De quel matériau est constitué le bloc moteur ? Matériaux pour fabriquer le bloc-cylindres. Raccordement par boulon de culasse

Ce sont les pièces les plus grandes et les plus lourdes du moteur, fabriquées par moulage et usinage ultérieur. Dans un moteur refroidi par liquide, des passages de liquide de refroidissement sont situés autour des cylindres pour former une chemise d'eau.

Riz. Bloc-cylindres en aluminium d'un moteur V8 avec chemises sèches embouties.

Les cylindres de moteur refroidis par air sont généralement fabriqués séparément et comportent des ailettes pour augmenter la surface de refroidissement.
Le bas du bloc-cylindres est généralement usiné pour insérer les roulements principaux du vilebrequin dans le bloc et pour fixer le carter d'huile. La distance entre les cylindres adjacents est d'une grande importance. L'augmentation de la distance permet d'augmenter la rigidité du bloc et offre la possibilité d'augmenter encore la [[Cylindrée du moteur |cylindrée du moteur]] en augmentant le diamètre des cylindres (le moyen le plus simple d'obtenir des modifications sur des moteurs de différentes puissances). En revanche, cela entraîne une augmentation de l'encombrement du moteur et de son poids. Récemment, certains constructeurs de moteurs automobiles ont produit des blocs-cylindres dans lesquels les cylindres adjacents touchent les parois (appelés blocs siamois). Cette méthode permet d'obtenir une structure assez rigide et de dimensions relativement réduites. La rigidité du bloc-cylindres détermine en grande partie les caractéristiques sonores du moteur.

Riz. Cylindre et piston de moteur à deux temps refroidi par air

Pendant longtemps, le seul matériau utilisé pour fabriquer les blocs-cylindres était la fonte. Ce matériau est peu coûteux, il présente une résistance et une rigidité élevées avec de bonnes propriétés de coulée. De plus, les surfaces internes affûtées des cylindres en fonte présentent d'excellentes propriétés antifriction et une résistance élevée à l'usure. Les inconvénients importants de la fonte sont sa masse importante et sa faible conductivité thermique. Le désir des concepteurs de créer des moteurs plus légers a conduit au développement de modèles de blocs-cylindres en alliages d'aluminium. L'aluminium est nettement inférieur à la fonte en termes de rigidité et de résistance à l'usure, de sorte qu'un bloc en aluminium doit avoir un grand nombre de raidisseurs, et les cylindres sont généralement les mêmes chemises en fonte, qui sont insérées dans le bloc en aluminium pendant le processus d'assemblage, coulées ou enfoncé lors de la fabrication. Si la chemise de cylindre est directement rincée avec du liquide de refroidissement, on parle de "mouillé", Et sinon - "sec". Les chemises humides doivent avoir une étanchéité fiable avec la cavité de refroidissement du bloc-cylindres.

Riz. Bloc-cylindres avec chemise « sèche ». La section montre clairement comment les chemises « sèches » sont insérées dans le bloc-cylindres et les rainures pratiquées dans le fond des pistons qui protègent les soupapes de toucher le piston.

L'utilisation d'un grand nombre de raidisseurs et de chemises en fonte annule largement les avantages de l'utilisation de blocs-cylindres en alliages d'aluminium. L'utilisation de technologies modernes dans la production permet de fabriquer des moteurs légers « en aluminium » dans lesquels le bloc-cylindres n'a pas de chemises en fonte. Dans les surfaces de travail des cylindres en blocs d'aluminium, une teneur accrue en silicium est créée électrolytiquement, puis les cylindres sont chimiquement gravés pour créer un film poreux résistant à l'usure de silicium pur sur la surface de travail des cylindres, qui retient bien le lubrifiant. De plus, particulièrement souvent dans les moteurs à deux temps, une couche de chrome ou d'un alliage silicium-nickel est appliquée sur le cylindre en aluminium ( Nikasil).

Riz. Moteur avec bloc aluminium. Le bloc-cylindres de ce six cylindres compact bicylindre en V à 24 soupapes, conçu pour une installation transversale dans un véhicule, est entièrement réalisé en alliage d'aluminium.

La rigidité d'un bloc-cylindres en aluminium peut être augmentée non seulement en utilisant un grand nombre de raidisseurs, mais également en utilisant des entretoises de type échelle dans le bloc. De telles entretoises reliées au bloc, en plus d'augmenter considérablement la rigidité du bloc lui-même, servent de base solide pour l'installation des roulements principaux du vilebrequin, ce qui augmente sa durabilité. Cette conception de bloc-cylindres est en train de devenir la norme dans la production de moteurs à essence pour les voitures particulières modernes. Dans la production de moteurs diesel, qui nécessitent une rigidité de bloc élevée en raison de charges et de bruit élevés, des blocs-cylindres en fonte sont souvent utilisés.

Riz. Châssis de type échelle en bloc. Les cadres de type échelle remplacent les chapeaux de palier principaux de vilebrequin habituels dans la conception des moteurs à combustion interne modernes, confèrent une grande rigidité au bloc-cylindres et prolongent la durée de vie du vilebrequin.

