Examinons nos moteurs

 A propos des visites, que voit - on d'ailleurs, lorsque l'on enlève le capot d'un de nos valeureux Tétras ?

 

Voyons un peu, et pour simplifier, nous allons procéder de la gauche vers la droite.

Sur ce cliché, on a enlevé le cône d'hélice, derrière lequel on peut observer que les deux pales de l'hélice, en carbone sandwich noir, sont enserrées dans un moyeu en alliage d'alu.
On peut desserrer ce moyeu au sol, afin de régler manuellement le pas d'hélice.
On voit en arrière de l'hélice une flasque circulaire, qui sert à fixer le cône d'hélice avec des vis.

En arrière de la flasque, voici le radiateur d'huile, c'est ce rectangle noir. Vous remarquez qu'un tuyau en part, fixé par une prise rouge, et que ce tuyau descend jusqu'au réservoir d'huile, en bas à droite.
Il fait donc bien partie du circuit d'huile.

Un ensemble de tôles plates dessine sous le radiateur d'huile et au dessus du moteur une véritable oeuvre d'art contemporain.
Cet ensemble sert à canaliser l'air de refroidissement , qui entre par l'avant du capot, et à l'envoyer en rangs serrés vers les cylindres.

Cylindres que l'on voit très bien dessous, marqués par les ailettes de refroidissement. Le moteur Rotax a en effet pour particularité d'être refroidi à la fois par air et par eau, le milieu des cylindres est donc la partie refroidie par air.
Une tubulure grise entre en haut de chaque cylindre. Il s'agit de la tubulure d'admission, qui arrive du carburateur, également visible sur ce cliché.
Elle amène das le cylindre le mélange air-essence nécessaire à la carburation.

Une tubulure d'échappement sort à l'avant du premier cylindre visible, ainsi qu'à l'arrière du cylindre suivant.
Ainsi, l'air qui a servi à l'explosion dans le cylindre repart ensuite par là, rejoignant l'air des deux cylindres opposés dans le pot d'échappement, lequel est ici démonté pour faciliter l'enlèvement du capot inférieur.

On distingue en dessous deux raccords bleus, qui sont l'entrée et la sortie du liquide de refroidissement au radiateur. Le radiateur , peu visible, est placé en position horizontale sous le moteur.

Cette photo montre également la fixation du moteur sur l'ULM au moyen d'un bâti en tubes blancs.
Le moteur est monté sur le bâti par des fixations dites " silent-blocs", qui sont de gros joints de caoutchouc serrés par un bolon. Ce dispositif filtre énormément les vibrations avant qu'elles ne se retransmettent au reste de la machine.
Le moteur de votre voiture est fixé de la même façon.

Au dessus du silent-bloc visible, un cylindre noir : C'et le filtre à huile, presque identique aussi à celui de votre voiture.
Il se dévisse et peut être changé lors d'une visite du moteur.

 Dans les clichés qui suivent, nous allons nous intéresser au démontage du moteur Rotax 912 qui équipe nos Tétras, ainsi qu'un bon nombre d'ULMs.

Nous allons ainsi identifier pas mal de pièces en les regardant de près.

Soyons francs : le cycle de photos qui suit est passé à l'envers, puisqu'il s'agit en réalité du remontage du moteur du GK lors de sa grande révision en fécrier 2015. Ceci explique pourquoi certaines pièces sont visiblement neuves, ce qui ne serait pas le cas lors du démontage d'un moteur ayant déjà tourné.

                  Prêts ?

                  Partez.

 

On commence par une vue d'ensemble du moteur complet ( vu de dessus).

On distingue surtout les pipes d'admission qui arrivent au dessus de chacun des quatre cylindres.
Dans les quatre tuyaux noirs, circule du liquide de refroidissement, et le petit réservoir à leur point de jonction permet le remplissage dudit liquide.

L'échappement étant démonté, on voit bien son orifice de sortie à l'avant des cylindres avant.

La partie avant du moteur tout en bas de la photo, sur laquelle on distingue une étiquette " Aircraft Engine" est le réducteur, dont nous reparlerons.

                                 Le réducteur, c'est ça.

Ce boîtier placé entre le moteur et l'hélice contient des engrenages qui vont amener l'hélice à tourner moins vite que le moteur.

Vous avez noté que nos moteurs tournent couramment entre 4000 et 5000 tours/minute, or si vous faites le calcul, vous verrez que l'extrémité de la pale d'hélice, longue d'un mètre environ, dépasserait la vitesse du son si l'hélice était en prise directe.

