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TP 16.2 Micromoteur thermique /13

MPSI-PCSI Sciences Industrielles pour l’Ingénieur S. Génouël 17/02/2011

TP 16.2 Micromoteur thermique

Pendant 30 min, lire le dossier technique jusqu’à la partie « Moteur à 4 temps » incluse (ne pas s’intéresser au moteur 2 temps).

1) Objectifs du TP et sommaire. Il est proposé dans ce TP pour le micromoteur 4 temps :

- d’effectuer son montage, - d’effectuer le calage de sa distribution.

Il est proposé dans ce TP pour le micromoteur 2 temps :

- d’effectuer son montage. NB : Les parties 2 (30 min) et 3 (50 min) sont indépendantes et peuvent être effectuées dans n’importe quel ordre.

1) OBJECTIFS DU TP ET SOMMAIRE...............................................................................1

2) MICROMOTEUR 4 TEMPS DE MODELISME. ...............................................................2 21) CONSTITUANTS DU MICROMOTEUR 4 TEMPS. ............................................................ 2 22) MONTAGE ET DEMONTAGE DU MICROMOTEUR 4 TEMPS. ........................................ 3

3) MICROMOTEUR 2 TEMPS DE MODELISME. ...............................................................5 31) CONSTITUANTS DU MICROMOTEUR 2 TEMPS. ............................................................ 5 32) MONTAGE ET DEMONTAGE DU MICROMOTEUR 2 TEMPS. ........................................ 6 33) DIFFERENTES CONCEPTIONS DE MICROMOTEURS 2 TEMPS................................... 7

4) BILAN DU TP : LES DIFFERENCES DE CONCEPTION ENTRE UN MOTEUR 2 TEMPS ET UN MOTEUR4 TEMPS. .................................................................................................7



2) Micromoteur 4 temps de modélisme. Pendant 5 min, relire la partie « Moteur 4 temps » du dossier technique.

Regarder la vidéo "Embiellage du micromoteur 4 temps du laboratoire" située dans le répertoire SII Elève / Dossier ressource / Divers / Automobile / Moteur thermique.

21) Constituants du micromoteur 4 temps. Demander au professeur puis, prendre devant soi : - la boîte contenant le micromoteur 4 temps démonté ;

- le document réponse contenant sa nomenclature et son éclaté. Certains sous-ensembles restent montés car leur remontage ne présente pas d’intérêt :

La culasse 23 (qui donne un accès au cylindre) munie de l’ensemble soupape (soupapes 22, ressorts 24, cuvettes 25,

clavettes 26) + pipe d’admission 35 avec son joint 34 et

ses deux vis de fixation 36

Le piston-bielle qui comporte :

le piston 18 muni de son segment 19 + l’axe de piston 16

+ le clips du piston 17 + la bielle 15 munie de ses deux

coussinets (en bronze)

Le carter qui comporte :

- à l’intérieur les deux roulements 4 et 6 de guidage du vilebrequin + le roulement

41 en fond de logement de l’arbre à cames + les deux poussoirs tige culbuteur

46 - à l’extérieur le reniflard 39 (évacuation

des vapeurs d’huile) et sa rondelle 40

Le bouchon de carter 10 avec son joint 9+ le carburateur 12 avec ses deux vis de

fixation 13 + le starter 14

Pipe d'échappement 37 et écrous + silencieux 38

Le bouchon d’arbre à cames 44

+ roulement étanche 43

Les culbuteurs, vis, écrous 27

et leur support, axes, circlips 28

Les deux tubes cache tige culbuteur 48 muni de quatre joints toriques

Remarques sur toutes les vis "en vrac" :

- Les vis de fixation 11 du bouchon de carter sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 30 de la culasse sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 33 du cache culbuteurs sont au nombre de 2 et au complet. - Les vis de fixation 45 du bouchon arbre à cames sont au nombre de 2 et au complet. - La vis de fixation 29 du support culbuteurs est unique et présente.

Remarques sur les autres pièces: - Il manque une des deux tiges de culbuteurs 47. - Le segment 19 du piston n'est pas présent.

Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur).

Repérer les 3 roulements à l'intérieur du carter.

Repérer le long coussinet en bronze (qui guidera le vilebrequin) dans le carter.

Repérer les dentures hélicoïdales sur le vilebrequin ainsi que sur l'arbre à cames.