Tout moteur a une structure complexe dont chaque élément est nécessaire pour effectuer une tâche spécifique. L'un de ces éléments est la culasse.

La culasse est le composant principal de toute voiture ou moto. Le dispositif est nécessaire pour contrôler l'échappement des gaz dans un moteur à combustion interne. De par sa nature, la culasse est un couvercle qui recouvre le bloc lui-même. Le couvre-culasse est en alliages d'aluminium, il peut également être en fonte. En production, la culasse est soumise à un processus de vieillissement artificiel. Le nombre de culasses dépend directement du type de moteur à combustion interne : s'il est en forme de V, une culasse distincte est utilisée pour chaque rangée.

Le fonctionnement de la culasse dépend beaucoup du degré d'étanchéité de la culasse avec le bloc-cylindres. Cela explique le fait que la partie supérieure de cette partie est légèrement plus étroite que la partie inférieure. Le joint est situé entre la culasse et le bloc-cylindres lui-même.

L'installation et la fixation de la culasse s'effectuent à l'aide de broches conçues pour fixer la pièce. Une installation correcte influence grandement le fonctionnement ultérieur de la culasse. Pour chaque véhicule, la notice indique sa propre réglementation. Pour cette raison, vous ne devez pas emprunter un schéma d'installation de tête à une voiture étrangère pour une voiture nationale. N'oubliez pas que les broches ont un certain ordre de serrage et que le couple de serrage requis est indiqué. Pour installer correctement la culasse, un outil spécial est utilisé - une clé dynamométrique.

Lors de l'installation et du serrage de la culasse, vous devez principalement vous fier aux instructions d'installation plutôt qu'à la force physique brute. Si vous serrez trop la culasse, vous risquez d'endommager le joint d'étanchéité, le canal d'huile de la culasse et d'autres composants tout aussi importants de ce système. Par exemple, une culasse peut se fissurer ou changer de taille ; tout le fonctionnement du moteur, et par conséquent du véhicule dans son ensemble, dépend du fonctionnement de cet élément.

Caractéristiques de conception

La conception de la culasse n’est pas aussi simple qu’il y paraît à première vue. Tous les composants de cette partie seront décrits ci-dessous.

Actuellement, tous les éléments de la culasse sont constitués d'alliages d'aluminium, auparavant, la fonte alliée était utilisée dans le même but. Certains véhicules sont encore équipés d'une culasse en fonte. Cela s’explique par le fait que la fonte est la plus adaptée aux températures très élevées ou très basses. Les alliages d'aluminium sont les plus susceptibles de se déformer en raison des changements de température. Les dimensions de la culasse changent pendant le fonctionnement du moteur en raison de l'augmentation de la température.

La culasse est composée des éléments suivants.

• Joint d'étanchéité.
• Mécanisme de distribution de gaz.
• Le boîtier de culasse est l'endroit où se trouvent tous les mécanismes et tuyaux du système de refroidissement, les câbles d'huile et la chambre de combustion.
• Compartiments dans lesquels les bougies d'allumage sont ensuite montées.
• Entraînement du mécanisme de distribution de gaz.
• Chambre de combustion où se déroule le processus de combustion du carburant.
• Il existe également des avions d'atterrissage qui permettent de libérer les gaz traités.

Chacun de ces éléments doit être décrit plus en détail. Les soupapes de culasse sont situées dans la rangée 1, chacune étant inclinée par rapport aux cylindres de vingt degrés. Les voitures de dernière génération peuvent utiliser un principe de conception de culasse légèrement différent, mais en général, tout est à peu près le même.

Il convient de parler plus en détail du joint d'étanchéité, dont la base est en amiante renforcée. La fabrication de cet élément à partir précisément de ce matériau s'explique par les températures élevées lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, et une forte pression est également exercée sur le joint. Un joint en amiante renforcé est capable d'assurer l'étanchéité de tous les canaux et systèmes moteurs.

Si vous démontez la partie avant de cet appareil, vous pouvez voir que l'entraînement du mécanisme de distribution de gaz se trouve ici avec le tendeur de chaîne. Les chambres de combustion sont en contact étroit avec le bloc, c'est pourquoi elles sont traitées mécaniquement. Les volumes des chambres de compression sont légèrement inférieurs aux dimensions des pistons. Cela s'explique par le fait que lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, au moment où les pistons sont relevés, cette conception permet aux mélanges d'air de tourbillonner. En conséquence, le processus de combustion lui-même s’améliore.

Sur le côté gauche de la culasse se trouvent des trous pour les bougies d'allumage ; des systèmes de support du levier et des rondelles de support sont également montés ici. Au sommet de la culasse se trouve un couvercle qui est fixé au reste du corps à l'aide de boulons.

La culasse contient des éléments non amovibles. Les sièges de soupape, nécessaires à l'étanchéité du mécanisme de distribution de gaz, contiennent également des bagues de guidage. Veuillez noter que ces éléments ont été installés par pressage. Autrement dit, il est impossible de les remplacer à la maison, vous devrez contacter un centre de service ou utiliser un équipement spécial.