Une hélice a un bon rendement aux alentours de 2500 tours/minute, on a donc placé ces engrenages pour réduire la vitesse de rotation de cette hélice.
Le régime que vous lisez sur le compte-tours est ainsi celui du moteur, et non pas celui de l'hélice.

Notons que sur les avions, beaucoup d'hélices sont montées en prise directe, car les moteurs d'avions tournent entre 2000 et 2500 tours/min.

Grâce au talent de mécanicien de Gérard Rayssac, nous pouvons observer ici l'intérieur du réducteur , une fois démonté son carter extérieur.

On distingue bien le bloc moteur à gauche de la photo, et la sortie du moteur par le petit pignon. Celui-ci engrène le grand pignon au dessus.

Il est intuitif que, lorsque l'on compte dent pour dent, il faut plusieurs tours au petit pignon du bas pour faire faire un tour au grand pignon du haut. On distingue bien à droite la flasque sur laquelle viendra se fixer l'hélice.

                                                                           Ceci est un carburateur.

        Cet étrange élément aux allures de véhicule spatial a pour rôle en réalité de mélanger de l'air et de l'essence.

L'air arrive par la droite du cliché ( par l'arrière du carburateur, donc) , au travers d'un filtre, et ressort à gauche, au travers de la tubulure d'admission dont nous avons déjà parlé.
Entre-temps, il va être mélangé à environ 20 pour cent d'essence, laquelle arrive par le tuyau blindé brillant à droite.
L'essence est momentanément stockée dans la petite cuve gris mat, en bas du carburateur. Un système de flotteur y maintient un niveau constant.
A l'intérieur du carbu, au dessus de la petite cuve, un tout petit orifice appelé "gicleur", invisible ici, aspire l'essence qui est vaporisée dans l'air qui passe.

Un carbu est quelque chose d'assez compliqué à l'intérieur, aussi, il faut laisser aux spécialistes le soin de le démonter.

Notons que deux commandes arrivent au carbu via des câbles.
Celle de l'arrière, c'est la manette des gaz, qui ouvre ou ferme le passage du mélange air/essence vers l'admission.
Celle de l'avant, c'est le starter, le bouton séparé que vous tirez pour démarrer à froid. Le starter ouvre donc un circuit d'essence séparé du circuit principal.

Il y a deux carburateurs sur le Rotax 912, chacun alimentant deux cylindres.Pour que notre moteur tourne rond, il faut que les quatre cylindres reçoivent la même pression d'air, aussi, on distingue sur la tubulure d'admission, en sortie du carbu, un tuyau noir qui part vers l'autre côté du moteur.
Il se raccorde au même point en sortie de l'autre carburateur, réalisant ainsi un équilibrage de l'admission des deux côtés du moteur.

Le chapeau noir qui coiffe chaque cylindre arbore fièrement la marque du constructeur du moteur.

Ce chapeau noir s'appelle " cache-culbuteur", simplement car lorsqu'on l'enlève, on trouve les culbuteurs et les soupapes en tête des cylindres.

Rappelons que lors du cycle admission-compression-explosion-échappement, deux soupapes s'ouvrent et se ferment en tête de chaque cylindre, la soupape d'admission, qui ouvre l'arrivée du mélange air/essence en provenance du carburateur, et la soupape d'échappement, qui au tour suivant évacue les gaz brûlés avant une nouvelle admission.

Ce système de poussoirs est actionné par un arbre à cames situé sous le vilebrequin ( arbre central du moteur).

Les cames de cet arbre poussent des tiges qui passent sous le cylindre, et poussent des petits basculeurs, lesquels ouvrent à tour de rôle les soupapes d'admission et d'échappement. De gros ressorts referment ensuite les soupapes.

Nous allons apercevoir plusieurs de ces éléments dans la suite du démontage.

Voici les cylindres, une fois les cache-culbuteurs enlevés.

 

Outre le fait que l'on distingue sur chaque cylindre :
- Un grand orifice qui est l'arrivée de l'admission
- Un orifice plus petit, avec un joint orange, qui sert à la circulation du liquide de refroidissement, et ne communique donc pas avec l'intérieur du cylindre.
- Une bougie entre les orifices. Il y a aussi une autre bougie en dessous, soit deux bougies par cylindre.
 

On voit bien, en tête des cylindres, les culbuteurs appuyant sur les soupapes et leurs ressorts.

Les tiges de culbuteurs, mûes par l'arbre à cames, sont sous les cylindres, et donc invisibles ici.

Voici le haut du cylindre démonté, et vu de l'intérieur.

