je met la pour se qui comme moi ne connaisse pas tous désoler si les photos ne sont pas toujours top
fonctionnement d un moteur 4 temps
LE PRINCIPE DE BASSE EST SIMPLE
ces quatres shémas vous résument de façon simple le fonctionnement du moteur thermique 4temps,
plus connu sous le nom de cycle de combustion d Otto ( du nom de son inventeur)
il est important de passer quelques minutes à bien intégrer ce principe de fonctionnement en 4 etapes,
qui conditionnera de maniere importante la compréhension de tous axes de la préparation moteur
abordés par la suite.
la forme du ciel de piston joue un role sur le rapport volumétrique.ici,trois pistons différents
qui donnent trois volumes de chambre différents.
donc trois rapports volumétriques différents pour la meme culasse
D une manière générale,il faut retenir que les avantages d un moteur thermique 4 temps se résument à
-un très bon remplissage à tous les règimes
-faible sensibilité aux pertes de pression
tandis que les défauts majeurs par rapport à une motorisation 2 temps(inexistante en automobile,depuis
la disparition officielle de la trabant,qui exploitait de toute maniére le principe de 2 temps selon des
critères totalemet obsolètes)résident dans
-une commande des soupapes extremement complexe
-l utilisation d un seul temps moteur pour deux tours complets de vilbrequin
-un poids élevé
fonctionnement d un moteur 4 temps
en fait,pour etre tout à fait précis,il faut savoir que le fonctionnement réel d un moteur 4 temps actuel est
beaucoup plus complexe que ne laissent croire ces 4 shémas.Pour prendre un exemple,nous supposons
ici que les soupapes s ouvrent et se ferment exactement lorsque le piston se trouve au PMH ou au PMB
(point mort haut,et point mort bas),il apparait que dans la pratique,ce timing n est pas exactement
respecté.en fait,les soupapes s ouvrent avant et se ferment un peu après le PMH et le PMB,selon
un retard et une avance déterminée par le profil de came.l intéret de ces décalages réside dans
l utilisation des phénomènes d inertie de la colonne gazeus en mouvement,et des retours d ondes
de pression
(notions qui seront développées un peu plus loin).Cet "un peu avant/un peu après"est donc déterminé
par la distribution.et plus précisément encore par l arbre à cames(ou les arbres à cames).tout ceci pour
souligner que le moteur thermique 4 temps,bien qu il ne représente à priori qu un assemblage plus ou moins
complexe de pièces mécanique,est une machinerie aux caractéristiques nombreuses et au fonctionnement
complexe,qui touche à des domaines,aussi pointus que la dynamique des fluides ou la mécanique
ondulatoire...
CYLINDREE,ALESAGE ET COURSE
alésage
c est le diamètre de cylindre.lorsque certains préparateur vous proposent un"realésage" de votre
moteur.il s agit en fait d augmenter le diamètre de chaque cylindre du moteur
on a de ce fait la possibilité d adapter des piston plus gros,et le volume de la chambre de conbustion
augmentant,on peut injester plus d essence,donc obtenir plus de puissance
course
c est la distance que parcourt l axe de piston lorsque celui-ci passe de PMB au PMH.
c est également deux fois la distance entre l axe d un manetons et l axe de vilbrequin(logiquement
appelée demi-course)
certains préparateurs choisissent plutot que d augmenter l alésage de jouer sur la course,et
préparent leurs moteurs en utilisant des vilebrequins sur mesure,caractérisés par des bras de
manetons plus longs que ceux d origine.
de fait,la course augmentant,la cylindrée augmente également,et l ont peut injecter plus d essence
pour former la charge,et obtenir plus de puissance.Mais cette opération est complexe et nécessite
souventbeaucoup d adaptation(pour que le piston ne touche pas les soupapes au PMH)
le rapport entre l alésage et la course d un moteur joue un grand role dans son comportement
il faut retenir que
-:si A inferieur a C:le couple prédomine sur la puissance,mais le regime maxi
sera plus faible.le moteur sera dit"longue course"et le bloc sera haut mais compact.c est le cas
des moteurs de tourisme qui privilégient l agrément aux performances pures.
