Section 3 OCOM M232.03 – EXPLIQUER LES CYCLES D’UN MOTEUR À PISTONS À QUATRE TEMPS

Les pièces d’un moteur fonctionnent ensemble dans un cycle pour faire tourner l’hélice d’un aéronef. Dans la plupart des moteurs d’aéronef, ce cycle comprend quatre étapes distinctes qui s’appellent des « courses » :

Le piston fait quatre courses (deux vers le haut et deux vers le bas) pour effectuer un cycle. Pendant cette opération, le vilebrequin fait deux révolutions complètes.

L’admission (induction)

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur l’admission, qui se trouve à la figure A-1.

Pendant la première course (admission), la soupape d’admission s’ouvre pour laisser entrer le mélange d’essence et d’air dans le cylindre et le piston se déplace vers le bas pour aspirer le mélange dans le cylindre. La soupape d’échappement est fermée pendant cette course.

La compression

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur la compression, qui se trouve à la figure A-2.

Dans la deuxième course (compression), les deux soupapes sont fermées pendant que le piston se déplace vers le haut pour comprimer le mélange.

La combustion (combustion)

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur la combustion, qui se trouve à la figure A-3.

Dans la troisième course (combustion), les deux soupapes restent fermées pendant que la bougie d’allumage enflamme l’essence, qui brûle, se gonfle et force le piston à redescendre.

L’échappement

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur l’échappement, qui se trouve à la figure A-4.

Dans la quatrième course (échappement), la soupape d’échappement est ouverte pour laisser s’échapper les gaz brûlés pendant que la soupape d’admission est fermée. Le piston remonte à nouveau pour forcer les gaz brûlés à sortir par la soupape d’échappement ouverte.

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur les quatre courses du moteur à pistons, qui se trouve à la figure A-5.

Après l’échappement, le processus complet est refait des milliers de fois par minute, ce qui permet au vilebrequin de faire tourner l’hélice de l’aéronef.

Les autres composants importants des moteurs à pistons à combustion interne à quatre temps sont les systèmes à cames qui assurent le fonctionnement des soupapes.

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur le mécanisme à cames et à soupapes, qui se trouve à la figure A-6.

Puisque le vilebrequin tourne en même temps que les mouvements du piston, sa rotation sert à donner des signaux aux soupapes leur indiquant à quel moment s’ouvrir. La méthode courante est que le vilebrequin fasse tourner un arbre secondaire (arbre à cames) muni de cames ou de lobes élevés à sa surface. La came est d’une telle forme qu’elle force mécaniquement l’ouverture de sa soupape correspondante; il y a plusieurs façons de disposer mécaniquement cette configuration, c.-à-d. exactement à la bonne position au bon moment.

Le vilebrequin fournit l’information de calage aux soupapes en utilisant les cames de l’arbre à cames pour forcer l’ouverture des soupapes. L’arbre à cames est généralement relié au vilebrequin par des pignons.

Un brûlage efficace et complet prend du temps. Bien qu’une explosion comme celle qui se produit dans le cylindre d’un moteur à pistons semble se produire instantanément, un certain temps est tout de même requis. Le moteur tourne très vite, des milliers de révolution par minute, alors le délai est très court. Pour s’assurer que le carburant est complètement brûlé et que toute l’énergie du carburant est récupérée, l’étincelle qui débute l’explosion doit être envoyée pendant que le piston est toujours en train de monter dans la compression. Si l’étincelle arrive pendant la combustion, il n’y a pas suffisamment de temps pour brûler le carburant complètement et le carburant non brûlé s’échappe. Cela entraîne donc une dépense inutile de carburant et contribue à la pollution de l’environnement sous forme de fumée bleue. Par conséquent, le calage du signal électrique de la bougie d’allumage doit être exact.

Les bougies d’allumage de chaque cylindre doivent recevoir le signal électrique pendant que le piston monte et avant la fin de la compression.

Le calage de la distribution de l’étincelle provient également du vilebrequin, par l’entremise d’un système de pignons qui fournit un calage brut ou approximatif. La précision est tellement importante qu’un technicien mesure généralement le calage de l’étincelle avec des outils électroniques pour assurer la précision pendant les mises au point du moteur.

Les étapes de fonctionnement du moteur doivent se produire exactement en ordre. Plus d’une étape de fonctionnement doit souvent se produire simultanément. Par exemple, l’étincelle doit être envoyée au cylindre pendant que les deux soupapes sont fermées. Une étincelle envoyée à un cylindre chargé lorsqu’une soupape est ouverte causera un « retour de flamme ». La combustion sera perdue et la soupape sera brûlée ou même brisée.

Présenter aux cadets un transparent ou remettre un document de cours portant sur les quatre courses du moteur à pistons à quatre temps, qui se trouve à la figure A-5.

Le fonctionnement d’un moteur doit se produire de la façon suivante :

Pour un bon fonctionnement, le calage des soupapes et de l’étincelle doit être précis pour tous les cylindres.

Distribuer des copies de la figure B-1 et demander aux cadets d’inscrire le nom des courses montrées.