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TD Mouvement plan – chap.3 Première STI
Lycée E. BRANLY
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But: Déterminer la vitesse instantanée d’ouverture d’une soupape d’échappement connaissant la vitesse de
rotation du vilebrequin
Le moteur à combustion interne
Le moteur à combustion interne utilise
l’explosion d’un mélange air/essence dans des
proportions, et à des pressions et températures
bien précises pour mettre en mouvement les
pistons du moteur. La translation de ces pistons
dans leurs cylindres est transformée en une
rotation du vilebrequin grâce à l’embiellage. Ce
mouvement de rotation du vilebrequin est ensuite
transmis jusqu’aux roues par l’intermédiaire
d’organes mécaniques telles que l’embrayage, la
boite de vitesse, le différentiel… non
représentées ci-contre.
Sur le vilebrequin est montée une poulie qui
entraîne, par l’intermédiaire de la courroie de
distribution crantée: la pompe à eau, la pompe à
huile, la pompe d’assistance à la direction, le
compresseur de climatisation et surtout l’arbre
à cames qui assure l’ouverture et la fermeture
des soupapes d’admission et de refoulement.
Le mécanisme de commande des soupapes
Plusieurs systèmes de commande des soupapes existent:
à double arbre à cames en tête: les cames agissent directement sur les soupapes (dessin du moteur ci-
dessus). un pour les soupapes d’admission, et un pour les soupapes
d’échappement.
à simple arbre à cames en tête: un arbre à cames + un système de renvoie suffisent à commander les
soupapes d’admission et de refoulement
Le mécanisme de commande des soupapes que nous allons
étudier est à simple arbre à cames en tête (voir figure ci-
contre). Pour un cylindre et quatre soupapes nous avons:
1 : Cames (×4)
2 : Linguets d’échappement (×2)
3 : Tiges de culbuteur (×2)
4 : Culbuteurs d’échappement (×2)
5 : Vis de réglage du jeu soupapes (×4)
6 : Soupapes d’échappement (×2)
7-8: Ressorts coniques de rappel des soupapes (×4 chacun)
10 : linguets d’admission (×2)
11 : Soupapes d’admission (×2)
12 : poussoirs hydrauliques à rotule (×4)
vilebrequin
T
T
D
D
C
C
O
O
M
M
M
M
A
A
N
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(
(C CI IR R, , é éq qu ui ip pr ro oj je ec ct ti iv vi it té é, , c co om mp po os si it ti io on n d de es s v vi it te es ss se es s) )

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Fonctionnement:
L’arbre à cames 1 est entraîné par le vilebrequin (arbre
moteur) par courroie crantée, à une vitesse réduite de
moitié. Pour chaque cylindre, il comporte 4 cames : 2 pour
l’admission des gaz et 2 pour l’échappement.
Les cames d’admission attaquent directement les
soupapes d’admission 11 par l’intermédiaire des linguets 10
Les cames d’échappement actionnent les soupapes
d’échappement 6, par l’intermédiaire des linguets 2, des
tiges 3, et des culbuteurs 4 articulés autour d’un axe
solidaire de la culasse.
Les 4 poussoirs hydrauliques à rotule 12 permettent
l’articulation des linguets en même temps que le rattrapage
automatique des jeux de dilatation de la commande.
Travail demandé:
Question n°1: Déterminer la nature du mouvement de 1/0, calculer V
A 1/0
, et le tracer sur la figure ci-dessous.
Question n°2: Déterminer la nature du mouvement de 2/0, en déduire la direction de V
A 2/0
, et la tracer.
En A, le linguet d’échappement 2 glisse sur la came 1 (il y’a donc mouvement relatif entre les deux pièces en ce
point), on définit une vitesse de glissement V
A 2/1
dont la direction est la tangente commune à 1 et 2 en A.
Question n°3: Déterminer à l’aide de la composition des vitesses au point A entre 0, 1, et 2 : V
A 2/1
et V
A 2/0
.
Question n°4: Déterminer V
C 2/0
. Justifier l’égalité : V
C 2/0
= V
C 3/0
Question n°5: Déterminer la nature du mouvement de 3/0, en utilisant la propriété de l’équiprojectivité, déterminer
V
D 3/0
. Justifier l’égalité V
D 3/0
= V
D 4/0
Question n°6: Déterminer la nature du mouvement de 4+5/0. En déduire V
F 5/0
.
En F, le culbuteur 5 glisse sur la soupape 6 (il y’a donc mouvement relatif entre les deux pièces en ce point), on
définit une vitesse de glissement V
F 5/6
dont la direction est la tangente commune à 5 et 6 en F.
Question n°7: Déterminer la nature du mouvement de 6/0, en déduire la direction de V
F 6/0
et la tracer.
Question n°8: Déterminer à l’aide de la composition des vitesses au point F entre 0, 5, et 6 : V
F 5/6
et V
F 6/0
.
Données: OA = 24 mm
Régime moteur = 6000 tr/min
Echelle conseillée: 1 cm  1,5 m/s
Plan tangent commun à
1
et
2