Certains propriétaires de voitures essaient d'effectuer eux-mêmes des travaux de réparation de culasse, mais cela n'est pas recommandé, sinon cela pourrait avoir des conséquences négatives.

1. La culasse peut changer de forme, ce qui compromet l'étanchéité des soupapes et de la chambre de combustion.
2. En raison d'un chauffage inapproprié, la culasse deviendra inutilisable.
3. La formation de fissures et de microfissures est possible, ce qui rendrait impossible le bon fonctionnement du moteur.

Les travaux de réparation sur des éléments non amovibles à domicile peuvent nécessiter l'achat d'une nouvelle culasse. Personne ne dit qu’un spécialiste compétent ne peut pas réparer l’une de ces pièces, mais cela n’est pas toujours possible.

Diagnostic et maintenance

Tôt ou tard, tout mécanisme d'un véhicule nécessitera un diagnostic et un entretien ; la culasse ne fait pas exception à la règle. Dans ce domaine, la tâche principale du propriétaire du véhicule est de diagnostiquer périodiquement les éléments qui tombent le plus souvent en panne.

• Vannes et leurs joints.
• Joint d'étanchéité.

Une attention particulière doit être portée au joint : s'il est usé, les fluides de travail peuvent se mélanger, ce qui entraînera une panne du moteur. Si du liquide de refroidissement pénètre dans l'huile de travail, des bulles apparaîtront. Au fil du temps, cela rendra impossible le démarrage du moteur. Dans ce cas, le signal principal sera le capteur de température, qui indiquera l'ébullition du moteur à combustion interne. Vous pouvez également évaluer la situation en retirant les bougies d'allumage. Pourquoi des réparations sont-elles nécessaires ? Le plus souvent, le démontage de la culasse ne peut être évité dans les cas suivants.

• La hauteur de la culasse a changé.
• Il était nécessaire d'extraire les soupapes et les sièges.
• Une ou plusieurs vannes ne fonctionnent plus et doivent être remplacées.
• La couverture doit être poncée.
• Le joint d'étanchéité doit être remplacé.
• Il est nécessaire de se débarrasser des microfissures.

Si vous comprenez à quoi mènera chaque étape et disposez des outils nécessaires, vous pouvez effectuer des travaux de réparation de culasse à la maison, mais même l'équipement le plus de haute technologie entre les mains d'un propriétaire inexpérimenté n'aidera pas à résoudre le problème.

Si vous avez des questions, laissez-les dans les commentaires sous l'article. Nous ou nos visiteurs serons ravis d'y répondre

Le terme moteur « bloc court » est utilisé le plus souvent lorsque les choses vont vraiment mal, et moins souvent lorsque vous voulez quelque chose de nouveau. Expliquons-nous : un bloc moteur court est un ensemble composé d'un bloc-cylindres moteur et d'un certain nombre de composants du moteur, qui est le plus souvent nécessaire lorsque le piston est usé, ce qui entraîne des réparations coûteuses. C'est le bloc court qui constitue une excellente alternative à l'achat d'un moteur entier, car lorsque le groupe de pistons s'use, de nombreuses pièces du moteur ne s'usent pas et ne nécessitent pas de remplacement, donc pour beaucoup, cela n'a aucun sens d'acheter un ensemble moteur complet, et le bloc court est spécialement conçu pour inclure uniquement les composants de remplacement essentiels. Le deuxième cas (quand vous voulez quelque chose de nouveau) est celui où un bloc court n'est pas seulement une alternative à l'ensemble moteur, mais un moyen d'améliorer la dynamique de la voiture - un bloc aussi court peut avoir des cylindres avec des pistons d'un plus grand diamètre.

Un moteur à bloc court comprend généralement des pistons avec des segments (déjà pressés dans le bloc-cylindres), des bielles et un vilebrequin. Les blocs courts nécessitent toujours l'installation de pièces internes supplémentaires, qui comprennent (sans toutefois s'y limiter) :

• la pompe à huile,
• Carter d'huile,
• un collecteur d'échappement,
• culasse (culasse),
• joints

Cependant, le bloc court est différent du bloc court et l'ensemble de certains composants dépend du modèle de moteur et de la voiture. De nombreux blocs courts sont disponibles avec des arbres à cames et de nombreuses pièces supplémentaires (y compris des joints, un petit nombre de capteurs).

Bloc court d'un moteur 4 cylindres avec un jeu de pistons, bielles et vilebrequin

Mais il existe aussi un bloc dit long - il s'agit d'un bloc court amélioré et plus complet, qui comprend, en plus de ce dont est équipé le bloc court, une culasse, un carter d'huile, un collecteur d'échappement, un couvercle de soupape et un certain nombre d'autres parties. En fait, le bloc long constitue presque un moteur complet.

La construction de moteurs civils est une industrie très conservatrice. Tous les mêmes vilebrequin, pistons, cylindres, soupapes qu'il y a 100 ans. D'étonnants schémas sans manivelle, axiaux et autres ne veulent pas être mis en œuvre, prouvant leur impraticabilité. Même le moteur Wankel, la grande avancée des années soixante, appartient essentiellement au passé.