Cette pièce s'appelle "culasse", car comme sur les armes à feu, elle encaisse le choc de l'explosion, pour repousser le piston dans le cylindre.
 

On voit bien les deux soupapes fermant la culasse, la plus grande étant celle d'admission, la plus petite celle d'échappement, ainsi que les deux bougies, qui une fois le mélange air/essence comprimé, assureront l'allumage.

Après avoir regardé la culasse, regardons exactement en sens inverse, et nous voyons les pistons dans les cylindres.

C'est là que se crée la puissance du moteur, puisque l'explosion produite dans le cylindre repousse avec vigueur le piston vers le bas.

Chaque piston est relié par une bielle à un vilebrequin, arbre central du moteur.
Il est donc normal qu'à un instant donné, les deux pistons ne soient pas à la même hauteur dans le cylindre.

Le diamètre du piston s'appelle l'alésage, la longueur parcourue par le piston dans le cylindre s'appelle la course.
Et la surface du piston , telle que vous la voyez ici, multipliée par la course parcourue par le piston, cela donne un volume qui s'appelle la cylindrée.

Il faut bien sûr multiplier la cylindrée par le nombre de cylindres, pour obtenir la cylindrée totale du moteur, qui est en quelque sorte le volume total travaillant des pistons dans les cylindres.
 

Sur le Rotax 912 ici présent, quatre cylindres ayant chacun 79,5 mm d'alésage et 61mm de course offrent une cylindrée totale de 1211 Cm3.

                                                       Un instant d'observation des cylindres, qui viennent d'être démontés  sur le carter du moteur.

Ils sont munis d'un réseau d'ailettes tout autour, dans le but d'augmenter la surface de l'air qui passe pour les refroidir, car inutile de préciser que là-dedans, ça chauffe.
D'ailleurs , tous les moteurs refroidis par air présentent des ailettes de refroidissement sur les cylindres, et si vous avez gardé des photos de votre premier Solex, vous pouvez vérifier.

La surface intérieure des cylindres est lisse comme un miroir.

D'abord parce qu'elle a été usinée avec un grand soin et une grande précision ( on dit qu'elle est "rectifiée").
Ensuite , le mouvement des pistons dans les cylindres engendre une usure mutuelle, qui au fil du temps adapte parfaitement les pièces les unes aux autres.

Ce début d'usure mutuelle s'appelle le rodage, et il est nécessaire aux premiers temps de la vie d'un moteur   

Toujours grâce au talent pédagogique de Gérard Rayssac, nous observons ici un cylindre découpé sur le côté, avec son piston circulant à l’intérieur.

La soupape d’admission, à droite,  est ouverte , celle d’échappement, à gauche, est fermée.

Nous sommes donc dans une phase d’admission pour ce cylindre, au cours de laquelle le piston qui descend aspire à l’intérieur du cylindre le mélange air/essence délivré par le carburateur.

On observe que le côté du piston comporte trois rainures bien visibles, lesquelles sont destinées en temps normal à accueillir les segments.
Nous allons en parler un peu.

Voici les soupapes démontées du cylindre.

Les soupapes sont soumises à de grosses contraintes mécaniques et thermiques, elles sont donc fabriquées dans les aciers spéciaux

On distingue un cercle clair autour de la tête de la soupape : c’est la portée de la soupape, c’est à dire l’endroit où se fait l’étanchéité contre le cylindre lorsqu’elle est fermée.

Ceci implique que cet endroit soit rectifié, et d’un état de surface impeccable.

Car une soupape qui fuit, c’est une compression qui se fait moins bien dans le cylindre, donc une perte de puissance pour le moteur.

Dans un moteur, une soupape est montée de la façon suivante :
 

Un poussoir ( en haut à gauche) , relié à l’arbre à cames, pousse sur une tige , qui sur notre présentation serait poussée vers le bas.

La tige de soupape agit sur un culbuteur ( la pièce percée en bas), lequel pousse sur la soupape en mouvement inversé ( vers le haut, ici, donc).

La soupape s’ouvre ainsi lorsque le poussoir rencontre une came sur l’arbre à cames.
Dès que le poussoir ne pousse plus, un gros ressort referme instantanément la soupape.

Il existe des moteurs sur lesquels on a monté l’arbre à cames en haut des cylindres, ce qui lui permet d’agir directement sur les soupapes, sans tiges ni culbuteurs.

On appelle cela un " arbre à came en tête " , mais c’est difficile à réaliser sur un moteur à cylindres à plat comme notre Rotax.