-si: A plus grand que C:la puissance prédomine sur le couple et le régime maxi peut etre élevé.le moteur
sera dit"supercarré,le bloc sera trapu mais long et large.c est le cas des moteurs sportifs et de compétition
qui privilégient la puissance disponible sur une faible plage et à haut régime.
A:alésage en mn
C:course en mn
cylindrée
c est le volume utile d un cylindre(on parle alors de cylindrée unitaire).exprimé en fonction de l alésage
et de la couse.pour obtenir la cylindrée totale,on multiplie simplement la valeur de cylindrée unitaire
par le nombre de cylindres.la cylindrée totale s exprime généralement en litres,en cm3,ou encore en"cc"
(pour cubic inches) sur les voitures américaines.
les cylindrées des moteurs actueles s étalent d à peine plus de 500cm3(soit 1/2 litres)à près de
8 litres pour la fabuleuse CHYSLER VIPER,capable d atteindre 200km/h en 5ieme en ne dépassant pas les
2500tr/mn.d une manière générale,il faut savoir que plus un moteur sera"gros"plus les pièces en
mouvement qui l équipent seront lourdes,donc les phénomènes inertiels importants.
en conséquence,on constate qu au delà d une cylindrée"limite"il devient problématique de chercher à
atteindre de hauts régimes,et l on optimise alors la plage de disponibilité du couple
RAPPORT VOLUMETRIQUE ET PME
la forme du ciel de piston joue un role sur le rapport volumétrique.
ici trois pistons différent qui donnent trois volumes de chambre différents donc trois rapports
volumétriques différents pour la meme culasse
influence sur le moteur
le rapport volumétrique,ou taux de compression,désigne le rapport entre le volume de chambre de
combustion lorsque le piston est au PMB dans le cylindre et le volume de la chambre de combustion
en phase dexplosion,cylindre en position PMH.
ce rapport s exprime généralement de la manière suivante:on parle d un taux de compression de x:1
qui signifie que l air présent à pression ambiante dans le cylindre en phase d admission est compressé
x fois par la remontée du piston pour la phase d explosion.
le taux de compression a une influencecapitale sur le fonctionnement du moteur,car à volume
de chambre égal,un moteur atmosphérique à taux de compression élevé admettra plus d air
donc une charge plus importante,qu un moteur à faible taux de compression,et développera
potentiellement plus de puissance.
DES LIMITES PHYSIQUES INFRANCHISSABLES
de nombreux paramètres empechent cependant de relever le taux de compression au-delà
de certaines limites:
la température:selon la relation bien connue des amateurs de physique qui lie entre autres la
température,la pression et le volume d un gaz,plus le taux de compression sera élevé,plus
les températures régnant dans la chambre de combustion seront importantes.
la pollution:
parallèlement à l élévation de température,un taux de compression élevé pénalise l extension
de front de flamme dans la chambre lors de lexplosion,ce qui a pour effet d augmenter sensiblement
la production de gaz imbrules nocifs(oxide d azote notamment)
la resistance mécanique:
à pression élevée,contraintes mécaniques élevées.
au-delà d un certain taux de compression,les alliages aluminium des moteurs actuels peuvent avouer leurs
limites et présenter des problèmes de fiabilité.nombre de casses observées sur des moteurs de
compétition poussés en attestent
le taux de compression d une voiture actuelle se situe généralement entre 8.5 et 12.1 pour un moteur
atmosphérique,entre 7et10 pour un moteur suralimenté,et entre18 et 25 pour un diesel.
ces disparités tiennent d une part au carburant(et à ses caractéristique de détonation)et d autre
part à la pression à laqulle les gaz pénètrnt dans la chambre de combustion(plus élevée que la normale dans
le cas d un moteur suralimenté)
TAUX DE COMPESSION
T=(V+v)/v
V:volume du cylindre,piston en position PMB
v:volume de la chambre de combustion(piston au PMH)
ce graphique illustre les différentes courbes de puissance et de onsommation spécifiques obtenues
par le meme moteur avec trois rapports volumétriques différents
la pme qu'est-ce que c'est
la pme,ou puissance moyenne effective,permet d exprimer la valeur de pression moyenne des gaz
au cours de la phase d explosion/detente(qui dans la pratique,varie de facon continue).
sans rentrer dans les details théoriques complexes,il faut savoir que la PME fait partie
des valeurs fondamentales prises en compte par les spécialistes
pour la conception d un programme de préparation moteur.
la PME du moteur est en effet directement liée a la pression maximale générée par l explosion.
sa valeur sera donc fonction du rapport volumétrique,au taux de remplissage,et à la durée
de la combustion,entre autress facteurs...