Toutes les « innovations » modernes, si vous y regardez de près, ne sont que l'introduction de technologies de course d'il y a cinquante ans, assaisonnées d'une électronique bon marché à produire pour un contrôle plus précis du matériel. Les progrès dans la construction de moteurs à combustion interne résultent plus probablement de la synergie de petits changements que de percées mondiales.

Et se plaindre semble être un péché. Cette fois, nous ne parlerons pas de fiabilité et de maintenabilité, mais la puissance, la propreté et l’efficacité des moteurs modernes sembleraient être un véritable miracle pour une personne des années soixante-dix. Et si nous remontions encore quelques décennies ?

Il y a cent ans, les moteurs étaient encore à carburateur, à allumage magnéto, généralement à soupapes basses ou même à soupape d'admission « automatique »... Et ils ne pensaient même pas à une éventuelle suralimentation. Et les vieux, vieux moteurs n'avaient pas de pièce qui est aujourd'hui son composant principal - le bloc-cylindres.

Avant d'implémenter le bloc

Les premiers moteurs avaient un carter et un cylindre (ou plusieurs cylindres), mais ils n'avaient pas de bloc. Vous serez surpris, mais la base de la structure - le carter - fuyait souvent, les pistons et les bielles étaient ouverts à tous les vents et étaient lubrifiés à partir d'un bidon d'huile selon la méthode goutte à goutte. Et le mot « carter » lui-même est difficile à appliquer à une conception qui préserve la position relative du vilebrequin et du cylindre sous la forme de supports ajourés.

Pour les moteurs stationnaires et marins, un système similaire existe à ce jour, mais les moteurs à combustion interne des automobiles nécessitaient encore une plus grande étanchéité. Les routes ont toujours été une source de poussière, ce qui endommage grandement les machines.

Le pionnier dans le domaine de « l'étanchéité » est considéré comme la société De Dion-Bouton, qui a lancé en 1896 un moteur avec un carter cylindrique fermé, à l'intérieur duquel se trouvait un mécanisme à manivelle.

Certes, le mécanisme de distribution de gaz avec ses cames et ses poussoirs était toujours situé à l'air libre - cela a été fait pour un meilleur refroidissement et une meilleure réparation. À propos, en 1900, cette entreprise française s'est avérée être le plus grand fabricant de voitures et de moteurs à combustion interne au monde, produisant 3 200 moteurs et 400 voitures. La conception a donc eu une forte influence sur le développement de la construction de moteurs.

...et puis Henry Ford apparaît

Le premier modèle produit en série avec un bloc-cylindres solide reste toujours l’une des voitures les plus produites en série de l’histoire. Le modèle T Ford, introduit en 1908, avait un moteur à quatre cylindres, avec une culasse en fonte, des clapets de pied, des pistons en fonte et un bloc-cylindres, lui aussi en fonte. Le volume du moteur était assez « adulte » pour l'époque, 2,9 litres, et la puissance était de 20 ch. Avec. Pendant longtemps, cela a été considéré comme un indicateur tout à fait valable.

Les conceptions plus coûteuses et plus complexes de ces années-là comportaient des cylindres séparés et un carter auquel ils étaient fixés. Les culasses étaient souvent individuelles et toute la structure de la culasse et le cylindre lui-même étaient fixés au carter avec des goujons. Après l'émergence d'une tendance vers des composants plus grands, le carter moteur restait souvent une pièce distincte, mais les blocs de deux ou trois cylindres étaient toujours amovibles.

Quel est l'intérêt de séparer les cylindres ?

La conception avec des cylindres amovibles individuels semble maintenant un peu inhabituelle, mais avant la Seconde Guerre mondiale, malgré les innovations d'Henry Ford, c'était l'un des systèmes les plus courants. Dans les moteurs d'avion et les moteurs refroidis par air, il a été conservé jusqu'à ce jour. Et la Porsche 911 série 993 « boxer air » n'avait pas de bloc-cylindres jusqu'en 1998. Alors pourquoi séparer les cylindres ?

Un cylindre sous la forme d'une pièce séparée est en fait très pratique. Il peut être réalisé en acier ou en tout autre matériau approprié, tel que le bronze ou la fonte. La surface intérieure peut être recouverte d'une couche d'alliages contenant du chrome ou du nickel, ce qui la rend très dure si nécessaire. Et à l’extérieur, construisez une enveloppe développée pour le refroidissement par air. Le traitement mécanique d'un ensemble relativement compact sera précis même sur des machines assez simples, et avec de bons calculs de fixation, les déformations thermiques seront minimes. Vous pouvez faire un traitement de surface galvanique, puisque la pièce est petite. Si un tel cylindre présente de l'usure ou d'autres dommages, il peut être retiré du carter moteur et un nouveau installé.

Il existe également de nombreux inconvénients. Outre le prix plus élevé et les exigences élevées en matière de qualité de construction des moteurs à cylindres séparés, un inconvénient sérieux est la faible rigidité d'une telle conception. Cela signifie des charges et une usure accrues du groupe de pistons. Et combiner le « principe de séparation » avec le refroidissement par eau n'est pas très pratique.

