🧰 Le coup d'écrou #12 - Le moteur 4 Temps / Les organes (parties fixes)

Moteur 4 Temps

Organes

Au vu du grand nombre de conception de moteurs 4 temps différents, il sera abordé dans cette partie les organes d’un moteur à 4 cylindres à refroidissement par eau et à soupapes latérales qui est le type le plus simple.
Un tel moteur comprend un certain nombre de parties fixes et des pièces mobiles animées de mouvements divers.

Les parties fixes du moteur

Elles sont le bloc cylindres, la culasse, les conduits d’admission et d’échappement, les carters (carter d’huile, carter de distribution).

Le bloc cylindres

Il constitue la pièce maîtresse du moteur, le bâti de celui-ci. Généralement en fonte, il est obtenu par moulage et usiné ensuite sur certaines de ses parties. Il est percé de (quatre) trous cylindriques, à axes verticaux, dans un plan parallèle à l’axe du véhicule (cylindres en ligne).
Les cylindres sont entourés de cavités, communiquant entre elles, qui contiennent l’eau de refroidissement. Ces cavités communiquent avec celles de la culasse lorsque celle-ci est en place.

Dans le bloc sont également ménagés les conduits d’admission et d’échappement qui débouchent d’une part sur une des faces latérales, d’autre part sur la face supérieure du bloc. De ce côté, les bords des conduits sont fraisés constituant ainsi le siège de la soupape. Sur certains moteurs les sièges de soupapes sont usinés dans des bagues rapportées, en acier spécial ou en bronze spécial. Ces sièges sont alors emmanchés à force dans des logements fraisés dans le bloc.

Le bloc est largement échancré sur l’un de côtés, pour le logement des poussoirs, des ressorts de soupapes et des tiges de ces dernières. Du même côté se trouve l’embase de l’appareil d’allumage.
La face latérale opposée présente une large ouverture par laquelle on trouve les fûts de cylindres. C’est par cette ouverture que l’on extrait, après coulée du bloc, le sable du noyau formant la cavité de la chambre d’eau de refroidissement. Sur cette ouverture, dont les bords sont usinés, se fixe une plaque dite plaque de dessablage qui assure la fermeture étanche de la cavité.
La face antérieure du bloc présente une cavité destinée au logement de la pompe à eau et, au-dessous, l’embase usinée du carter de distribution.
La face supérieure du bloc est est parfaitement usiné afin d’obtenir une étanchéité parfaite entre le bloc et la culasse. Celle-ci est pressée contre le bloc, avec interposition d’un joint métallo-plastique, appelé joint de culasse.

Sous la chambre d’eau, le bloc s’évase pour former le carter supérieur du vilebrequin. Les parois avant et arrière de ce carter sont échancrées pour le passage des extrémités du vilebrequin. Les échancrures reçoivent les coussinets de guidage du vilebrequin. Les bords inférieurs du carter sont usinés pour recevoir le demi-carter inférieur du bloc-moteur ou carter d’huile.

Sur le bloc, se trouvent, enfin, des pattes de fixation, des logements ou des embases usinées destinés à recevoir les différents accessoires (dynamo, démarreur, pompe essence, etc...).

La culasse

C’est une pièce de fonderie soit en fonte, soit en alliage léger. Au droit de chaque cylindre, elle est évidée pour constituer la chambre de compression (ou chambre de combustion) du cylindre. La base cylindrique des chambres qui constitue l’orifice supérieur des cylindres est appelée chapelle et vient coiffer les orifices d’admission et d’échappement et les têtes de soupapes. Les chambres de compression ont des formes différentes suivant les types de moteurs. Elles ont en général un volume très réduit pour donner un taux de compression élevé. La culasse est creuse intérieurement pour la circulation de l’eau de refroidissement. La chambre d’eau de la culasse communique avec celle du bloc par des orifices venant en concordance avec ceux de ce dernier, lorsque la culasse est en place.

La face inférieure de la culasse est usinée pour s’appliquer parfaitement sur la face supérieure du bloc par l’intermédiaire du joint de culasse. A sa partie antérieure, la culasse se prolonge par un conduit sur lequel se raccorde la conduite souple (durite) reliant la chambre d’eau de la culasse au radiateur.

Dans le fond de chaque chambre de compression est percé un trou taraudé où se visse la bougie d’allumage.

Joint de culasse

Son rôle est d’assurer l’étanchéité parfaite entre le bloc et la culasse. Il est du type métallo-plastique, constitué par une feuille de fibre minérale incombustible disposée entre deux feuilles de métal serties l’une sur l’autre. Il est évidé à la demande des chambres d’eau et des trous de goujons.

Collecteurs d’admission et d’échappement

Le collecteur d’admission est un conduit présentant d’un côté un orifice unique sur lequel se fixe le carburateur, et qui se ramifie en autant de branches qu’il y a de cylindres à alimenter. Il est généralement fabriqué en fonte ou en alliage léger coulé.

