Moteur en ligne : types, appareils, avantages et inconvénients

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-19 15:55

Le moteur à combustion interne en ligne est l'un des moteurs les plus simples. Ces unités sont appelées telles parce que les cylindres sont disposés en rangée. Les pistons font tourner un vilebrequin lorsque le moteur tourne. Le moteur en ligne a été l'un des premiers à être installé sur les voitures. Ils ont été conçus et construits à l'aube de l'industrie automobile.

Comment tout a commencé ?

L'ancêtre du moteur à combustion interne en ligne moderne était un moteur monocylindre. Conçu et construit par Etienne Lenoir en 1860. Il est généralement admis qu'il en est ainsi, bien qu'il y ait eu des tentatives pour obtenir un brevet pour ce moteur avant même Lenoir. Mais c'est précisément son développement qui est aussi similaire que possible aux conceptions qui sont actuellement installées sous les capots de la plupart des voitures de tourisme de série économiques.

Le moteur n'avait qu'un seul cylindre, et sa puissance était égale à 1,23 chevaux, énorme à l'époque. A titre de comparaison, le "Oka" 1111 moderne a deux cylindres et sa puissance est de 30 à 53 chevaux.

Plus grand et plus puissant

L'idée de Lenoir s'est avérée géniale. De nombreux ingénieurs et inventeurspassé des années et des efforts à essayer d'améliorer le moteur autant que possible (bien sûr, au niveau des capacités techniques qui existaient à l'époque). L'accent a été mis sur l'augmentation de la puissance.

Au début, l'attention était concentrée sur un seul cylindre - ils ont essayé d'augmenter sa taille. Ensuite, il a semblé à tout le monde qu'en augmentant la taille, vous pouvez obtenir plus de puissance. Et l'augmentation de volume était alors la plus facile. Mais un cylindre ne suffisait pas. J'ai dû augmenter considérablement le reste des détails - bielle, piston, bloc.

Tous ces moteurs se sont avérés très instables, avaient une masse importante. Lors du fonctionnement d'un tel moteur, il y avait une énorme différence de temps entre les cycles d'allumage du mélange. Littéralement, chaque détail d'une telle unité a secoué et secoué, ce qui a forcé les ingénieurs à réfléchir à une solution. Et ils ont équipé le système d'un équilibreur.

Route sans issue

Il est vite devenu clair pour tout le monde que la recherche était dans une impasse. Le moteur Lenoir ne pouvait pas fonctionner normalement et correctement, car le rapport puissance, poids et taille était terrible. Beaucoup d'énergie supplémentaire a été nécessaire pour augmenter à nouveau le volume du cylindre. Beaucoup ont commencé à considérer l'idée de créer un moteur comme un effondrement. Et les gens monteraient encore à cheval et en charrette, si ce n'était pour une solution technique.

Les concepteurs ont commencé à se rendre compte qu'il était possible de faire tourner le vilebrequin non seulement avec un piston, mais avec plusieurs à la fois. Le plus simple était la fabrication d'un moteur en ligne - ils ont ajouté quelques cylindres supplémentaires.

Le monde a pu voir la première unité à quatre cylindres à la fin du 19ème siècle. Il est impossible de comparer sa puissance avec un moteur moderne. Cependant, en termes d'efficacité, il était supérieur à tous ses autres prédécesseurs. La puissance a été augmentée en raison de l'augmentation du volume de travail, c'est-à-dire en ajoutant des cylindres. Assez rapidement, des spécialistes de diverses entreprises ont pu créer des moteurs multicylindres jusqu'à des monstres de 12 cylindres.

Principe de fonctionnement

Comment fonctionne ICE ? Outre le fait que chaque moteur a un nombre de cylindres différent, un moteur en ligne à six ou quatre cylindres fonctionne de la même manière. Le principe est basé sur les caractéristiques traditionnelles de tout moteur à combustion interne.

Tous les cylindres du bloc sont disposés sur une rangée. Le vilebrequin, entraîné par des pistons grâce à l'énergie de la combustion du carburant, est le seul pour toutes les pièces du groupe cylindre-piston. Il en va de même pour la culasse. C'est le seul pour tous les cylindres. De tous les moteurs en ligne existants, les conceptions équilibrées et déséquilibrées peuvent être distinguées. Nous examinerons les deux options ci-dessous.

