La mécanique pour les nuls.

Dans les prochaines semaines, outre les présentations de nouveaux modèles auxquelles vous êtes habitués, je vais publier des petits textes qui tenteront de vous expliquer le fonctionnement de base des différents systèmes et concepts mécaniques qui composent la voiture moderne. Voyez ça comme un petit cours 101 sur la mécanique ou la mécanique pour les nuls. Je ne m'en tiendrai pas à un horaire fixe pour ça. Disons, que quand l'actualité automobile sera pauvre en nouvelles intéressantes j'en profiterai pour publier ces petites capsules. En attendant je vous présente un nouveaux modèle et la première de ces dites capsules.

2011 Dodge Viper ACR-X

Dodge nous dévoile donc la version de production de sa Viper ACR de course. Seulement 25 exemplaires de l'ACR-X seront construit et ils sont tous déjà vendus. De plus, ce sera une voiture pour le circuit uniquement, aucune homologation routière ne sera possible.

On prend donc une Viper ACR normale, quoique rappelez-vous qu'elle détient le record non-officiel du tour du Nurburgring, et on y ajoute une cage de sécurité et on enlève tout ce qui la rend civilisée. On perd 60 kg dans l'exercice. Pour mettre un peu plus de piquant, on remanie la ligne d'échappement en se débarrassant du silencieux et des catalyseurs et on y ajoute un collecteur spécifique. Résultat 40 Hp de plus pour un grand total de 640.

La Viper ACR-X sera utilisée dans la Viper Cup qui débutera cet été sur des circuits à travers les États-Unis. Je vous laisse admirer le serpent.



Capsule mécanique

J'inaugure donc aujourd'hui mes capsules sur la mécanique automobile. Comme décrit ci-haut je vais passer en revue tous les principes et technologies qui composent la voiture moderne. Voyez ça comme un genre d'encyclopédie. Aujourd'hui, je commence par les cycles moteurs.

Le moteur à explosion existe depuis la fin du 19ième siècle. C'est en fait un français, Alphonse Beau de Rochas, qui en inventa le principe de base. Ce principe est ce que l'on appel le moteur quatre-temps ou aussi le cycle quatre-temps. En 2010 au Québec, la presque totalité des véhicules automobiles utilisent ce principe de base dans leurs moteurs, exception faite des moteurs diesel, pour ceux-là j'y reviendrai.

Le cycle quatre-temps, comme son nom l'indique, décompose en quatre temps les différents évènements qui se produisent à l'intérieur du moteur pour que celui-ci puisse produire un travail et ainsi envoyer sa puissance aux roues. Les quatre temps moteurs sont les suivants, l'admission, la compression, l'explosion et finalement l'échappement. Je vous décris le tout dans de plus ample détails ci-dessous.

L'admission:

En regardant à l'intérieur du cylindre d'un moteur à quatre temps, on verrait le piston au tout début de sa course. C'est ce que l'on appel le point mort haut (ou « Top Dead Center » en anglais abrégé à TDC). À ce moment, le piston amorcera sa course vers le bas. Au même instant, la soupape d'admission est ouverte et peut laisser entrer le mélange air-essence essentiel à la combustion. Le piston descendra par la suite au bas de sa course, son point mort bas (ou « Bottom Dead Center » en anglais abrégé à BDC). Le vide ainsi créé aura pour effet d'aspirer le mélange air-essence à l'intérieur du cylindre.

Le volume total créé par le mouvement du piston, incluant la portion de la chambre de combustion, est ce que l'on appel la cylindrée. On multiplie cette mesure de volume par le nombre de cylindre et on obtient la cylindrée totale du moteur. Ce volume est mesurée en centimètre cube (cc) dans le système métrique ou encore en litre. Dans le système impérial on parle plutôt de pouces cube ou « cubic inches » en anglais (les fameux CID pour « cubic inches of displacement »).