Afin d’éviter le freinage de la veine gazeuse, la section interne possède un diamètre assez grand et la paroi est aussi la plus lisse possible. Les rayons de courbure sont également assez grands pour ne pas ralentir la progression du gaz dont dépend le remplissage des cylindres. Pour réchauffer les gaz admis, avant leur introduction dans le moteur, et ainsi obtenir une meilleure vaporisation de l’essence, le conduit principal du collecteur d’admission est en contact très étroit avec le collecteur d’échappement.

Le collecteur d’échappement, toujours en fonte, est fixé, comme le collecteur d’admission, sur la face latérale du bloc, chacune de ses branches étant en regard d’un conduit d’échappement.

Silencieux d’échappement (ou pot d’échappement)

C’est un cylindre de tôle fixé entre deux tronçons du tuyau d’échappement. Son rôle est de ralentir les gaz brûlés et de les obliger à se détendre (à perdre de leur pression) avant d’arriver en contact avec l’air atmosphérique et de réduire ainsi les déflagrations causées par la brusque expansion des gaz.

Pour ce faire, des chicanes de tôle (ou autres artifices) sont disposées à l’intérieur du silencieux obligeant les gaz à ralentir. Le silencieux ne doit cependant pas s’opposer à l’écoulement des gaz. Sur certains véhicules il existe à la sortie du moteur un pot de pré-détente dans lequel les gaz perdent une partie de leur pression.

Les carters

Le carter inférieur (ou carter d’huile)

C’est un bac de tôle ou d’alliage léger fixé sous le bloc moteur et formant avec la partie évasée de celui- ci le carter du vilebrequin. Il protège l’intérieur du moteur et sert de réservoir pour l’huile de graissage de celui-ci. Afin d’obtenir un meilleur refroidissement de cette huile, il est utilisé des carters en alliage léger portant parfois des ailettes de refroidissement. Le carter d’huile a, en général, une profondeur plus grande à son extrémité arrière. En raison de l’inclinaison du moteur, l’huile s’accumule dans la partie la plus profonde où plonge la pompe huile.

Au fond de cette partie se trouve l’orifice de vidange fermé par un bouchon fileté. Le carter communique avec l’atmosphère par un orifice pratiqué dans le carter supérieur du vilebrequin. Cet orifice appelé reniflard empêche toute surpression à l’intérieur du carter.
L’étanchéité est assurée par un joint de liège.

Le carter de distribution

Le carter de distribution abrite le système d'entraînement de l’arbre à cames (pignons ou pignons et chaine). Il se fixe l’avant du bloc et peut comporter un regard pour la vérification du système d'entraînement de l’arbre à cames. Il est échancré pour le passage de l’extrémité avant du vilebrequin. Cette échancrure est entourée généralement d’un déflecteur.

Cache-soupapes

C’est une plaque de tôle nervurée qui s’applique pour la fermer sur la cavité du bloc où sont logées les tiges de soupapes. Le cache-soupape est fixé en général par deux ou trois vis centrales, ce qui permet un démontage aisé. L’étanchéité est assurée par un joint de liège.

Moteurs chemisés

Dans ce type de bloc moteur, les cylindres sont usinés dans la fonte du bloc. Mais sur certains autres types de moteurs, le bloc est dit chemisé, c’est-à-dire que la paroi des cylindres est constituée non plus par la fonte du bloc, mais par un fourreau rapporté appelé chemise.

Il existe deux types de chemises

- Les chemises sèches

- Les chemises humides ou noyées.

Chemise sèche

Une telle chemise est constituée par un fourreau de fonte ou d’acier dont l’épaisseur est de l’ordre de 1 à 2 millimètres. Elle est enfoncée à la presse dans le cylindre. Elle double ainsi la paroi de fonte de celui-ci et n’est pas baignée par conséquent par l’eau de refroidissement, d’où le nom de chemise sèche.

Chemise humide ou noyée

Ce type de chemise consiste en un fourreau de fonte d’épaisseur plus forte que dans le cas précédent et qui constitue à lui seul la paroi du cylindre. Une telle chemise est donc baignée par l’eau de refroidissement, d’où le nom de chemise humide.

L’intérieur du bloc présente est une vaste cavité dont la paroi inférieure est percée d’autant d’orifices qu’il y a de cylindres et dans lesquels s’engagent les extrémités inférieures des chemises.

Le joint de culasse, comprimé lui aussi, empêche l’eau de passer à l’intérieur des cylindres.

Les chemises humides ne peuvent être évidemment mises en place que sur un bloc agencé pour les recevoir. Elles présentent un très grand avantage au niveau de la remise en état du moteur, puisqu’il suffit de les remplacer par des chemises neuves lorsqu’elles sont usées. L’extraction des chemises usées et la mise en place des chemises ne nécessitent aucun usinage.

Merci à Alexandre Degrandcourt pour cet article ! 

Crédits photos : Document Peugeot, Metal Blog