Document n°1

La lubrification Centre d’intérêt

motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.1

Nature du document
MVM
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Pour faire glisser une pièce en appui sur un

support, il est nécessaire d’exercer une force « F »
parallèle au plan de contact.
Elle est destinée à vaincre la résistance au
glissement appelé « frottement »
Il dépend du coefficient de frottement « μ » qui est
le rapport entre la force nécessaire au mouvement
« F » et le poids de la pièce à déplacer « P » :
Conséquence d’un frottement : Diminution du coefficient de frottement :

- perte d’énergie - choix des matériaux (métaux anti-friction)

- échauffement (risque de -amélioration des états de surfaces (rectification,
grippage) polissage…)
- usure -graissage : interposition d’un corps gras qui sépare
les pièces
Fonction globale :

Fonctionnement :
La pompe a huile aspire l’huile dans le carter d’huile et la
fait circuler dans toutes les canalisations.

L’huile passe d’abord par le filtre pour qu’elle soit

parfaitement nettoyée et qu’il ne reste pas d’aspérités qui
pourrait endommager le moteur (limaille).

Ensuite l’huile est emmenée par les canalisations aux

organes en mouvement a graisser (vilebrequin, pistons,
arbres a cames).

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La lubrification Centre d’intérêt
motorisation

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1 Crépine 7 Mano-contact

2 Carter inférieur 8 Rampe principale

3 Pompe à huile 9 Rampe de culbuteurs

4 Clapet de sécurité 10 Arrosage fond de

pistons
5 Clapet by-pass 11 Canalisation
vilebrequin
6 Filtre à huile 12 Gicleur

Les pompes à huile:

Elle aspire l’huile dans le carter inférieur et la dirige sous pression vers les
éléments à lubrifier. Elle peut être :
L’huile est emprisonnée entre les
à engrenages:
dentures et la paroi du carter de
pompe.

à palettes:
Un rotor rainuré comportant deux palettes tourne dans le
corps de pompe. L’excentration du rotor crée des
compartiments (A – B) de volume variable : Augmentation
de volume donc aspiration en A. Diminution de volume donc
refoulement en B

à rotor:

Le rotor intérieur
(A), excentré, est
commandé par le
moteur. Il entraîne
le rotor extérieur
(B) en rotation.

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La lubrification Centre d’intérêt
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Le limiteur de pression

La pression d’huile dépend :

- du régime de rotation
- de la viscosité de l’huile
Si la pression devenait trop importante, cela
pourrait entraîner:
- détérioration de la pompe
- rupture du système d’entraînement
- consommation d’huile exagérée

Le filtre à huile
Un filtre élimine les impuretés en suspension
dans l’huile qui pourraient abîmer les pièces
en fonctionnement.
Pour éviter que le circuit soit interrompu si le
filtre se bouche, le circuit est équipé d’un
clapet de sécurité (by-pass).
L’obstruction du filtre entraîne une
augmentation de pression dans la cartouche, le
by-pass s’ouvre et l’huile, non filtrée, rejoint
directement la rampe de graissage.

Les types de graissage

Graissage sous pression

L’huile provenant de la rampe de graissage est
dirigée par des canaux vers l’arbre à cames et
les paliers du vilebrequin.
Des rainures dans les coussinets et des canaux
dans le vilebrequin permettent la lubrification
des têtes de bielle.
Les fuites aux manetons et tourillons
permettent à l’huile de circuler et de retomber
dans le carter.
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 Document n°4
La lubrification Centre d’intérêt
motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S34

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Graissage par projection

L’huile sous pression s’échappant des

manetons et tourillons est projetée sur les
parois des chemises.

Elle assure ainsi le graissage entre les pistons

et les chemises.

Les lubrifiants
Matière liquide ou solide qui, interposée entre deux surfaces,
réduit les forces de frottement, préserve les pièces de l’usure,
évacue la chaleur et élimine les déchets.