Repérer la rainure de clavette sur le vilebrequin, la clavette 8, et la rainure de clavette sur le plateau d'hélice.

Repérer la forme des 2 cames sur l'arbre à cames.

Repérer les 2 coussinets en bronze (qui guideront l’axe du piston et l’axe du maneton de vilebrequin) dans la bielle.

Repérer le segment sur le piston.

Repérer le roulement étanche dans le bouchon arbre à cames.

Repérer les 2 joints toriques sur un cache tige culbuteur.

Appuyer sur les soupapes et analyser les canalisations pour connaître celle qui sera l’échappement.



22) Montage et démontage du micromoteur 4 temps. Effectuer le montage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessous.

Remarques :

- Les montages sont accompagnés de pose de vis qui ne sont pas décrites dans le graphe de montage. - Il n'est pas nécessaire de visser "à fond"… - Les séquences 3 et 5 sont décrites plus précisément dans les pages suivantes.

Effectuer le démontage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessus.


Séquence n° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Chemise

Carter

Culbuteurs + vis de fixation

Cache culbuteurs + joint + 2 vis de fixation

Vilebrequin

Silencieux + pipe d’échappement + 2vis de fixation

Bouchon de carter + starter + carburateur + 2 vis de fixation

Clavette + plateau d’hélice + hélice + rondelle d’hélice + 2 écrous moteur

Arbre à cames (voir explications) + bouchon d’arbre à cames + 2 vis de fixation

Tiges culbuteur + tubes cache tige culbuteur

Culasse + bougie et rondelle en bronze + joint culasse + 2 vis de fixation

Piston-bielle (voir explications)



SEQUENCES PARTICULIERES : Séquence 3 : Montage pison-bielle dans carter.

Empreintes des soupapes Attention, les empreintes des soupapes ne sont pas situées au milieu du piston.

Placer ces empreintes coté hélice (sinon lors du fonctionnement, il va y avoir collision entre les soupapes et le piston, et donc détérioration des soupapes).

Séquence 5 : Montage de l’arbre à cames (calage de la distribution) Il faut veiller particulièrement au montage de l’arbre à cames. C’est en effet les cames qui commandent l’ouverture et la fermeture des soupapes. Il faut donc que ces mouvements soient correctement synchronisés avec le mouvement du piston, donc avec le mouvement du vilebrequin.

Placer le vilebrequin au PMH en faisant coïncider le repère plateau d’hélice avec la nervure située sur le bâti.

Introduire l’arbre à cames en faisant coïncider le repère (point) situé sur la roue dentée de l’arbre à came avec une ligne qui passerait par les deux trous de fixation du bouchon. Pendant cette opération ne pas bouger le vilebrequin.

Cette phase de calage est la plus importante. En effet, si la came est bien positionnée, elle permettra d’ouvrir et de fermer la soupape désirée au bon moment. Si ce n’est pas le cas, à vous d’imaginer ce qui se passera…



3) Micromoteur 2 temps de modélisme. Demander au professeur le moteur 2 temps fixé sur le support rouge et noir.

Lire les parties « Moteur 2 temps » et « Comparaison des moteurs 2 temps et 4 temps » du dossier technique.

31) Constituants du micromoteur 2 temps. Demander au professeur puis, prendre devant soi : - la boîte contenant le micromoteur 2 temps démonté ;

- le document réponse contenant sa nomenclature et son éclaté. Certains sous-ensembles restent montés car leur remontage ne présente pas d’intérêt :

Le bouchon de carter 7 avec son joint 6

Le carter qui comporte : - à l’intérieur le long coussinet (en bronze) de guidage du vilebrequin - à l’extérieur le picot d’orientation

de la chemise, et l'ensemble clavette 17 - écrou 18 de

carburateur

Le piston-bielle qui comporte : le piston 12

+ l’axe de piston 10 + le clips du piston 11

+ la bielle 9 munie de ses deux coussinets (en bronze)

Le carburateur 20 avec son joint torique 19

Remarques sur toutes les vis "en vrac" :

- Les vis de fixation 8 du bouchon de carter sont au nombre de 2 (au lieu de 4). - Les vis de fixation 16 de la culasse sont au nombre de 2 (au lieu de 6). - Les vis de fixation 21 du silencieux sont au nombre de 2 et au complet.


Repérer le long coussinet en bronze (qui guidera le vilebrequin) dans le carter.