Les moteurs à cylindres séparés ont quitté le courant dominant il y a longtemps - les inconvénients les emportaient sur eux. Au milieu des années trente, de telles conceptions n’étaient presque jamais vues dans l’industrie automobile. Une variété de conceptions combinées - par exemple, avec des blocs de plusieurs cylindres, un carter commun et une culasse - se sont retrouvées dans les petites voitures de luxe équipées de moteurs à cylindrée (vous vous souvenez de la marque à moitié oubliée Delage), mais à la fin dans les années 30, tout s’est éteint.

Victoire de la construction tout en fer

Le design que nous connaissons aujourd'hui a gagné grâce à sa simplicité et son faible coût de fabrication. Une grande pièce moulée à partir d'un matériau bon marché et durable après un usinage précis est toujours moins chère et plus fiable que des cylindres individuels et un assemblage minutieux de l'ensemble de la structure. Et sur les moteurs à soupapes inférieures, les soupapes et l'arbre à cames sont situés directement dans le bloc, ce qui simplifie encore la conception.

L'enveloppe du système de refroidissement a été coulée sous forme de cavités dans le bloc. Pour des cas particuliers, il était possible d'utiliser des chemises de cylindre séparées, mais le moteur de la Ford T n'offrait pas de tels délices. Les pistons en fonte avec des segments de compression en acier travaillaient directement contre le cylindre en fonte. Et d'ailleurs, le segment racleur d'huile sous notre forme habituelle n'était pas là, son rôle était joué par le troisième segment de compression inférieur, situé sous l'axe de piston.

Cette conception « entièrement en fonte » a prouvé sa fiabilité et sa fabricabilité au fil de nombreuses années de production. Et il a été adopté par Ford par des producteurs de masse tels que GM pendant de nombreuses années.

Certes, couler des blocs avec un grand nombre de cylindres s'est avéré être une tâche technologiquement difficile, et de nombreux moteurs avaient deux ou trois demi-blocs avec plusieurs cylindres chacun. Ainsi, les « six » en ligne des années trente comportaient parfois deux demi-blocs à trois cylindres, et les « huit » en ligne étaient encore plus fabriqués selon cette conception. Par exemple, le moteur Duesenberg modèle J le plus puissant a été fabriqué exactement de cette façon : deux demi-blocs étaient recouverts d'une seule tête.

Cependant, dès le début des années quarante, les progrès ont permis de créer des blocs solides de cette longueur. Par exemple, le bloc Chevrolet Straight-8 « Flathead » était déjà solide, ce qui réduisait la charge sur le vilebrequin.

Des manchons en fonte dans un bloc en fonte étaient également une assez bonne solution. La fonte alliée à haute résistance et résistante aux produits chimiques était plus chère que d'habitude, et il ne servait à rien d'en couler un grand bloc entier. Mais un manchon « humide » ou « sec » relativement petit s’est avéré être une bonne option.

La conception fondamentale des moteurs, maîtrisée dans les années d'avant-guerre, n'a pas changé depuis plusieurs décennies consécutives. Les blocs-cylindres de nombreux moteurs modernes sont en fonte grise, parfois avec des inserts à haute résistance dans la zone du point mort haut. Par exemple, le bloc en fonte possède un Renault Kaptur tout à fait moderne avec un moteur F4R, dont nous parlons de l'entretien. La fonte est particulièrement intéressante car un bloc fabriqué à partir de celle-ci peut facilement être révisé en alésant des cylindres de plus grand diamètre. A moins bien sûr que le constructeur produise des pistons de taille « réparation ».

Certes, au fil des années, les blocs deviennent de plus en plus « ajourés » et moins massifs. Il est difficile de trouver des chiffres pour les premiers blocs, mais prenons deux familles de moteurs avec un peu plus de 10 ans d’écart. Pour le bloc de la série GM Gen II du milieu des années 90, l'épaisseur de paroi des moteurs variait de 5 à 9 mm. La VW EA888 moderne de la fin des années 2000 en possède déjà de 3 à 5. Mais nous sommes clairement en avance sur nous-mêmes...

Rendre le bloc plus léger

L'amincissement des murs, que les concepteurs ont fait de toutes leurs forces ces dernières années, n'est, comme vous l'aurez compris, pas le seul moyen de réduire le poids du bloc. Dans les années 20-30, on pensait beaucoup moins qu'aujourd'hui à l'économie de poids et de carburant, mais les premières tentatives d'allègement ont été faites. Et même alors, ils ont pensé à utiliser de l'aluminium.

Sur les voitures de course et de sport de cette époque, on pouvait trouver une symbiose entre un carter et une culasse en aluminium avec des blocs-cylindres en fonte. Ensuite, les progrès du travail des métaux ont permis de créer une version plus pratique d'une telle symbiose. Le bloc-cylindres est resté solide, mais a été moulé en aluminium, ce qui a réduit son poids de trois à quatre fois, notamment grâce aux meilleures qualités de moulage du métal. Les cylindres eux-mêmes étaient fabriqués sous la forme de manchons en fonte pressés dans le bloc.