PME et couple
C=(PME.N)/(400.p)
PME en bar
C:couple,en daN.m
N:cylindrée,en cm3
PUISSANCE,COUPLE ET AUTRES COTES
puissance et couple
la puissance réelle est àdistinguer de la puissance fiscale,obtenue après passage
au banc du véhicule selon un cahier des charges très précis défini par le service des minesdu pays concerné.
par ailleurs et à titre d anecdote,il faut savoir que les indications de puissance des moteurs sont
souvent difficilement comparables d un pays à l autre,notamment les états-unis et la france
par exemple(compter une surestimation de 10à25% pour une donnée de puissance américaine
par rapport à notre échelle de mesure
les courbes ci-contre représentent les valeurs de puissance et de couple exprimées en fonction
du régime pour un moteur bmw 318is et la version K21.4 concue par Racings Dynamics(ci-dessous)
puissance réelle et couple moteur
P=2.p.C.N
P:puissance en ch
C:couple moteur en N.m
N:régime moteur en tr/mn
puissance réelle et puissance DIN
PR=pd/0.7355
PR:puissance réelle en chevaux
PD:puissance DIN en kW
rapport basés sur la puissance
le rapport poids/puissance se calcule en divisant le poids de la voiture en ordre de marche par la puissance
maximale délivrée par le moteur.
plus le rapport poids/puissance est grand,plus les valeurs d accélération et de reprise du véhicule
sont faibles.
le rapport poids/puissance le plus montrueux atteint à ce jour par une voiture de serie est detenu par
la MAC LAREN f1,donné pour 650 chevaux et 1000 kilos(faites le calcul par rapport aux 50 chevaux et
900 kilos d une renault twingo)
la puissance spécifique représente la puissance au litre d un moteur,et s obtient en divisant la puissance
maximale par la cylindrée en litres.les meilleurs moteur atmosphériques actuels approchent les
100ch/l(120 ch/l constituant,la limite possible sur un moteur destiné à un usage routier)
tandis que certains blocs suralimentés fleurtent avec les 150 ch/l
(qui peuvent monter au-delà des 210 ch/l sur les moteurs réservés à la compétition).
dessins ci dessus du plus gros moteur de série au monde:le v10 atmosphérique de 8 litres de cylindrée(7990 cm3 exactement)
qui équipe les CHRYLERS viperrt/10 et gts
ordre d allumage
dans un compartiment multicylindres,tous les pistons n occupent pas la meme position
dans le cylindre en meme temps.
pour répartir les explosions de façon régulière à chaque tour complet de vilbrequin,ont place
les manetons les uns par rapport aux autres de façon régulière(répartition équiangulaire).
par ailleurs,on définit également de façon cohérente l ordre suivant lequel les différents
cylindres entrent en phase de détente (ou explosion).
sur un 4 cylindres de gauche à droite, l ordre d allumage est 1-3-4-2
CULASSE ET CYLINDRE
qu'est-ce qu un cylindre ?
les cylindres sont usinés ou rapportés dans le carter inférieur du moteur,qui représente littéralement
le corps du moteur.
ils doivent remplir des fonctions très différentes.
-dissiper dans l air ou dans l eau la chaleur engendrée par l explosion du mélange,tandis que leur partie interne
(la chemise) doit etre conçue pour résister à la haute pression des gaz en circulation dans le moteur
et assurer le guidage du piston en mouvement alternatif.
littéralement et pour simplifier a l extreme, le cylindre est le tube à l intérieur duquel coulisse le piston.
les cylindres sont disposés dans le carter moteur.
ils peuvent etre directement usinés (comme si dessus) ou rapportés et emmenchés dans le carter.
qu'est-ce qu une culasse
la cullase représente la pièce de structure complémentaire au carter inférieur,contenant les cylindres,
et reçoit quand à elle le système de distribution et les toits des chambre de combustion.
sa forme peut varier de manière importante suivant les moteur,notamment en ce qui concerne la ou les zones
de Squish(expliqué plus loin).