Repérer les 2 coussinets en bronze (qui guideront l’axe du piston et l’axe du maneton de vilebrequin) dans la bielle.

Repérer la forme du joint torique 19.

Repérer la lumière d’alimentation dans le vilebrequin.

Repérer les 3 lumières d’admission dans le carter (permettant le passage des gaz frais du carter d’admission à la chambre de combustion).

Repérer la lumière d’échappement dans le carter.

Repérer les lumières d’admission et d’échappement dans la chemise.



32) Montage et démontage du micromoteur 2 temps. Effectuer le montage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessous.

Remarques :

- Les montages sont accompagnés de pose de vis qui ne sont pas décrites dans le graphe de montage. - Il n'est pas nécessaire de visser "à fond"… - La séquence 4 est décrite plus précisément au bas de la page.

Effectuer le démontage du micromoteur SOIGNEUSEMENT suivant le graphe de montage ci-dessus.

Vérifier que toutes les pièces sont PRESENTES dans la boîte (sinon, prévenir le professeur). SEQUENCE PARTICULIERE : Séquence 4 : Montage de la chemise.

Attention, bien mettre le picot dépassant du carter dans la fente de la chemise. C’est ce détail qui oriente convenablement les lumières de la chemise par rapport au carter.

Indexage angulaire de la chemise

Séquence n° 1 2 3 4 5 6 7 8

Culasse

Carter

Piston-bielle

Joint de culasse

Plateau d’hélice + hélice + rondelle d’hélice + écrou moteur

2 vis de fixation culasse

Carburateur + clavette + écrou

Bouchon de carter + joint + 2 vis de fixation

Silencieux + joint + 2 vis de fixation

Bougie et rondelle en bronze

Vilebrequin

Chemise (voir explications en bas de page)



33) Différentes conceptions de micromoteurs 2 temps. Question 1 : Colorier les classes d’équivalence cinématique sur chaque dessin d'ensemble des 2 micromoteurs

2 temps (l’OSMAX 35 FP et le WEBRA 60) du document réponse. En jaune : Sous-ensemble « vilebrequin » En bleu : Sous-ensemble « bielle » En rouge : Sous-ensemble « piston » Aucune couleur : Sous-ensemble « carter »

On donne le graphe de liaison de ces micromoteurs.

On donne aussi le schéma cinématique spatial en prenant la même orientation que celle sur la perspective inférieure du dessin d'ensemble du micromoteur OSMAX 35 FP. Question 2 : Lister les principales différences de conception qui existent entre ces 2 micromoteurs 2 temps.

4) Bilan du TP : les différences de conception entre un moteur 2 temps et un moteur4 temps. Observer sur la table à coté, culasse, vilebrequins, moteur…

Question 3 : Quelles sont les différences de conception (et non pas de fonctionnement) entre un moteur 2

temps et un moteur 4 temps (pièces existantes dans l’un et pas dans l’autre, forme des pièces) ?

AVANT DE PARTIR, RANGER LE POSTE

Bielle

Pivot glissant d’axe …

Piston

Vilebrequin

Carter Pivot glissant

d’axe …

Pivot glissant d’axe …

Pivot d’axe …

TP 16.2 Micromoteur thermique (DOCUMENT REPONSE) /13


Nomenclature du micromoteur 4 temps de modélisme démonté au labo.

Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation 1 2 Ecrous moteur 26 2 Clavette de soupape 2 1 Rondelle d’hélice 27 2 Culbuteur, vis, écrou 3 1 Plateau d’hélice 28 2 Support culbuteurs, axe, circlips 4 1 Roulement avant étanche 29 1 Vis de fixation support culbuteurs 5 1 Carter 30 4 Vis de fixation culasse 6 1 Roulement arrière 31 1 Joint 7 1 Vilebrequin 32 1 Cache culbuteurs 8 1 Clavette de vilebrequin 33 2 Vis de fixation cache culbuteurs 9 1 Joint 34 1 Joint