Types de lubrifiants

Huiles minérales à base de pétrole huiles semi-synthétiques

huiles synthétiques graisse graphite

Caractéristiques
Viscosité : résistance à l’écoulement.
Onctuosité : aptitude à adhérer aux surfaces métalliques.
Stabilité : résistance à la décomposition.
Point d’éclair : température à laquelle l’huile émet des vapeurs pouvant
brûler au contact d’une flamme.
Point de congélation : température de solidification.
Détergence : permet de conserver les impuretés en suspension jusqu’à ce
qu’elles soient retenues dans le filtre à huile.
Normes S A E(society of automotive engineers)
Classe les huiles de graissage en fonction de leur viscosité.
Elle ne fournit aucune indication sur la qualité ou le type de service
que le lubrifiant peut assurer.

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Le refroidissement Centre d’intérêt
motorisation

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Permettre d’évacuer la chaleur due :

- aux frottements des pièces mobiles du moteur;
- à la combustion des gaz.
Une température trop élevée entraîne:
- une dilatation des pièces (risque de grippage)
- une diminution du taux de remplissage
- une auto-inflammation du mélange
- la décomposition du lubrifiant
Il faut maintenir le moteur à une température
Une température trop faible entraîne
régulière (~ 120°C) afin de ne pas affecter - une mauvaise combustion
son rendement thermique.
C’est le rôle du circuit de refroidissement.

Refroidissement a air

La culasse et les cylindres sont équipés

d’ailettes obtenues par moulage, qui
viennent augmenter la surface de contact
avec l’air. La vitesse de passage de l’air
est fonction de la vitesse d’avancement du
véhicule. Une turbine et des tôles
déflectrices améliorent le refroidissement.
Avantages : Inconvénients :
- Le refroidissement n’est pas uniforme dans
- Simplicité de construction les zones confinées (sièges de soupapes).
- Pas d’entretient - Les débits d’air importants imposent une
- Gain de poids turbine (ventilateur) importante,
consommatrice d’énergie.
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Le refroidissement Centre d’intérêt
motorisation

SAVOIRS ASSOCIES S31.1

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Le liquide de refroidissement appelé fluide caloriporteur, sert d’agent de transport

de la chaleur entre la chambre de combustion et l’air ambiant. Le refroidissement
du liquide s’effectue dans un échangeur eau / air : le radiateur.
Constitution :

La pompe à eau :

Augmente la circulation ‘’d’eau’’ crée par

l’effet thermosiphon dans le radiateur de
refroidissement.
Les pompes à eau sont de type centrifuge à
entraînement par courroie.
Sous l’effet de la force centrifuge, le liquide
est chassé à la périphérie des aubes créant
une aspiration à l’entrée.

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Le refroidissement Centre d’intérêt
motorisation

SAVOIRS ASSOCIES S31.1

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Professeur

Le radiateur:

Le radiateur est un échangeur de chaleur eau / air fabriqué

à partir de tubes plats ou ronds formant un faisceau dans
lequel circule le liquide de refroidissement.

Des ailettes serties sur les tubes augmentent la surface de

contact avec l’air et permettent ainsi d’amplifier l’échange
thermique eau / air.

Le thermostat (calorstat):

A froid: A chaud:

Tant que la température du liquide est Lorsque le liquide atteint une température
faible, la cire est rétractée. > à ~80°C, la cire de la capsule se dilate.
Le ressort repousse le clapet qui est La tige de poussée se déplace ouvrant le
maintenu fermé. clapet. Le liquide peut circuler vers le
Il n’y a pas de circulation de liquide vers le radiateur.
radiateur de refroidissement.
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 Document n°4
Le refroidissement Centre d’intérêt
motorisation

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Nature du document MVM
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Le vase d’expansion:
Placé en parallèle du circuit, il sert à compenser les variations
de volumes entre liquide froid et chaud.

La soupape de sécurité:
Elle maintien le circuit sous pression ce qui augmente la
température du liquide de refroidissement Refroidissement du
Echauffement du liquide: liquide

Le volume du liquide augmente; une partie de Le volume du liquide diminue; une

‘’l’eau’’ du radiateur vient remplir le vase partie quitte le vase pour retourner
d’expansion. dans le radiateur.
La pression de l’air contenu dans le vase augmente La pression chute dans le vase. Si
(P.V = constante) elle devient trop faible, le clapet de
A partir d’une certaine pression (0,8 à 1,2b) le clapet dépression (6) s’ouvre et laisse
de pression (4 ) s’ouvre afin de stabiliser la pression. entrer de l’air.