la culasse est une pièce de fonderie très complexe,car elle comprend les alésages pour les soupapes
les filetages pour la bougie,les supports de la rampe d injecteur et les canaux de circulation du
liquide de refroidissement.
pourquoi plusieurs cylindres ?
alors qu'en moto on trouve des moteurs à un seul cylindre,on constate que sur les voitures actuelles,
le nombre minimun de cylindre est de 4,et certains blocs affichent jusqu à 12 cylindres
(voir 16 pour le moteur prototype de Can-Am conçu par porche il y a déja 15 ans.)
ou la Cizeta Moroder, apparue en 1991 et vendue à seulement 13 exemplaires dans le monde.
Cette super-sportive avait la particularité d’être propulsée par une motorisation V16 de 6,0L et
concurrençait directement les Lamborghini à l’époque.
cette segmentation de la cylinfrée trouve sont explication dans l'anlyse des contraintes du moteur thermique 4 temps,
liées entre autres paramètres aux frottements et à l inertie des piéces,donc a leurs poids.
en multipliant le nombre de cylindres,on diminue les poids unitaires de certaines pièces de l équipge mobile
(piston et bielle notamment) et leur resistance mécanique à l accélération devient alors supérieur,ce qui
permet de faire fonctionner le moteur à des régimes élevés.
Toutefois,la multiplication du nombre de pièces en mouvement entraine des pertes par frottement de plus en plus
importante,sans compter les problèmes de températures qui en découlent(plus de frottement=plus d'échauffement)
un compromis reste donc à trouver,qui depend de bien d autres paramères encore...
apres une imposante domination du v12,puis l'étonnant volte-face des ingénieurs en faveur du v8
victorieux à plusieurs reprises,c'est semble-t-il le v10 qui représenterait le compromis le plus efficace
en matière de nombre de cylindres,en attendant que de nouveaux matériaux permettent peut-etre de
revenir au v12,ou de redescendre vers le v6,voire le 4 cylindres...
d une maniere générale on considère que plus un moteur comporte de cylindres,plus il sera considéré comme"noble"
du fait de sa complexité mécanique croissante avec le nombre de cylindres,mais aussi de son agrément d'utilisation.
car multiplier le nombre de cylindres c'est aussi mutiplier le nombre d'explosions par tour de vilbrequin,donc
l'agrément d utilisation(moins de vibrations,moins d'inertie et une courbe de puissance plus linéaire.
6enligne donc "noble"du fait de sa complexité des posts croissante avec le nombre de membres,mais aussi de son agrément d'utilisation.car multiplier le nombre de membres c'est aussi mutiplier le nombre de posts ,donc
l'agrément d utilisation(moins de galeres avec nos cheres bm,moins de pertes de temps et des forums de puissance plus linéaire.)
les différentes dispositions des cylindres
les termes v6,v8,,6ou4 en ligne,flat 4 ou 6 se rapportent au npmbre de cylindes du moteur et à leur configuration.
Le shéma vous permettra d identifier la majorité des moteur de la production actuelle du flat 4 de coccinelle,
au vr6 de la golf,en passant par le 6 enligne
bmw,le v6 et le flat 6 ( ex porche 911).Retenez enfin que dans le cas des moterus en v, l angle formé par les deux rangées de cylindres a une importance capitale
sur les caractéristique du moteur et sur sa taille( d'où l idée du vr6 de volkswagen,VR signifiant
'Versetzer ReihenSechszylinder' ce qui donne en français:6 cylindres en quinconce,c' est a dire un bloc 6 cylindres
beaucoup plus compact qu'un v6 classique.
PISTON
piston de moteur porche bi-turbo 3.6l. remarquez les bossages sur le ciel de piston et le traitement
molybdène graphite sur la jupe
DEFINITION
le piston est la pièce de l'équipage mobile qui permet l'échange d'énergie entre les gaz et l'embiellage,
lors de la phase de détente du cycle moteur.
le jeu de fonctionnement entre le piston et le cylindre dans lequel il coulisse ne doit pas générer de fuites
de gaz ou de remontées d huile,et nécessite donc l emploi de disposotifs d étanchéité incorporés au piston
-les segmets.
Lors de la phase de détente,le piston constitue l'une des parois de la chambre de combustion.