Équilibre

C'est important en raison de la conception complexe du vilebrequin. Le besoin d'équilibrage dépend du nombre de cylindres. Plus il y en a dans un ICE particulier, plus l'équilibre doit être important.

Un moteur déséquilibré ne peut être que de cette conception, où il n'y a pas plus de quatre cylindres. Sinon, des vibrations apparaîtront pendant le fonctionnement, dont la force pourra détruire le vilebrequin. Même les moteurs six cylindres bon marchéavec un équilibreur sera mieux que les fours en ligne coûteux sans arbres d'équilibrage. Ainsi, pour améliorer l'équilibre, un moteur à quatre pistons en ligne peut parfois nécessiter l'installation d'arbres de tranquillisation.

Position du moteur

Les quatre cylindres traditionnels sont généralement montés longitudinalement ou transversalement sous le capot d'une voiture. Mais l'unité à six cylindres ne peut être installée que longitudinalement et rien de plus (à l'exception de certains modèles Volvo et des voitures Chevrolet Epica).

Le moteur à combustion interne en ligne, qui a une conception asymétrique par rapport au vilebrequin, a également des caractéristiques. Souvent, l'arbre est fabriqué avec des pièces moulées de compensation - ces pièces moulées doivent amortir la force d'inertie résultant du fonctionnement du système de piston.

Inline-six a déjà moins de popularité aujourd'hui - tout cela à cause d'une consommation de carburant importante et de grandes dimensions globales. Mais malgré le long bloc-cylindres, le moteur est parfaitement équilibré.

Avantages et inconvénients de l'unité

À quelques nuances près, les moteurs à combustion interne en ligne présentent les mêmes avantages et les mêmes inconvénients que la plupart des moteurs en V et des moteurs d'autres conceptions. Le moteur à quatre cylindres est le plus courant, le plus simple et le plus fiable. La masse est relativement légère, les coûts de réparation sont relativement faibles. Le seul inconvénient est le manque d'arbres d'équilibrage dans la conception. C'est le meilleur moteur à combustion interne pour les voitures modernes, même celles de la classe moyenne. Il existe également des moteurs en ligne de petite capacité avec moinsle nombre de cylindres. Par exemple, le bicylindre économique SeAZ Oka 1111.

Les unités à six cylindres ont un équilibre parfait et ici l'absence de "quatre" est compensée. Mais il y a un prix à payer pour l'équilibre. Par conséquent, malgré les caractéristiques nettement meilleures par rapport aux "quatre", ces moteurs à combustion interne avec une disposition en ligne des cylindres dans le moteur sont moins courants. Le vilebrequin est long, le coût de production est assez élevé et les dimensions sont relativement importantes.

Limite technique

Nous ne sommes plus au XIXe siècle, mais les moteurs modernes sont encore loin de la perfection technique. Et ici, même les turbines modernes et le carburant à indice d'octane élevé n'aideront pas. L'efficacité d'un moteur à combustion interne est d'environ 20% et toute l'autre énergie est dépensée en friction, inertie et détonation. Seul un cinquième de l'essence ou du diesel servira à un travail utile.

Déjà développé les propriétés de base des moteurs avec la plus grande efficacité. Dans le même temps, les chambres de combustion et le groupe de pistons ont des volumes et des dimensions nettement plus petits. En raison de leur taille compacte, les pièces ont moins d'inertie, ce qui réduit le risque de dommages dus à la détonation.

Les caractéristiques de conception des pistons compacts introduisent certaines limitations. Avec un degré de compression élevé, en raison de la petite taille, la transmission de la pression du piston à la bielle est réduite. Si les pistons ont un diamètre plus grand, il est impossible d'obtenir un travail équilibré précis en raison de l'énorme complexité. Même un moteur BMW moderne a cesdéfauts, bien qu'il ait été développé par des ingénieurs allemands.

Conclusion

Malheureusement, la construction de moteurs a atteint sa limite technologique. Il est peu probable que les scientifiques fassent de sérieuses découvertes techniques et obtiennent une plus grande efficacité d'un moteur à combustion interne. Alors tous espèrent que l'ère des véhicules électriques viendra.