La compression:

C'est le temps moteur qui suit l'admission. Toujours en ayant le même point de vue, le piston remontera cette fois-ci de son point mort bas à son point mort haut. La soupape d'admission se fermera aussitôt que le piston est au point mort bas. Le mélange air-essence aspiré précédemment n'a donc plus d'endroit où s'échapper. Il sera donc compressé par le piston. Ceci est important puisque le mélange air-essence dégagera beaucoup plus d'énergie de cette façon, on s'en reparle plus bas.

Le rapport de volume entre le moment où le piston est à son point mort bas et celui où il est à son point mort haut est ce que l'on appel le rapport de compression. Donc, c'est à dire qu'un moteur ayant un rapport de compression de 9 :1, réduira ce volume de 9 fois.

L'explosion:

Le piston est en point mort haut. Les soupapes sont fermées. La bougie d'allumage enflamme le mélange air-essence. Une « explosion » s'en suit et l'énergie de cette dernière pousse le piston jusqu'à son point mort bas. J'ai mis le mot « explosion » entre guillemet parce que c'est en fait un front de flammes qui se développe et non une vrai explosion. Une vrai explosion percerait les pistons et disons que ce ne serait pas très bon pour votre moteur.

Je vous parlais plutôt qu'il est important de compresser le mélange air-essence. C'est que ce mélange ne contient pas beaucoup d'essence en réalité. En règle générale on parle d'un rapport de 14,7 :1 donc, 14,7 part d'air pour une part d'essence. C'est ce que l'on appel le rapport stœchiométrique. Lorsque le mélange est à ce rapport, le fait de le compresser permet de l'enflammer plus facilement et avec plus d'efficacité. En gros, on obtient le parfait équilibre entre essence brûlé et énergie produite. Bon c'est plus compliqué que ça, mais je vais vous en reparler de toute façon.

Le temps moteur de l'explosion est ce qui fait avancer votre voiture. Les autre temps n'existent que pour amener le mélange air-essence au point où il pourra être enflammé par la bougie d'allumage.

L'échappement:

Le piston est redescendu au point mort bas grâce à l'explosion. Il part donc de là et remonte au point mort haut. La soupape d'échappement est ouverte et le piston pousse ainsi les gaz brulés à l'extérieur du cylindre. Par la suite, la soupape d'admission s'ouvre et le piston redescends aspirant ainsi une nouvelle charge de mélange air-essence. C'est le temps moteur de l'admission qui recommence.

Dans la petite animation ci-dessous on peut voir l'admission (1), la compression (2), l'explosion (3) et finalement l'échappement (4). Le côté droit en bleu est la soupape d'admission et le côté gauche en brun est la soupape d'échappement.

http://img.photobucket.com/albums/v332/klorophil/blog/4-Stroke-Engine.gif

Notez bien ici, que tout ceci ne serait pas possible sans le vilebrequin. Ce dernier connecte ensemble tous les pistons du moteur. Donc, quand le premier piston est poussé par une explosion il entraîne les autres. C'est pourquoi les pistons peuvent bouger durant les trois autres temps moteurs autre que l'explosion. De plus c'est ce vilebrequin qui transforme le mouvement linéaire des pistons en mouvement rotatoires ce qui permet de faire tourner la transmission et ainsi les roues de votre voiture. Le vilebrequin fait donc une révolution complète à chaque fois que le piston passe du point mort haut au point mort bas et revient au point mort haut. C'est donc à dire que pendant l'admission et la compression, le vilebrequin a fait un tour et un autre pendant l'explosion et l'échappement. Évidemment, ceci n'est vrai que pour un moteur avec seulement un seul cylindre. Plus on ajoute de pistons, moins le vilebrequin fera de révolution par temps moteur.

Bon c'est tout pour le moment, apprenez ça par cœur et puis on continue notre petit cours bientôt. Le Salon de l'auto de New York vient de s'ouvrir alors je vous reviens bientôt avec d'autres nouveaux modèles de voitures.