[TUTO] Les bases du moteur 4t

[pépé l'arsouilleur]

LES BASES DU MOTEUR 4 TEMPS






Bonjour à tous,

Avec un peu de recherche et de documentation, je vous propose ici un tutoriel illustré sur le moteur 4 temps, qui est le plus répandu de nos jours.
Ce tuto n'a pas pour prétention de faire de vous des cracks sur ce type de moteur, mais de proposer une approche très simple via des questions et schémas très simples, afin d'en comprendre le fonctionnement (soupapes, arbre à cames etc...)

Le moteur 4 temps équipait les chappy et dax, il équipe maintenant la plupart des voitures et moto, car il est plus économique, même si a cylindrée égale il est un peu moins performant.


I- Anatomie du moteur 4 temps
II- Fonctionnement du moteur à essence
III- Les 4 temps du moteur
IV- Rôle de l'allumage
V- Fonctionnement du carburateur
VI- Rôle du refroidissement
VII- Rôle de l'huile

[pépé l'arsouilleur]

I- Anatomie du moteur 4 temps

Un peu d'histoire tout d'abord, le premier moteur à explosion a été inventé il y a une centaines d'années. Le principe de fonctionnement reste le même, mais beaucoup de nouvelles pièces sont venues s'y greffer pour améliorer le fonctionnement.
Voici une petite coupe transversale du moteur, pour mieux comprendre :



On peut alors diviser le moteur en trois parties :

• le Carter qui contient l'huile pour la lubrification
• le Bloc cylindre supportant le vilebrequin et dans lequel se trouvent les cylindres et les pistons
• la Culasse supportant l'arbre à cames, les soupapes et les bougies.

Note : Dans un moteur 4 temps, l'admission du mélange se fait directement à la culasse, le mélange ne passe pas par les carters.
Note 2 : L'arbre à cames se situe soit dans le bas-moteur près du vilebrequin (on parle de moteur culbuté), soit dans la culasse (moteur arbre à cames en tête). Les moteurs culbutés sont les plus nombreux, cependant se produit la généralisation des moteurs arbre à cames en tête, ils permettent un meilleur remplissage du moteur.

[pépé l'arsouilleur]

II- Fonctionnement du moteur à essence

Pour comprendre plus facilement le fonctionnement du moteur, les schémas représentent un moteur simplifié, mais qui n'en reste pas moins réel.

Le moteur, doit faire tourner la roue d'un véhicule. Il transforme le mouvement vertical alternatif du piston en mouvement rotatif grâce au vilebrequin, qui permet de transmettre cette puissance "rotative" à la roue.



Lors de la mise en route, le démarreur fait tourner le moteur jusqu'à ce que le mélange (l'essence pulvérisée grâce la plupart du temps au carburateur) soit aspiré dans le cylindre lors de la course d'admission (l'effet seringue, quand le piston aspire les gazs, autrement dit quand il monte sur un 2t et quand il descent sur un 4t).
Quand le piston est refoulé vers le haut, lors de la course de compression, le mélange est comprimé dans la chambre de combustion, puis enflammé. Le piston est alors poussé vers le bas par l'énergie produite grâce à l'explosion des gazs en combustion lors de la course de détente.
Lors de la course suivante, vers le haut, on expluse les gazs brulés : c'est la course d'échappement.

Tout ce cycle est appellé cycle à 4 temps :

• Admission
• Compression
• Détente
• Echappement

Voici un schéma plus précis de la phase de détente :



Dans ce moteur, les gazs ne passent plus au travers de clapets, mais de soupapes, ils atterissent directement dans la chambre de combustion et en sortent par un autre orifice, aussi fermé par une soupape.



La soupape est maintenue fermée par son ressort, elle est ensuite soulevée par la came (qui tourne en même temps que le vilebrequin) et elle se referme dès que la came la libère.
Le moteur 4 temps est donc plus économique, puisque qu'aucun mélange ne peut s'échapper, il est entièrement brulé à l'inverse du moteur 2 temps. Les soupapes remplacent alors les clapets et les transferts (et oui, pas de cylindre à trous en 4 temps ).

Au niveau du bruit, le 4 temps donnera un bruit beaucoup plus cyclique, linéaire.