CONSTRUCTION
Initialement réalisé en fonte,le piston est aujourd'hui généralement constitué d'un alliage d'aluminium,
et de cuivre,et de nickel et de silicium,plus légers et résistants.
Ces différents composants permettent de réduire sensiblement le coefficient de dilatation de l aluminium.
En outre, l'alliage est plus léger et plus robuste.Parfois meme un alliage de magnésium est utilisé pour
certains modèles de compétition.
La pièce est obtenue
SOIT par moulage(fonderie en coquille généralement),
technique éprouvée,et moins couteuse qu un emboutissage,
mais qui donne un piston moins robuste.
SOIT par forgeage,le piston étant obtenu par emboutissage à chaud.
cette technique plus complexe à mettre en oeuvre,permet d'obtenir une pièce qui au niveau moléculaire,
présente un aspect fibreux(les cristaux d'aluminium, sont orientés de façon moins chaotique que dans le cas d'une pièce moulée)
gage de caractéristiques mécanique,très élevées.
Après ces opérations,le piston est retouché:
au niveau de la jupe,par usinage diamant,afin d'obtenir un état de surface propice au maintien d'un film d'huile
au niveau du ciel par fraisage,pour pratiquer des encoches permettant,pour un rapport volumétrique élevé de
conserver une loi de levée des soupapes efficace(elles peuvent s'ouvrir meme si le piston est en bout de course
de cylindre sans le toucher pour autant.
Au niveau de son axe,l'alésage étant obtenu par perçage calibré.
TETE DE PISTON
La tet de piston est la partie haute du piston qui comrend les segments,dont le role est d'assurer l'étanchéité entre
le cylindre et la zone ou se produit l explosion.
De trois segments(racleur,1er pare-feu,2éme pare-feu),on passe aujourd'hui parfois a 2,avec une tete de piston
reduite à sa plus simple expression sur certains modèles destinés à des moteurs de competition.
CIEL DE PISTON
La partie supérieur du piston, en communication directe avec l explosion,est appelée le ciel de piston.
Traditionnellement plane sur les moteurs 2 temps,cette zone est trés travaillée pour les 4 temps du fait
de la distribution(soupapes).
Avant l'apparition de dispositifs à 4 soupapes par cylindre,il fallait concevoir une chambre de combustion en toit,
permettant le montage de soupapes inclinées de plus grand diamètre.Mais cela entrainait le montage de piston
au ciel très bombé,donc lourd.
Cette tendance a disparu et l'on s'achemine actuellement de plus en plus vers des ciels de piston
plats,avec fraisages pour les soupapes .
JUPE DE PISTON ET AXE DE PISTON
JUPE DE PISTON
Le metal qui constitue le piston se dilatant plus que celui composant le cylindre,il convient d'etudier très
soigneusement le jeu entre la jupe et le cylindre.
Un piston ajusté pour le fonctionnement a froid serrerait a chaud,et inversement,un piston ajusté a chaud
serait trop petit a froid et claquerait dans le cylindre.
pour résoudre ces problèmes,différentes techniques ont été utilisées,comme une fente hélicoidale le long
de la jupe(permettant la dilatation),mais actuellement grace aux simulations par ordinateur(CAO) et à la qualité
des matériaux et usinages,on parvient à reduire la jupe à sa plus simple expression:
Deux portions sur un axe perpendiculaire a celui du cylindre .
AXE DE PISTON
le dessin des portées de l'axe de piston est primordial puisque viennent s'y concentrer
une grande partie des stress mécaniques.
Sur les moteurs modernes,on procède à un usinage particulier sur l'alésage qui doit recevoir l'axe:
il et rendu légèrement conique,afin qu'avec les effets de dilatation a chaud,l 'alésage retrouve une forme parfaitement cylindrique.
Pour assurer une lubrification,optimale,divers conduits sont pratiqués qui communiquent avec l axe.
Du fait des contraintes mécaniques auxquelles ils sont soumis(vitesse linéaire dans le cylindre),la plupart des axes
sont montés flottants(avec jeu dans le piston et dans la bielle)et maintenus par des circlips.
CARACTERISTIQUE D UN PISTON HAUTES PERFOMANCES
les trois principaux critères qui différencient un piston haut de gamme d'un piston de qualité moyenne sont la resistance
mécanique,le poids,et le potentiel de frottement.