Les cartouches étaient divisées en cartouches « sèches » et « humides » ; la différence ressort généralement clairement du nom. Dans les blocs avec un revêtement sec, il était inséré dans un cylindre en aluminium (ou un bloc était coulé autour de lui) avec un ajustement serré, et un revêtement « humide » était simplement fixé dans le bloc avec son extrémité inférieure, et lors de l'installation du cylindre tête, la cavité qui l’entourait s’est transformée en une enveloppe de refroidissement. La deuxième option s'est avérée plus prometteuse à cette époque, car elle simplifiait le moulage et réduisait la masse des pièces. Mais plus tard, les exigences croissantes en matière de rigidité structurelle, ainsi que la complexité de l'assemblage de tels moteurs, ont laissé cette technologie « par-dessus bord » du progrès.

Les manchons secs dans un bloc d'aluminium restent l'option la plus courante pour la fabrication de pièces. Et l'un des plus réussis, car le manchon en fonte est en fonte alliée de haute qualité, le bloc en aluminium est rigide et léger. De plus, théoriquement, cette conception est également réparable, comme les blocs en fonte. Après tout, une manche usée peut être « retirée » et une nouvelle remise en place.

Et après?

La seule technologie fondamentalement nouvelle de ces dernières années concerne des blocs encore plus légers avec la pulvérisation d'une couche ultra-résistante et ultra-fine sur la surface intérieure des cylindres. J'ai déjà écrit en détail et même sur des structures similaires - cela n'a aucun sens de me répéter. Conceptuellement, nous avons le même moteur à combustion interne des années 1930. Et il y a tout lieu de croire que jusqu’à la fin de « l’ère de la combustion interne », lorsque les véhicules électriques verront le jour, les moteurs fonctionnant aux hydrocarbures liquides resteront à peu près les mêmes.

Bloc-cylindres

Le bloc-cylindres ou carter moteur est le cœur du moteur. Les principaux mécanismes et pièces des systèmes moteurs se trouvent dessus et à l'intérieur. Le bloc-cylindres peut être moulé en fonte grise (moteurs des voitures ZIL-130, MA3-5335, KamAE-5320) ou en alliage d'aluminium (moteurs des voitures GAZ-24 Volga, GAE-53A, etc.). Une cloison horizontale divise le bloc-cylindres en parties supérieure et inférieure. Dans le plan supérieur du bloc et dans la cloison horizontale, des trous sont percés pour l'installation des chemises de cylindre. Dans le cylindre qui guide le mouvement du piston, se déroule le cycle de travail du moteur. Les manches peuvent être mouillées ou sèches. Une chemise de cylindre est dite humide si elle est lavée par le liquide de refroidissement, et sèche si elle n'est pas en contact direct avec le liquide de refroidissement.

Riz. 1. Bloc-cylindres et culasse d'un moteur en forme de V : 1 - bloc-cylindres ; 2 - joint de culasse ; 3 - chambre de combustion ; 4 - tête de bloc ; 5 - chemise de cylindre ; 6 - bague d'étanchéité ; 7 - goujons

Les cylindres peuvent être coulés en fonte grise avec les parois de la chemise d'eau sous la forme d'un seul bloc ou sous la forme de manchons séparés installés dans le bloc. Les moteurs avec des cylindres réalisés sous forme de chemises humides remplaçables sont plus faciles à réparer et à exploiter (moteurs GAZ-24 Volga, GAE-53A, ZIL-130, MA3-5335, KamAZ-5320, etc.).

La surface intérieure du cylindre, à l’intérieur de laquelle se déplace le piston, est appelée miroir du cylindre. Il est soigneusement traité pour réduire la friction lors de son déplacement dans le cylindre et les segments du piston et est souvent durci pour améliorer la résistance à l'usure et la durabilité. Les chemises de cylindre sont installées de manière à ce que le liquide de refroidissement ne pénètre pas dans elles ou dans le carter et que les gaz ne s'échappent pas du cylindre. Il faut également prévoir la possibilité de modifier la longueur des chemises en fonction de la température du moteur. Afin de fixer la position verticale des chemises, celles-ci disposent d'un collier spécial pour s'appuyer contre le bloc-cylindres et les courroies d'installation. Les chemises humides en partie inférieure sont scellées avec des anneaux en caoutchouc placés dans les rainures du bloc-cylindres (moteurs de la voiture KamaE-5320), dans les rainures des chemises (moteurs des voitures MA3-5335, ZIL-130, etc. ), ou des joints annulaires en cuivre installés entre le bloc et la surface d'appui de la ceinture inférieure du revêtement (moteurs GAZ -24 Volga, GAE -53A, etc.). L'extrémité supérieure de la chemise dépasse de 0,02 à 0,16 mm au-dessus du plan du bloc-cylindres, ce qui contribue à une meilleure compression du joint de culasse et à une étanchéité fiable de la chemise, du bloc et de la culasse.