[pépé l'arsouilleur]

III- Les 4 temps du moteur




Ici, je vais présenter les 4 temps du moteur, mais de façon plus détaillée que précédemment.


==> 1er TEMPS : L'ADMISSION

Le piston est au PMH dans le cylindre. La soupape d'échappement est fermée, celle de l'admission est ouverte. En redescendant le piston aspire les gazs qui alimentent le moteur. Ces gazs vont s'introduire dans le cylindre à travers l'orifice de la soupape d'admission. Lorsque le cylindre est rempli de gazs, le piston est au PMB, la soupape d'admission est fermée, le temps d'admission (ou d'aspiration) est achevé.

==> 2eme TEMPS : LA COMPRESSION

Ici, les deux soupapes sont fermées, alors que le vilebrequin continue sa rotation et fait remonter le piston. Le volume de la chambre diminue progressivement, la pression du mélange augmente donc fortement, la température aussi. C'est le temps de compression.

==> 3eme TEMPS : LA DETENTE

L'élévation simultanée de la pression et de la température favorise la vaporisation du mélange, une seule étincelle suffit à faire exploser e mélange. Elle est produite par la bougie, alimentée par la bobine HT. La force de l'explosion chasse le piston vers le bas, et grâce à la bielle et au vilebrequin entraine la rotation de ce dernier.
Dans ce troisieme temps, il y a donc eu trois phénomènes : l'explosion, la combustion, la détente. Il y a eu la détente car le volume de la chambre de combustion a fortement augmenté (la pression a donc baissé). C'est le temps producteur d'énergie dit "temps moteur".

==> 4eme TEMPS : L'ECHAPPEMENT

Quand le piston comme à remonter, la soupape d'échappement s'ouvre pour évacuer les gazs brulés, à présent inutiles. C'est le temps d'échappement. Ensuite la soupape se ferme et le cycle recommence...


Ensuite, les voitures se virent équipées de plusieurs cylindres, et l'on peut voir des moteurs à 2, 4, 6, 8, 12 cylindres. Ces moteurs ne sont pas plus compliqués que celui qu'on vient d'étudier. Les quatres cylindres sont tous réunis au vilebrequin, auquel sont reliées quatre bieilles. Le vilebrequin est disposé de telle sorte que lorsque deux pistons sont en position haute, deux soient en position basse.

Les bougies émettent aussi leurs étincelles l'une après l'autre, de telle sorte que sur deux pistons qui sont au PMH, l'un se trouve au début de son temps de détente (ou temps moteur), alors que le second commence son temps d'admission (ou d'aspiration). L'ordre d'allumage des bougies est habituellement : 1,3,4,2 (cylindre 1, après le 3, après le 4, après le 2). On observe alors une répartition uniforme des temps moteurs sur les quatre cylindres.



Sur ce schéma, la soupape d'admission est à droite, celle d'échappement à gauche.

[pépé l'arsouilleur]

IV- Rôle de l'allumage




L'allumage, c'est l'ensemble des éléments qui permettent de produire l'inflammation du mélange gazeux dans le moteur.
Le premier démarreur électrique fit son apparition en 1911. Actuellement, un allumage comporte :

• une batterie
• un contacteur
• une bobine HT
• un distributeur ou Delco*
• un alternateur

Lorsque le conducteur tourne la clé dans le contacteur, la batterie envoie du courant au démarreur et au distributeur, la pompe envoie de l'essence au carbu, le vilo commence à tourner, la bougie produit une étincelle dans un des pistons.
Le moteur tourne, il n'y a alors plus besoin de batterie, le courant est produit par l'alternateur entrainé par le moteur, il recharge en même temps la batterie.

Pour obtenir de meilleures performances, l'allumage à rupteur laisse place à l'allumage électronique, même si le principe est le même à savoir fournir une étincelle, l'allumage électronique ne vieillit quasiment pas et est plus précis pour fournir l'étincelle.

Note : Tous les moteurs 4t ne sont pas forcéments équipés d'allumage, je parle ici d'un cas général. Dans les moteurs diesel par exemple, l'air est chauffé dans la chambre de combustion par la compression et cela produit l'auto-inflammation du gasoil, donc pas besoin d'allumage.