La ventilation:
Le système de ventilation Le moto ventilateur
commandé tient compte de la
Il s’agit d’un ventilateur
température du liquide dans le
électrique tournant à grande
radiateur. Celle-ci est fonction :
vitesse. Sa vitesse de rotation
-de la vitesse
est indépendante de la vitesse
-de l’air traversant le radiateur
de rotation du moteur. La
-de la température ambiante
commande est effectuée par
-de l’ouverture ou non du calorstat
un thermo- contact placé sur
Le ventilateur ne fonctionne qu’au
le radiateur.
moment opportun d’où économie
d’énergie. -4/9-
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 Document n°5
Le refroidissement Centre d’intérêt
motorisation

SAVOIRS ASSOCIES S31.1

Nature du document MVM
Professeur

Démarrage du moteur
Le liquide chaud est dirigé vers la partie
supérieure du radiateur. Le liquide de
refroidissement se déplace du bas vers le
haut dans le moteur.

Montée en température
Le mouvement du fluide est accéléré par une ‘’pompe à eau’’
entraînée par une courroie.

Ouverture du calorstat
Un système thermostatique « calorstat ou
thermostat » permet une montée en température
rapide à froid en interdisant la circulation du
liquide vers le radiateur tant que sa température
est inférieure à ~80°C.

Le liquide traverse le radiateur qui présente une

grande surface de contact avec l’air ambiant.

Enclenchement 1ère vitesse

A 95°, la 1er vitesse du moto ventilateur se met
en route déclenché par le thermo contact. Un
ventilateur accélère le passage de l’air à travers
le radiateur. A 100°, la 2éme vitesse se met en
marche. A 105° , le voyant d’alerte s’allume le
moteur est en danger.
Afin d’éviter l’ébullition du liquide, le circuit est maintenu sous pression (~ 0,7b) grâce à
un bouchon possédant un clapet taré.
Liquide de refroidissement

Il est constitué d’un mélange d’eau déminéralisée et de mono éthylène glycol dont la
concentration permet d’abaisser la température de congélation et d’augmenter la température
d’ébullition. Ces liquides répondent à des exigences particulières : protéger les différents
matériaux utilisés (aluminium, fonte…) contre les risques d’oxydation, ne pas altérer les

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LA SURALIMENTATION Centre d’intérêt
MOTORISATION

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.2

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Professeur MVM

La puissance et le couple fourni par un moteur ont pour origine la pression résultant de
la combustion du mélange air / essence introduit dans les cylindres. Pour pénétrer dans
les cylindres, le mélange doit franchir le filtre à air, les tubulures... Dans le meilleur
des cas, le remplissage ne dépasse pas 70% entraînant un rendement médiocre. Pour
améliorer les performances, il faut augmenter la masse de mélange aspirée par le
moteur. A cette fin on peut augmenter:
-la cylindrée
-le régime de rotation
-le remplissage
Cylindrée

Solution de facilité: les moteurs peuvent avoir

8, 10,12 cylindres et, jusqu’à 6 l de cylindrée.
Mais, les moteurs sont lourds,
encombrants et leurs consommations sont élevées.
Remplissage

L’amélioration du rendement, la diminution de la pollution passe par l’augmentation

du remplissage des cylindres. Pour cela on peut:
-Améliorer la perméabilité de la culasse (multisoupapes)
-Modifier l’épure de distribution (V-tec…)
-Utiliser une prise d’air dynamique (turbo…)

Perméabilité de la culasse
Ne pouvant agrandir indéfiniment le diamètre des deux soupapes habituelles ou
leurs ouvertures, c’est par leur multiplication que l’on peut améliorer le passage des
gaz.

Cette solution donne de bons résultats à haut régime,

mais, à basse vitesse le remplissage se fait moins bien.