10 1 Bouchon de carter 35 1 Pipe d’admission 11 4 Vis de fixation bouchon de carter 36 2 Vis de fixation pipe d’admission 12 1 Carburateur complet avec joint torique 37 1 Pipe d’échappement + écrous 13 2 Vis de fixation carburateur 38 1 Silencieux 14 1 Starter complet 39 1 Reniflard 15 1 Bielle 40 1 Rondelle 16 1 Axe de piston 41 1 Roulement étanche 17 1 Clips de piston 42 1 Arbre à cames 18 1 Piston 43 1 Roulement étanche 19 1 Segment 44 1 Bouchon arbre à cames 20 1 Chemise 45 2 Vis de fixation bouchon arbre à cames 21 1 Joint de culasse 46 2 Poussoir tige culbuteur 22 2 Soupapes 47 2 Tige culbuteur 23 1 Culasse 48 2 Tube cache tige culbuteur + joints toriques 24 2 Ressort de soupape 49 1 Bougie + rondelle en bronze 25 2 Cuvette de ressort 50 1 Hélice

NB : Les pièces 49 et 50 ne sont pas représentées sur l'éclaté, mais sont présentes dans la boîte.

Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme démonté au labo.

Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation 1 1 Ecrou moteur 14 1 Joint de culasse 2 1 Rondelle d’hélice 15 1 Culasse 3 1 Plateau d’hélice 16 6 Vis de fixation culasse 4 1 Carter 17 1 Clavette de carburateur 5 1 Vilebrequin 18 1 Ecrou de carburateur 6 1 Joint 19 1 Joint torique 7 1 Bouchon de carter 20 1 Carburateur 8 4 Vis de fixation bouchon de carter 21 2 Vis de fixation silencieux 9 1 Bielle 22 2 Rondelle fendue

10 1 Axe de piston 23 1 Silencieux 11 1 Clips de piston 24 1 Joint du silencieux 12 1 Piston 25 1 Bougie + rondelle en bronze 13 1 Chemise 26 1 Hélice

NB : Les pièces 24, 25 et 26 ne sont pas représentées sur l'éclaté, mais sont présentes dans la boîte.



Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme OSMAX 35 FP (6cm3) sur plan.

Nomenclature du micromoteur 2 temps de modélisme Webra 60 sur plan.

30 2 Vis sans tête à bout plat HC, M 3 - 5 29 1 Chemise 34 Cr Mo 4 28 1 Cylindre Z – A4 G 27 1 Culasse Z – A4 G 26 4 Vis CHC, M 3.5 - 10 25 1 Joint circulaire, type B, d = 6 Metalloplastique-cuivre 24 1 Bougie 23 1 Joint circulaire, type B, d = 13 Metalloplastique-cuivre 22 1 Embout carburateur Z – A4 G 21 1 Anneau élastique pou alésage, 6 x 0.5 20 1 Ecrou H, M 6 19 1 Plaque Z – A4 G 18 1 Hélice 17 1 Clavette C 35 16 1 Accouplement Z – A4 G 15 1 Roulement à bille 14 1 Vilebrequin 100 Cr 6 13 1 Corps Z – A4 G 12 1 Roulement à bille 11 1 Joint papier Papier 10 1 Maneton 100 Cr 6 9 1 Bielle 34 Cr Mo 4 8 1 Palier Cu Sn 8 P 7 1 Joint plat Papier 6 8 Vis H, M 3 – 12 5 1 Chapeau Z – A4 G 4 1 Piston 34 Cr Mo 4 3 1 Douille à rouleaux 2 1 Axe 34 Cr Mo 4 1 1 Segment

Rep Nb Désignation Matière

20 1 Coussinet de tête de bielle Cu Sn 8p 19 1 Bielle EN AC – AlCu5Mg 18 2 Embout d’axe de piston Cu Sn 8p 17 1 Axe de piston C 40 16 1 Piston C 35 15 1 Écrou d’hélice EN AW-7075 [AlZn5,5MgCu] 14 1 Hélice 13 1 Rondelle d’hélice EN AW-7075 [AlZn5,5MgCu] 12 1 Vilebrequin C 40 11 1 Bougie 10 1 Joint de bougie 9 8 Vis CL, M2 – 5 – 8 C 35 8 6 Vis CL, M2 – 5 – 6 / 4 C 35 7 1 Culasse EN AC-AlSi10Mg 6 1 Chemise C 35 5 1 Chapeau EN AC-AlSi10Mg 4 1 Coussinet de palier Cu Sn 8p 3 1 Palier EN AC-AlSi10Mg 2 2 Joint Papier 1 1 Carter EN AC-AlSi10Mg

Rep Nb Désignation Matière



Eclaté du micromoteur 4 temps de modélisme démonté au labo.



Eclaté du micromoteur 2 temps de modélisme démonté au labo.

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