A poids égal un piston forgé sera plus solide qu un piston moulé,il acceptera donc plus de contraintes d'accélération
et supportera des régimes plus élevés.
Dans un meme ordre d idée,à résistance mécanique égale,un piston forgé pourra etre plus lèger,offrira moins d'inertie en
mouvement,donc une meilleure résistance en accélération.
Quand à la résistance aux frottements,elle s'obtient par la combinaison de plusieur facteur,notamment l'etat de surface
du piston et la longueur de sa jupe.
Pour traiter correctement un piston(par effet thermique,chimique ou usinage de grande précision ),celui-ci
doit présenter un état de surface irréprochable,ce qui impose l'utilisation d'un alliage de base de grande qualité.
Par ailleurs,un seul piston présentant des caractéristique mécaniques( rigidité notamment)
très élevées pourra présenter une jupe réduite sans perdre sa precision de guidages dans le cylindre.
le forgeage s'impose donc pour tous les pistons utilisés dans le cadre d une préparation moteur.
BIELLE
QU EST-CE QU UNE BIELLE?
La biell est une pièce de l équipage mobile qui permet l'echange d'énergie mécanique entre le pistons,animé
d'un mouvement rectiligne alternatif et le vilbrequin,doté d un mouvement rotatif
CONSTRUCTION
Etant donné l'importance des contraintes mécaniques(flexion/étirement) auxquelles elle est soumise,la bielle
doit etre composée d un materiau résistant à la fatigue.
On utilise généralement un acier demi-dur au chrome-nickel(ou également fonte à graphite shéroidal ou fonte
malléable avec ferrite) et la pièce est ébauchée par matriçage,puis usinée.
certains alliages spéciaux comme le duralumin(Une faible quantité de cuivre et de manganèse ajoutés à de l'aluminium en fusion donnent du duralumin)et encore plus rare le,titane,sont également utilisés,mais leur usage est réservé a la compétition
en raison de leur cout et des problèmes de dimensionnement(qui exigent des simulations numérique très lourdes)
Ce type de bielle peut etre obtenu par forgeage ou directement usiné dans la masse.
il existe deux types de bielles,suivant le vilbrequin employé
-la bielle monobloc,qui impose l'utilisation d'un vilbrequin assemblé.plus légère(pas de visserie)
et permettant l emploi de roulements à rouleaux pour la liason bielle-vilbrequin,ce type de bielle tend
cependant à etre supplanté par la bielle deux-parties.
-la bielle assemblée,initialement moins solide et fiable que la bielle monobloc.
les contraintes de ce type de bielle sont aujourd'hui maitrisés et grace à des techniques de casse spécifiques
(la bielle est conçue monobloc,puis cassée en deux pour etre boulonnée),leurs caractéristiques
(équilibrage dynamique,poids)sont identiques à celles des monoblocs,avec l'avantage qu'elles permettent
l'emploi d un vilbrequin assemblé(mais nécessitent des coussinets au lieu de roulements).
les preparateurs capables de développer leurs propres bielles sont rares
la conception de cet élément est extrement complexe et fait appel à de multiples paramètres,
comme la résistance des matériaux.
Pour obtenir un assemblage parfait sur une bielle démontable,BMW a dévellopè un procédé de casse
d'une bielle moulée,sans rectification des surfaces de contacts.
CONTRAINTES MECANIQUE
les bielles font partie,avec le vilbrequin et les pistons,des organes les plus sollicités par le moteur.
A chaque explosion,une bielle reçoit en effet des efforts de compression de plus de 5 tonnes,avec une pression
maximale dans la chambre de 90 bars.contraintes auxquelles il faut ajouter les forces d inertie
(qui dépasse la tonne sur certains pistons).
D'ou la nécessité d utiliser des matériaux à hautes caractéristiques mécaniques et un dessin au profil
trés etudié(en I ou en H).
Un parametre fondamental dans le comportement du moteur est le rapport longueur de bielle/longueur du
bras de maneton.Un compromis est à définir entre une bielle longue,qui limite les frottement du piston contre
le cylindre,mais lourde(donc qui limite les tours moteur)
et une bielle courte,plus robuste et légère mais qui engendre une force de pression latérale piston contre
cylindre importante.