Le couple maxi est, généralement, obtenu à des

régimes moteur élevés (~ 4500 tr/min)

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Document n°2
LA SURALIMENTATION Centre d’intérêt
MOTORISATION

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.2

Nature du document
Professeur MVM

Distribution variable

Pour assurer, dans toutes les conditions de régime et de charge des moteurs
multisoupapes, souplesse de fonctionnement, couple élevé à bas régime, pollution
réduite, les constructeurs développent des systèmes permettant de modifier le
calage de la distribution et, pour certains, la levée des soupapes :

Compresseurs volumétriques
L’amélioration du remplissage est obtenu par un ‘’gavage’’ en air du moteur à
l’aide d’un système s’apparentant à une pompe :
- Ces compresseurs sont comparables à des pompes à engrenages.
- Ils disposent de deux éléments tournants qui comportent 2 ou 3 bossages.
- Ces « lobes » entraînés par des pignons ne se touchent pas, le jeu devant être
aussi faible que possible.

Le turbocompresseur

Un turbo fonctionne comme une pompe centrifuge. Sous l’effet de la force

centrifuge, due à une vitesse de rotation élevée (~ 150 000 tr/min ) l’air est
chassé vers la périphérie de la roue du compresseur, ce qui entraîne une
aspiration en son centre.

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 Document n°3
LA SURALIMENTATION Centre d’intérêt
MOTORISATION

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.2

Nature du document
Professeur MVM

Le flux de gaz d’échappement entraîne une turbine « 1 ».

Le mouvement de transmis directement au compresseur « 2 »
par un axe de liaison.Le compresseur alimente le moteur en air
sous pression.

Pour que le ‘’turbo’’ soit efficace, il doit tourner à un régime

élevé ( > 100 000 tr/min ).En dessous du régime d’accrochage
(~ 60 000 tr/min ) le ‘’turbo’’ tourne lentement
( 500 à 10 000 tr/min ) en régime de veille.
Le moteur fonctionne alors en phase atmosphérique.

Plus le remplissage du moteur augmente, plus

le ‘’turbo’’ est efficace. Plus le ‘’turbo’’ est efficace,
plus le remplissage augmente…
Cette ‘’escalade’’ entraîne des pressions et
des températures dans les chambres de combustion
pouvant détruire le moteur.
Pour limiter les performances du ‘’turbo’’
un système régule la pression de suralimentation.
Quand la pression désirée est atteinte,
une dérivation « 1 » contrôlée par une soupape « 2 »
diminue le flux de gaz d’échappement sollicitant
la turbine du ‘’turbo’’ limitant ainsi sa vitesse de rotation.

Suralimentation refroidie

L’augmentation de la pression d’admission

entraîne une augmentation importante de la
température du mélange
( 20°C à l’entrée du turbo, > 100°C à la sortie ).
Le mélange se dilate, sa densité diminue.
L’amélioration du remplissage n’est pas aussi
importante qu’elle puisse l’être. Le refroidissement de l’air
( T° admission ~50°C ) à l’aide d’un échangeur améliore
les performances de la suralimentation. Chaque abaissement
de 10°C de la température d’admission permet
une augmentation de puissance de ~ 3%.

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 Document n°1
La dépollution Centre d’intérêt
motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.4

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MVM
Professeur

Le démarrage à froid, la recherche de la puissance…

font que la combustion n’est jamais parfaite.

Les gaz d’échappement contiennent des substances

plus ou moins polluantes et nocives.

Constitution

Epuration catalytique
Un catalyseur est constitué d’un support céramique ou
acier (1) recouvert d’alumine poreuse ( washcoat ) pour
augmenter la surface de traitement des gaz. Dans les
cellules du bloc, sont parsemés des microcristaux de
métaux précieux (~ 1,4 g/l ) :
- Platine - Palladium - Rhodium
En présence des ces métaux, les gaz d’échappement
subissent une réaction chimique et sont rendus
inoffensifs.
Les oxydes d’azote (NOx) sont réduits en azote. Par
oxydation avec l’oxygène récupéré, le CO et transformé
en CO2 et les HC en CO2 et H2O. La réaction chimique
s’amorce pour une température de ~ 250°C. La pleine
efficacité du catalyseur est obtenue lorsque la
température atteint ~ 450°C. Si la température dépasse
1000°C (à cause de ratés d’allumage, mélange trop
pauvre…) le catalyseur risque d’être détruit.
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 Document n°2
La dépollution Centre d’intérêt
motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.4

