composants du groupe volant moteur du vilebrequin
Premièrement, le vilebrequin
Le vilebrequin est l'une des pièces les plus importantes du moteur ; sa fonction est de transmettre la pression des gaz provenant du groupe piston-bielle au couple du vilebrequin et à la sortie externe. De plus, le vilebrequin est également utilisé pour entraîner le mécanisme de soupapes du moteur et d'autres dispositifs auxiliaires (tels que les générateurs, les ventilateurs, les pompes à eau, les pompes de direction assistée, le mécanisme d'arbre d'équilibrage, etc.).
Groupe volant moteur du vilebrequin : 1- poulie ; 2- roue dentée de la courroie de distribution du vilebrequin ; 3- pignon du vilebrequin ; 4- vilebrequin ; 5- palier principal du vilebrequin (supérieur) ; 6- volant moteur ; 7- générateur de signal du capteur de vitesse ; 8, 11- patin de butée ; 9- palier principal du vilebrequin (inférieur) ; 10- couvercle du palier principal du vilebrequin.
En fonctionnement, le vilebrequin doit résister aux variations périodiques de pression des gaz, aux forces d'inertie et centrifuges, ainsi qu'au couple et au moment de flexion induits par le mouvement alternatif à haute vitesse. Sensible aux déformations par flexion et torsion, le vilebrequin doit présenter une résistance et une rigidité suffisantes, une bonne résistance à l'usure et un équilibrage optimal. Généralement fabriqué en acier allié à teneur moyenne en carbone, le vilebrequin subit un traitement de surface des tourillons par trempe haute fréquence ou nitruration. Le vilebrequin du moteur Shanghai Santana est forgé à chaud en acier à teneur moyenne en carbone de haute qualité. Les moteurs Audi JW et Yuchai YC6105QC, quant à eux, sont fabriqués en fonte ductile aux terres rares, un matériau économique, à haute résistance et offrant une bonne résistance à l'usure.
1. Structure du vilebrequin
Le vilebrequin se compose généralement d'une tête, d'un palier principal, d'une manivelle, d'un contrepoids, d'un tourillon de bielle et d'une tête. Une manivelle est constituée d'un tourillon de bielle et de ses paliers principaux gauche et droit. Le nombre de manivelles d'un vilebrequin dépend du nombre et de la disposition des cylindres. Un moteur monocylindre ne possède qu'une seule manivelle ; le nombre de manivelles d'un moteur en ligne est égal au nombre de cylindres ; le nombre de manivelles d'un moteur en V est égal à la moitié du nombre de cylindres. La tête du vilebrequin est équipée d'une poulie, d'un pignon de distribution, etc., qui entraînent la pompe à eau et la distribution. Le palier principal du vilebrequin est installé dans le logement du palier principal du bloc-cylindres et sert de support au vilebrequin. Le tourillon de bielle permet de fixer la bielle, et la manivelle relie le palier principal au tourillon de bielle. Afin de compenser la force centrifuge lors de la rotation du vilebrequin, un bloc d'équilibrage est prévu sur celui-ci. Une bride de liaison est prévue à l'extrémité arrière du vilebrequin pour fixer le volant moteur à celui-ci par des boulons. Pour lubrifier le tourillon de bielle, un canal de lubrification est percé du tourillon principal au tourillon de bielle. Le vilebrequin monobloc est de conception simple, léger et fiable ; il utilise généralement des paliers lisses et est largement répandu dans les moteurs de moyenne et petite cylindrée.
2. Principe de conception du vilebrequin
La forme du vilebrequin et la position relative de chaque maneton dépendent principalement du nombre de cylindres, de leur disposition et de leur ordre de fonctionnement. Lors de la conception de l'ordre de fonctionnement du moteur, il convient de respecter autant que possible les règles suivantes :
Écartez au maximum les deux cylindres fonctionnant en continu afin de réduire la charge sur le palier principal et d'éviter l'ouverture simultanée de deux soupapes reliées lors de l'admission, phénomène qui affecte l'efficacité de la suralimentation du moteur.
(1) L'angle d'intervalle de fonctionnement de chaque cylindre doit être identique pour assurer le bon fonctionnement du moteur. Chaque cylindre doit fonctionner une fois dans l'angle de vilebrequin correspondant à un cycle complet. Pour un moteur à quatre temps comportant i cylindres, l'angle d'intervalle de fonctionnement est de 720°/i. Autrement dit, tous les 720°/i de l'angle de vilebrequin, un cylindre doit fonctionner pour garantir le bon fonctionnement du moteur.
(2) S'il s'agit d'un moteur de type V, les colonnes de cylindres gauche et droite doivent fonctionner en alternance.
3. Agencement du vilebrequin et ordre de fonctionnement des moteurs multicylindres courants
Disposition du vilebrequin et des manivelles d'un moteur quatre temps en ligne. L'angle d'ouverture du vilebrequin est de 720°/4 = 180°. Les quatre manivelles sont coplanaires et l'ordre d'allumage est 1-3-4-2 ou 1-2-4-3. Le dispositif de butée utilisé comprend généralement une butée semi-circulaire simple face avec revêtement antifriction, un palier principal de vilebrequin à bride et une bague de butée circulaire. Cette butée se présente sous trois formes. La butée est une demi-anneau en tôle d'acier avec revêtement antifriction extérieur, installée dans une gorge du carter ou du couvercle du palier principal. Pour empêcher sa rotation, une protubérance bloque la butée dans la gorge. Certaines butées sont composées de quatre éléments formant deux butées circulaires positives, d'autres de deux. La face avec revêtement antifriction doit être orientée vers le vilebrequin.
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