant une durée d'échauffement du moteur très longue. On peut également constater que le refroidissement par air ne fournit pas d'étanchéité accoustique autour de bloc.

Par liquide (eau + antigel) :

Pour ce type de refroidissement, les avantages principaux sont la bonne conductibilité thermique et donc un refroidissement performant tout en obtenant une très bonne isolation phonique par obsorption des ondes et des bruits de combustion. En contrepartie, il faudra sacrifié de la place car ce système est volumineux et parallèlement très lourd. La maintenance sur ce genre de système est également plus complexe et coûteuse.

On différencie également un moteur en fonction de la disposition des cylindres. L'architecture des moteurs à pistons définit, entres autres, la position des cylindres dans le bloc moteur. Il existe plusieurs types de disposition cités ci-dessous :

• Le moteur en ligne : Les cylindres sont placés les uns à côté des autres en ligne.

• Le moteur en V : Les cylindres sont alignés en deux rangs décalés d'un certain angle de manière à former un V en regardant face au moteur.

• Le moteur à plat : Parfois appelés moteur « boxer » ces moteurs permettent d'abaisser le centre de gravité des voitures. Les pistons se déplacent dans un même plan horizontal, mais dans des directions opposées (ils sont à plat en regardant face au moteur).

• Le moteur Wankel : Ce moteur, aussi appelé « moteur à piston rotatif » fut inventé et développé par Félix Wankel. Il est très rarement employé et seules quelques marques comme Mazda l’utilisent. Son architecture est bien différente de ce que l’on a l’habitude de voir si bien que les pistons n’effectuent plus des mouvements de va-et-vient, mais des mouvements de rotation.

• Le moteur en VR : Les moteurs VR ressemblent à des moteurs en V cependant, l’angle d’inclinaison des cylindres est plus faible ce qui fait qu’une seule culasse peut être utilisée. On peut considérer au sens large qu’il s’agisse d’un mélange entre un moteur en ligne et un moteur en V.

• Le moteur en W : Il se compose de 2 moteurs VR position en V.

1.2Fonctionnement

En automobile, nous utilisons principalement 3 types de moteurs, le plus répandu étant le Moteur « Otto », suivi du moteur diesel ainsi que du moteur électrique.

En complément de la partie « mécanique », différents systèmes sont nécessaires pour le bon fonctionnement du moteur : Injection, alimentation, refroidissement, échappement, allumage, suralimentation (facultative) …

Le moteur Otto

Le moteur Otto aussi appelé moteur 4 temps à explosion et combustion se divise en 4 temps ou périodes.

Admission - Compression - Combustion - Échappement

L’admission

Dans ce premier temps moteur, nous allons faire en sorte qu’un maximum de mélange rentre dans la chambre de combustion par la soupape d’admission (gauche), c’est donc le moment ou le piston va descendre en direction du PMB ou Point Mort Bas. La dépression que créer alors le piston en descendant aspire directement le mélange air-carburant dans le cylindre.

Compression

Une fois qu’un maximum de mélange est rentré dans le cylindre, celui-ci va devoir être comprimé. Nous allons donc faire monter le piston pour que le mélange se retrouve comprimé dans ce petit espace que l’on appelle chambre de combustion. La pression de compression peut varier de 6 à 12 bars sur un moteur essence conventionnel.

Combustion

Le mélange est comprimé dans la chambre de combustion, le