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Les catalyseurs peuvent éliminer plus de 90% des polluants à condition que le dosage
soit maintenu dans une plage très étroite autour du dosage stœchiométrique ( 1 / 14,7 ).
Le mélange air carburant est caractérisé par le coefficient d’air « Lambda » λ

La sonde Lambda mesure la teneur en oxygène

résiduel des gaz d’échappement. Le signal
délivrée par la sonde est de :
- 0 à 300 mV quand le mélange est pauvre
- 600 à 1000 mV quand le mélange est riche
La valeur moyenne du rapport air / essence est
maintenue dans la plage ou le catalyseur est le
plus efficace (λ de 0,97 à 1,03 ).

Si le mélange est pauvre, la sonde délivre une

tension inférieure à la tension de référence
(U < 400 mV)
Le calculateur enrichi le mélange.
Le mélange devenant riche, la sonde va délivrer
une tension supérieure à la tension de référence
( U > 600mV)
Le calculateur va appauvrir le mélange.

Les hydrocarbures ne s’évaporent pas dans

l’atmosphère que par le biais des gaz d’échappement,
mais aussi par les orifices d’aération des réservoirs.
L’essence sans plomb présentant un taux de benzène
important, les vapeurs ne doivent pas être rejetées à
l’air libre.

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Document n°3
La dépollution Centre d’intérêt
motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.4

Nature du document MVM
Professeur

Le canister est un ‘’piège’’ à charbon actif qui absorbe les vapeurs de carburant

Les vapeurs sont canalisées du réservoir jusque

dans le canister. Celui-ci sera purgé lors du
fonctionnement du moteur et les vapeurs brûlées
dans la chambre de combustion.

Epuration catalytique
Un catalyseur d’oxydation diminue CO, HC et particules:
- baisse de plus de 50 % du CO ( déjà très bas sur les diesels )
- réduction de 50 % des HC
- diminution de 35 % des particules
À cause du fonctionnement en excès d’air des moteurs diesels, les pots catalytiques ne
peuvent réduire les NOx

Recirculation des gaz d’échappement

La recirculation des gaz d’échappement permet

de réduire les émissions de NOx L’E.G.R.
réintroduit à l’admission une certaine quantité
de gaz brûlés réduisant ainsi la quantité
d’oxygène dans la chambre de combustion. La
température de la combustion diminue, les NOx
aussi.

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 Document n°4
La dépollution Centre d’intérêt
motorisation

SYNTHESE SAVOIRS ASSOCIES S31.4

Nature du document MVM
Professeur

Filtre a particules
Associé à un pré catalyseur, le FAP est une
structure en céramique poreuse qui permet de
piéger et de brûler les particules contenues dans
les gaz d’échappement.
La régénération du FAP est assurée par le
calculateur common-rail. Un additif à base de
sérine est injectée dans le réservoir de carburant.
Cet additif abaisse la température naturelle de
combustion des particules.

Les émissions de gaz d’échappement d’un

véhicule sont mesurées en vue de son
homologation à l’aide d’un banc à rouleaux. Un
cycle de conduite défini à l’avance est réalisé sur
le banc. Le système de mesure assure la saisie
des quantités des différents polluants émis.

Normes réparation
Moteurs diesels :
Moteurs essence non catalysés : mis en circulation avant
Les gaz ne sont pas analysés,
le 01/10/86: 4,5 % de CO maxi. mis en circulation après le
seul l’importance de la quantité
01/10/86: 3,5 % de CO maxi.
de fumée est mesurée. Les
Moteurs essence catalysés :
valeurs d’opacité sont données
en « coefficient d’absorption de
lumière m-1 »
moteurs atmosphériques : 2,5
m-1 maxi.
moteurs turbocompressés : 3 m-
1 maxi.
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