Riz. 2. Schémas des cylindres du moteur : a - sans chemises, mais avec un insert court (voitures ZIL -157 K, GAZ -52-04) ; b et c - avec un manchon « humide » (diesels YAMZ-2E6 et KamAZ-5320) ; d - avec un manchon « humide » dans lequel est enfoncé un insert court (sur GAZ -24 Volga, GAZ -5EA, ZIL -130, etc.) ; 1 - bloc-cylindres 2 g - chemise d'eau ; 3 - insérer ; 4, 5 à 6 - chemises de cylindre ; 7 - bagues d'étanchéité (caoutchouc ou cuivre, installées sous le collier)

Pendant le fonctionnement du moteur, le mélange de travail brûle dans la partie supérieure des cylindres. La combustion s'accompagne du dégagement de produits d'oxydation, qui provoquent la corrosion des cylindres. Pour augmenter la résistance à l'usure des cylindres, certains moteurs utilisent des inserts en fonte anticorrosion. Ils sont pressés dans le bloc-cylindres (moteurs des voitures ZIL-130K, GAZ-52-04) ou dans des chemises de cylindre (moteurs GAZ-24 Volga, GAZ-bZA, ZIL-130, etc.). Cela complique la technologie de fabrication des moteurs. À l'avenir, les concepteurs prévoient d'utiliser des métaux spéciaux, ce qui éliminera l'utilisation d'inserts dans les cylindres.

Les cloisons verticales transversales à l'intérieur du bloc-cylindres, ainsi que les parois avant et arrière, assurent la résistance et la rigidité nécessaires. Dans ces cloisons, ainsi que dans les parois avant et arrière du bloc, des douilles sont percées pour les moitiés supérieures des paliers principaux du vilebrequin. Les moitiés inférieures des roulements principaux sont logées dans des capuchons fixés au bloc avec des goujons ou des boulons.

Dans les moteurs en V, l'une des rangées du bloc-cylindres est légèrement décalée par rapport à l'autre, ce qui est dû à l'emplacement de deux bielles sur le maneton du vilebrequin : une pour les blocs droit et l'autre pour les blocs gauches. . Ainsi, dans les moteurs en forme de V des voitures GAZ -53A, le bloc-cylindres gauche est décalé vers l'avant (le long de la course du véhicule) de 24 mm, et dans les voitures ZIL -130 - de 29 mm par rapport au bloc droit. La numérotation des cylindres est indiquée d'abord pour le bloc-cylindres droit (dans le sens de la voiture), puis pour celui de gauche : le cylindre le plus proche du ventilateur est le numéro un, etc.

Le cylindre avec la culasse sert d'espace où se déroule le processus de travail du moteur ; Les parois du cylindre dirigent le mouvement du piston.

Le bloc-cylindres est la pièce moulée globale dans laquelle se trouvent les cylindres. Les moteurs en ligne ont une section du bloc-cylindres, tandis que les moteurs en forme de V ont deux sections (droite et gauche), réunies par un carter commun. Le bloc-cylindres est fabriqué avec le carter. Cette pièce moulée, appelée carter, sert à sécuriser et à assembler tous les mécanismes et dispositifs du moteur.

Le carter est en fonte ou en alliage d'aluminium.

Dans les moteurs en ligne, lors de la fabrication d'un bloc en fonte, les cylindres sont coulés avec le bloc. La surface de travail intérieure des cylindres 6, soigneusement traitée et polie, est appelée miroir cylindrique. Entre les parois du cylindre et les parois extérieures du bloc se trouve une cavité 8 remplie d'eau qui refroidit le moteur et appelée chemise d'eau.

Dans le cas de la coulée d'un carter en alliage d'aluminium, ainsi qu'avec un bloc en fonte pour moteurs en forme de V, les cylindres sont réalisés sous la forme de chemises en fonte séparées installées dans les trous des cloisons supérieure et inférieure du bloc. Dans le bloc, le manchon est fixé par une collerette supérieure ou inférieure qui s'insère dans les évidements des cloisons du bloc, et est serré par une tête montée sur le dessus du bloc sur un joint.

Le manchon est en contact direct avec l'eau circulant dans la chemise d'eau et est dit « humide ». Dans ce cas, le manchon est scellé de manière fiable dans la cloison inférieure du bloc à l'aide d'un anneau en cuivre ou en caoutchouc ou de plusieurs anneaux en caoutchouc installés en dessous dans les rainures du manchon.

Des chemises courtes en fonte anticorrosion spéciale résistante à l'usure sont généralement pressées dans la partie supérieure des cylindres ou des chemises du bloc, qui sont les plus exposées aux températures élevées et aux effets corrosifs des gaz d'échappement, pour augmenter la durée de vie du moteur. cylindres.

Avec un agencement de soupapes inférieures, un côté du bloc moteur en ligne comporte des orifices d'entrée et de sortie et des sièges dans lesquels les soupapes sont installées. Du même côté du bloc se trouve une chambre - une boîte à vannes, dans laquelle se trouvent les parties du mécanisme de distribution de gaz. Le boîtier de vannes est fermé par un ou deux couvercles.

Dans le cas d'un agencement de soupapes en tête, les poussoirs et les tiges du mécanisme de distribution de gaz sont situés dans la chambre latérale du bloc ou dans ses deux sections selon une conception en forme de V.