* Attention, le mot Delco est un abus de language, il s'agit du nom d'une marque (comme on dit Frigidaire par exemple, a la place de réfrigirateur). Le mot correct est bien distributeur.

[pépé l'arsouilleur]

V- Fonctionnement du carburateur


Pour qu'un moteur tourne comme il faut, il doit être alimenté par un mélange aux proportions précises d'essence dans l'air. Il ne doit pas être trop riche (trop d'essence dans l'air), ni trop pauvre (pas assez d'essence dans l'air). Le carburateur a donc le rôle de fournir au moteur le mélange adéquat.



L'essence vient du réservoir et arrive dans la cuve du carburateur. Le flotteur et le pointeau sont la pour boucher l'arrivée d'essence quand elle est pleine, pour éviter que la cuve ne fuit ou "déborde". Elle se dirige ensuite dans la buse, à travers le gicleur, où elle est vaporisée et mélangée à l'air.
Ce mélange va ensuite vers la pipe d'admission après être passé par le papillon qui, comme un robinet règle le débit (il équivaut au boisseau sur les carbus de mob).

Sur certains moteurs actuels, le carburateur est remplacé par un système d'injection qui sagit à la manière de seringues pour fournir très exactement la quantité d'essence requise (comme sur les nouvelles BMW 1100 de la gendarmerie, par exemple )

[pépé l'arsouilleur]

VI- Rôle du refroidissement


Les premiers constructeurs de moteurs se sont vite aperçus que les moteurs à combustion interne chauffaient trop si on ne les refroidissaient pas. Cela pouvait occasionner des dégats, dangers etc...
Aujourd'hui, les voitures et motos ont donc un refroidissement liquide !



Pour refroidir le moteur, on fait donc passer de l'eau dans un conduit du ou des cylindres. Seulement cette eau refroidit le cylindre, mais sa température augmente aussi. On la fait donc passer dans un radiateur constitué d'un réservoir supérieur qui reçoit l'eau chaude.
Ensuite, l'eau descend à travers un fin réseau de tubulures ressemblant à un nid d'abeilles. L'air y passe et refroidit l'eau. Ensuite, cette dernière tombe dans un réservoir inférieur puis retourne au moteur dans la double paroie (ou conduit comme je l'ai appellé plus haut).

Cette double paroi est conçue de telle manière que l'eau puisse circuler autour des points les plus chauds du moteur : les cylindres, la culasse, les soupapes d'échappement.

Pour dynamiser la circulation, il y a une pompe à eau, souvent entrainée par un ventilateur. Ce dernier est placé derrière le raditaeur et permet d'améliorer le refroidissement de l'eau et donc du moteur, de part le courant d'air qu'il crée.

[pépé l'arsouilleur]

VII- Rôle de l'huile


Tous les moteurs doivent être lubrifiés, pour réduire le frottement entre les pièces mobiles, éviter les risques de casse etc.. Le système de lubrification d'un moteur comporte :

• un carter d'huile
• un filtre
• une pompe à huile

La pompe à huile, entrainée par l'arbre à cames, puise l'huile dans le carter, et l'envoie vers le haut du moteur.
Une partie va lubrifier, par l'intérieur du vilebrequin les paliers de celui-ci ainsi que les têtes des bieilles. Une autre partie va lubrifier les axes des culbuteurs, une partie encore se charge des axes des pistons.
Les parois des cylindres ainsi que les cames de l'arbre à cames, sont graissés par les éclaboussures que produit le vilebrequin en tournant dans l'huile. Un filtre à huile est placé sur le circuit afin de purifier le lubrifiant.

[pépé l'arsouilleur]

J'espère qu'à travers ce tuto je vous aurais donné quelques notions du moteur 4 temps, afin de mieux le comprendre.
Bravo à tous ceux qui ont eu le courage de tout lire

Si vous avez des suggestions, remarques, commentaires, questions, allez-y

[Champollion]

Beau tuto

[Champollion]

On peut alors diviser le moteur en trois parties :

le Carter qui contient l'huile pour la lubrification

le Bloc cylindre supportant le vilebrequin et dans lequel se trouvent les cylindres et les pistons

le Bloc cylindre supportant l'arbre à cames, les soupapes et les bougies.

Note : Dans un moteur 4 temps, l'admission du mélange se fait directement à la culasse, le mélange ne passe pas par les carters.