PIED DE BIELLE
le pied est fermé,car l axe peut le traverser de part en part .
Contrairement à l'axe de tete l'articulation du piston sur l'axe de pied ne dépasse pas les 45° au total,
c est pourquoi son dimmensionnement est inférieur à celui de l'axe de pied.
TETE DE BIELLE
la tete est généralement en deux parties,l une solidaire du corps,l'autre,appelée"chapeau de bielle",
est boulonnée sur la première et enserre le maneton du vilbrequin.
l articulation vilbrequin/bielle atteignant les 360°,les surfaces de contact doivent etre soignées
ont utilise ainsi
-soit des coussinets démontables(remplacement aisé) en bronze phosphoreux(cuivre,étain,antimoine),
ou en acier revetu de métal rose(cuivre,plomb,étain)
-soit une garniture de métal antifriction,ou régule(alliage de plomb,étain,antimoine,cuivre fondu à 400°)
qui protège le vilbrequin.le régule est également appliqué sur la tete de bielle après étamage,ou des coussinets
en bronze ou acier étamé.
-soit(cas de bielles monoblocs)un roulement à aiguilles qui substitue le frottement
de glissement au frottement de roulement.
Comparaison entre une bielle de serie,obtenue par moulage(à droite) et une bielle haut de gamme usinée dans la masse
(en l'occurence dans du titane).
l'equilibrage,la resistance aérodynamique et surtout la resistance mécanique(au flambage et à la l'ètirement)
sont évidement bien supérieur pour la pièce de gauche.
CORPS DE BIELLE
Le corps de bielle est la partie oblongue qui lie logiquement le pied et la tete.
Cette partie doit résister au flambage et comporte donc souvent un profil en I,en H ou en double T
(cas de bielles titane usinées dans la masse).
Actuellement et surtout sur les moteurs deux temps,on étudie soigneusement l'influence aérodynamique du dessin
de corps de bielle,surtout dans sa partie tete,car à haut régime(+ de 10 000 tours)
la bielle en mouvement engendre d'importants deplacements d air.
CARACTERISTIQUES D UNE BIELLE HAUTES PERFORMANCES
ensemble bielle-piston caractéristique d'un moteur sportif:bielle surdimensionnée,piston extremement compact,
avec des jupes réduites à leur plus simple expression et rapport alésage/longueur de bielle qui caractérise un moteur
capable de hauts régimes.
les principaux critères qui différencient une bielle haut de gamme d'une bielle de qualité moyenne sont la
résistance mécanique,le poids,l'équilibrage,la résistance aérodynamiqueet,dans le cas des bielles
assemblées,la précision d'ajustement.
La reduction du poids à resistance mécanique égale s'obtient généralement par l'emploi de matériaux de très haut niveaux,
comme le titane,hors de prix mais très performants(poids pratiquement réduit de mointié pour une
résistance mécanique égale).
L extreme rigidité du titane permet difficilement de le travailler en forgeage,aussi rencontres-t-on généralement
des bielles directement usinées dans la masse.
Mais si les couts ne sont pas limités,le top en la matiere reste la bielle en alliage de titane forgé.
Dans le cas des bielles assemblées,l'ajustement entre chapeau et tete de bielle est primordial.
BMW se démarque à ce niveau en ayant breveté un principe original qui garantit
un jeu parfaitement nul entre les deux parties d'une bielle assemblée:le principe consiste à partir d'une
bielle moulée monobloc,qui sera ensuite usinée puis taraudée avant d etre littéralement cassée en deux
De fait,les deux parties se "recolleront"parfaitement lors du réassemblage ultérieur...
l aérodynamique enfin joue un grand role au niveau d'une bielle qui se trouve en mouvement perpétuel
dans le moteur et provoque d'importants remous d air à hauts régimes.
C'est pourquoi l'etat de surface de la pièce joue un role important(les préparateur prennent généralement
soin de polir les bielles),mais surtout son profil,qui doit etre déterminé avec précision,pour répondre au compromis
rigidité/faible résistance aérodynamique.
la plupart des préparateur de haut niveau utilisent généralement des pièces en titane usinées dans la masse
realisées sur mesure par un atelier de mécanique de haute précision.
..
..