Un couvercle de pignon de distribution, en fonte ou en alliage d'aluminium, est fixé à l'avant du carter. Un carter de volant en fonte est fixé à l'arrière du carter. Les supports de vilebrequin et d'arbre à cames sont situés dans les parois avant et arrière du carter moteur et ses cloisons internes.

Le plan supérieur du bloc-cylindres ou chacune de ses sections en forme de V est soigneusement traité et une culasse commune est installée dessus, recouvrant les cylindres par le haut. Dans la culasse au-dessus des cylindres se trouvent des évidements qui forment les chambres de combustion, ainsi qu'une chemise d'eau qui communique avec la chemise d'eau du bloc. Avec une disposition de soupapes en tête, la culasse contient également des sièges de soupape et des orifices d'admission et d'échappement moulés. La tête comporte des trous filetés pour visser les bougies d'allumage.

La culasse des moteurs à carburateur est moulée en alliage d'aluminium. Une telle culasse a une conductivité thermique élevée, ce qui entraîne une diminution de la température du mélange de travail dans les cylindres du moteur à la fin des courses de compression. Cela permet d'augmenter le taux de compression du moteur sans apparition de combustion par détonation du carburant pendant le fonctionnement du moteur.

Riz. 3. Formes des chambres de combustion des moteurs

La culasse est fixée au bloc avec des écrous sur des goujons ou des boulons. Un joint d'étanchéité est installé entre le bloc et la culasse, éliminant le passage des gaz des cylindres et les fuites d'eau de la chemise d'eau à la jonction de la culasse et du bloc. Le joint est en carton d'amiante doublé d'une fine tôle d'acier ou en carton d'amiante imprégné de graphite avec une bordure métallique sur les bords et les trous. Par le bas, un carter en acier embouti est boulonné à la bride du carter moteur sur un joint d'étanchéité. Le plan du connecteur de carter coïncide avec l'axe du vilebrequin ou se situe en dessous de celui-ci.

Avec une disposition verticale unidirectionnelle inférieure des soupapes, la chambre de combustion d'un moteur à carburateur est décalée sur le côté

vannes Cette chambre de combustion décalée assure un bon tourbillonnement du mélange lors de la compression et les meilleures conditions pour sa combustion. Pour réduire la longueur I de la chambre de combustion et améliorer les conditions de combustion du mélange de travail, ainsi que pour réduire la résistance à l'écoulement du mélange à l'entrée du cylindre doté d'une telle chambre, la disposition des soupapes inférieures est habituellement utilisé, incliné par rapport à l'axe du cylindre.

Avec une disposition supérieure de soupapes à une rangée, la chambre de combustion des moteurs à carburateur a généralement une forme en demi-coin, ce qui offre les meilleures conditions pour la combustion du mélange de travail. La chambre de combustion semi-coin, de par la simplicité de sa forme, peut être entièrement usinée. Cela permet d'assurer un respect précis du volume des chambres de combustion dans tous les cylindres et d'augmenter l'uniformité du fonctionnement du moteur.

Avec les deux formes de chambre de combustion, une partie de sa surface (déplaceur) est située à proximité du fond du piston lorsqu'il est positionné dans le c. m.t. De tels déplaceurs contribuent à une meilleure répartition du volume du mélange de travail comprimé et réduisent le risque de détonation lors de la combustion du mélange.

Lors de la fabrication du carter, de la culasse et d'autres pièces (couvercles d'arbre à cames, etc.) en alliages d'aluminium, le poids total du moteur est considérablement réduit. Si des chemises amovibles sont utilisées, il est plus facile de fabriquer des carters et plus pratique de réparer les cylindres lorsqu'ils sont usés.

Dans les moteurs diesel, la pression des gaz pendant la combustion est beaucoup plus élevée que dans les moteurs à carburateur, c'est-à-dire que les pièces diesel subissent des charges plus importantes, elles sont donc rendues plus durables et plus rigides.

Le bloc-cylindres est en fonte, particulièrement solide et rigide. Ceci est obtenu grâce à l'épaisseur importante des parois du cylindre et du carter, à la présence d'un plus grand nombre de nervures à l'intérieur du carter et au déplacement du plan de séparation du carter nettement en dessous de l'axe du vilebrequin. Les cylindres du moteur sont équipés de chemises sèches (c'est-à-dire sans contact direct avec l'eau) qui sont insérées dans les cylindres alésés du bloc, ou des chemises d'insertion humides en fonte spéciale sont utilisées. Les culasses diesel sont en fonte, ce qui les rend également plus solides et plus rigides que celles des moteurs à carburateur.

Avec un degré de compression élevé, pour obtenir le plus petit volume possible de chambre de combustion dans les moteurs diesel, seule la disposition supérieure des soupapes est utilisée. Dans les moteurs à injection directe de carburant (moteurs diesel YaMZ), la culasse n'a pas d'évidements au-dessus des cylindres et la chambre de combustion est formée par un évidement correspondant dans le fond du piston.

À catégorie : - Conception et fonctionnement du moteur