Les mots en gras ne serait pas CULASSE ??

[pépé l'arsouilleur]

Si, mais c'est aussi appellé bloc cylindre, sur un document que j'ai trouvé il le nommait comme ca.
L'arbre à cames d'ailleurs est dans la partie basse du moteur le plus souvent, et actionne les ressorts de soupapes par des tiges qui viennent taper sur des culbuteurs.

Si vous trouvez ca plus clair comme ca, s'est rectifié

[margera]

Très beau tuto! Chapeau bas..

Si, mais c'est aussi appellé bloc cylindre, sur un document que j'ai trouvé il le nommait comme ca.
L'arbre à cames d'ailleurs est dans la partie basse du moteur le plus souvent, et actionne les ressorts de soupapes par des tiges qui viennent taper sur des culbuteurs.

Si vous trouvez ca plus clair comme ca, s'est rectifié

Moi je croyais qu'il se trouvait dans la culasse le plus souvent !?!

[pépé l'arsouilleur]

Euh je vais repréciser dans le tuto. Il y a deux types de moteurs :

- moteur culbuté (arbre à cames au niveau du vilebrequin) comme le schéma du dessus, dans ce cas la, un simple engrenage suffit à faire tourner le vilo, mais on a besoin de poussoir et culbuteurs.
- moteur arbre à cames en tête, dans ce cas la l'arbre à came est effectivement dans la culasse, il n'y a plus de poussoir nu culbuteur mais il faut faire tourner l'arbre à cames avec une courroie par exemple, ou une chaine.

Peut-être que ce que j'ai avancé n'est pas rigoureusement juste, mais les moteurs culbutés sont encore les plus nombreux. Cependant, on assiste à la généralisation des moteurs arbre à cames en tête, ils permettent un meilleur remplissage dit on. D'ailleurs ils ont d'abord été utilisés en compétition avant d'être accessible aux voitures du commerce.

[vinc]

Euh je vais repréciser dans le tuto. Il y a deux types de moteurs :

- moteur culbuté (arbre à cames au niveau du vilebrequin) comme le schéma du dessus, dans ce cas la, un simple engrenage suffit à faire tourner le vilo, mais on a besoin de poussoir et culbuteurs.
- moteur arbre à cames en tête, dans ce cas la l'arbre à came est effectivement dans la culasse, il n'y a plus de poussoir nu culbuteur mais il faut faire tourner l'arbre à cames avec une courroie par exemple, ou une chaine.

Peut-être que ce que j'ai avancé n'est pas rigoureusement juste, mais les moteurs culbutés sont encore les plus nombreux. Cependant, on assiste à la généralisation des moteurs arbre à cames en tête, ils permettent un meilleur remplissage dit on. D'ailleurs ils ont d'abord été utilisés en compétition avant d'être accessible aux voitures du commerce.

arbre à came

pas mal ton tuto, faudrait peut être en faire un pour les deux temps d'ailleurs

[pépé l'arsouilleur]

Ohh pfff, qu'est ce que j'écris J'vais aller dormir moi hein, jme fais reprendre sur mon propre tuto

Ouai pour le deux temps, bonne idée

[Champollion]

En tout cas sur un express, l'arbre à cames est sur la culasse.

[KEYZ]

pas mal ton tuto, faudrait peut être en faire un pour les deux temps d'ailleurs

+1

[fluke]

Euh je vais repréciser dans le tuto. Il y a deux types de moteurs :

- moteur culbuté (arbre à cames au niveau du vilebrequin) comme le schéma du dessus, dans ce cas la, un simple engrenage suffit à faire tourner le vilo, mais on a besoin de poussoir et culbuteurs.
- moteur arbre à cames en tête, dans ce cas la l'arbre à came est effectivement dans la culasse, il n'y a plus de poussoir nu culbuteur mais il faut faire tourner l'arbre à cames avec une courroie par exemple, ou une chaine.

Peut-être que ce que j'ai avancé n'est pas rigoureusement juste, mais les moteurs culbutés sont encore les plus nombreux. Cependant, on assiste à la généralisation des moteurs arbre à cames en tête, ils permettent un meilleur remplissage dit on. D'ailleurs ils ont d'abord été utilisés en compétition avant d'être accessible aux voitures du commerce.

C'est plus trop vrai, ce que tu dis est par exemple pour les vieux moteurs Renault type Cléon, le dernier a été monté sur les Clio Chipie en 1996 (moteur Cléon type C3), le premier ayant été monté sur les 4CV dans les années 50.

Pour un moteur culbuté, on dit que l'arbre à cames est de type latéral.

Et pour un moteur avec ACT, les culbuteurs s'appellent des basculeurs.

C'est pas que les ACT permettent un meilleur remplissage (encore que ça soit plus facile de faire une admission/échappement croisés avec un ACT, on appelle ça des culasses de type crossflow), c'est surtout qu'on diminue le nombre de pièces en mouvement, et en particulier les tiges de culbuteurs qui ont une inertie énorme, ce qui fait que le moteur peine à dépasser les 5 à 6000 tours ; et comme l'inertie des tiges est grande, le risque d'affolement de soupapes est très élevé sur ce type de moteur.

Mais je critique un excellent tuto, ce qui n'est pas bien

[vieille-canaille]

les arbre à came en tête (dans la culasse) sont obligatoires pour des moteurs qui tournent vite, ou pour ceux qui doivent avoir le meilleur rendement puissance / cylindrée.

les moteurs culbutés coutent moins cher à construire, et sont en voie d'extinction sur les voitures/motos, à causes des normes anti-polution.

il existe encore pas mal de moteurs 4 temps avec des soupapes latérales.
l'arbre à came est au même endroit que pour un culbuté, mais il n'y a pas de culbuteur (ou de basculeur), les sièges de soupapes sont dans le cylindre, la culasse est un simple bouchon supportant la bougie, comme un 2temps.
inutile de dire qu'au niveau rendement et performance c'est pas le top, mais il y a des miliers de moteurs de tondeuse, groupes électrogènes, motoculteurs qui tournent avec ce type de moteur ...

[motobitum]

nikel..


si tu veut des photos, jai le "jouet" que tu as mis tout en haut ( la 1ere photos )

[Bolton]

Comment tu as assuré sur ce coup la , je savais quelquetruc deja , merci le demontage complet d'un moteur mais c'est super ton tuto merci

[pogoenforce]

quelqu'un a-t-il une methode pour regler un carbu en 4 temps ?

[vieille-canaille]

quelqu'un a-t-il une methode pour regler un carbu en 4 temps ?

en fait, on fait exactement comme sur un 2 temps...

[pogoenforce]

euhhh c'est le carbu de mon r5 qu'il fau que je regle jsuis pas tres sur que sa soit pareil

[vieille-canaille]

ben, c'est comme ça que je faisais sur ma R16, avec son Weber DAR32 double corps... et c'est comme ça aussi que je fais sur mon Mikuni de 36 pour mon petit 500 2 soupapes...

par contre, dès qu'il y a plusieurs carbus indépendants, il faut les synchroniser, mais ca je le fais aussi sur mes 125 bicylindre 2 temps...

[pogoenforce]

je ne demande qu'a te croire mais juste un exemple : Quand tu met le starter sur une meule ( moteur chaud hein ) ton ralentit dimininue alors que sur ma voiture quand je le met que sa soit moteur chaud ou froid le ralentit augmente donc pour moi sa ne reagi pas pareil .

En faite j'ai juste besoin de regler la richesse sur le carbu de la five qui est un "Solex 32 bis" si sa peu aider. Donc comment la reglé cette vivisse ?

[bubu]

le banc de Co c'est le mieu et le plus précis surtout que sur une voiture, la consommation s'en ressent bien si c'est mal réglé..

[pogoenforce]

Pour la consomation j'ai remarqué car j'fait quasiment du 10l au 100km !

Pour le banc c'est bien ce que je redoutait ( je hais les garagiste de pres de chez moi y'en a pas un pour relever l'autre) j'irai les voir quand meme pour voir les tarifs. Merci quand même.

[pogoenforce]

re donc j'ai été voir un garagiste, je lui demande le tarif, et il me sort que sa me coutera 60€ hors main-d'œuvre !!

Arnaque ou c'est les prix ? parce que au prix la je préférerai encore réglé a l'oreille quoi...