Moteur à combustion

Composants clés du domaine ICE

Culasse

Culasse

Sur les voitures particulières, la culasse est généralement coulée dans des alliages d'aluminium, la structure et les caractéristiques à usiner variant légèrement selon le carburant du moteur. Elle est placée sur le bloc-cylindres et assure l'alimentation en carburant et en air frais. En raison des exigences de qualité et des contraintes de tolérance extrêmement strictes auxquelles elle est soumise, la culasse est le composant le plus exigeant à usiner dans la fabrication des moteurs. La commande précise des soupapes dans la distribution ou les pertes minimales par frottement du palier d'arbre à cames réduisent déjà la consommation de carburant et, donc, le rejet des émissions en amont du processus de combustion. 

Principaux usinages : 

• Distribution 
• Alésage d'injecteur 
• Alésage de palier d'arbre à cames 
• Surfaçage 
• Alésage de bougie 

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Bloc-cylindres

Bloc-cylindres

Le bloc-cylindres, ou encore bloc-moteur, est l'élément central de tout moteur à combustion. En fonction du modèle de véhicule et de la taille du moteur, il existe une multitude de types et de tailles différents, du moteur 2 cylindres en ligne à la disposition 12 cylindres en V. En raison de leur poids avantageux, les alliages d'aluminium sont aujourd'hui principalement utilisés dans le secteur automobile. De ce fait, les constructeurs automobiles sont obligés d'utiliser des douilles en fonte ou des revêtements résistants à l'usure, spécialement pour l'alésage des cylindres, afin de garantir un kilométrage élevé. En conséquence, les fabricants d'outils sont de plus en plus souvent confrontés à des usinages multiples ou à des revêtements abrasifs lors de l'usinage. Les pressions de combustion plus élevées des moteurs modernes augmentent également les contraintes de charge mécanique et thermique, ce qui implique entre autres des exigences de qualité croissantes concernant les caractéristiques à usiner. 

Principaux usinages : 

• Alésage de cylindre 
• Alésage de palier de vilebrequin 
• Pierrage 

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Bielle

Bielle

Pour les bielles motrices soumises à de fortes contraintes variables, des matériaux en acier à haute résistance comme le 70MnVS4 ou le C70 sont utilisés. Le mouvement linéaire des pistons est transformé en un mouvement de rotation du vilebrequin. Afin de réduire la masse en mouvement pendant le fonctionnement du moteur, le poids des composants est réduit au minimum. Au fil des ans, une vaste diversité de variantes s'est développée, avec par exemple des formes parallèles, trapézoïdales ou étagées, qui entraînent les situations d'usinage les plus diverses, notamment pour l'usinage du petit œil de bielle. En raison de la très grande quantité de pièces produites, les fabricants se concentrent particulièrement sur la rentabilité dans la production en série. 

Principaux usinages : 

• Grand œil 
• Petit œil 
• Alésage de trou de vis 

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Turbocompresseur

Turbocompresseur

Aujourd'hui, l'utilisation croissante du turbocompresseur permet d'améliorer l'efficacité et la puissance des moteurs à combustion modernes. L'injection d'air comprimé par le turbocompresseur permet d'augmenter le rendement des moteurs tout en réduisant les émissions. Avec des vitesses de rotation allant jusqu'à 300 000 tr/min, les exigences de qualité doivent impérativement être respectées, notamment en ce qui concerne la coaxialité et la circularité. Les matériaux extrêmement abrasifs et fortement alliés, en particulier du côté des gaz d'échappement, exigent une résistance maximale à l'usure pour les outils d'usinage lors de leur conception. Si, à cet effet, la quantité d'outils proposés pour les différents usinages est augmentée, ne serait-ce que de quelques éléments, les fabricants disposeraient alors d'un avantage considérable en termes de coûts. 

Principaux usinages : 

• Face de raccordement du boîtier du turbocompresseur 
• Carter de turbine 
• Alésage du boulon de commande 
• Contour intérieur de la turbine et bande en V 
• Usinage des liaisons 

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Culbuteur / levier oscillant

Culbuteur / levier oscillant

Le contrôle très précis des soupapes d'admission et d'échappement est particulièrement important pour la puissance et l'efficacité des moteurs à combustion. Dans le secteur automobile, quatre soupapes sont généralement commandées par cylindre, deux d'entre elles contrôlant l'admission d'air frais ou de mélange air-carburant et les deux autres la sortie des gaz d'échappement. Selon la conception du moteur, les commandes de soupapes OHV et SOHC utilisent différents culbuteurs (à galets) afin de réduire au maximum les frottements et l'usure des pièces mobiles qui en découle. De plus, les rondelles de réglage intégrées permettent de régler et d'ajuster le jeu des soupapes afin de garantir un processus de combustion optimal et de prévenir d'éventuels dommages au niveau du moteur. 

Principaux usinages : 

• Alésage de palier 
• Alésage d'ajustement 

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Rail

Rail

Connu sous le nom de Common Rail dans les moteurs diesel, le carburant est désormais aussi injecté dans la chambre de combustion d'une voiture neuve à essence sur deux via des injections directes performantes. Le mélange air-carburant se forme dans la chambre de combustion. Cela permet d'obtenir des moteurs à essence plus puissants tout en réduisant la consommation de carburant et les émissions de gaz d'échappement. Les exigences croissantes relatives à la pression, qui peut atteindre 2 500 bar, sont déterminantes dans l'utilisation de matériaux modérément ou difficilement usinables, tels que l'acier moulé ou l'acier inoxydable. 

Principaux usinages : 

• Alésage central du rail 
• Usinage d'injecteur / transmission injecteur 
• Raccord haute pression 
• Usinage des extrémités 

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Vilebrequin

Vilebrequin

La forme de base du vilebrequin est déterminée en grande partie par le nombre de cylindres et la conception du moteur. Toutefois, les vilebrequins en acier, généralement forgés, doivent être de plus en plus légers pour réduire les émissions. Des opérations d'usinage supplémentaires sont donc nécessaires lors de la fabrication de ces composants déjà coûteux. Par ailleurs, du fait de l'augmentation des pressions de combustion générées par les moteurs modernes, le vilebrequin est en permanence soumis à des contraintes accrues de flexion et de torsion, ce qui implique des exigences de qualité plus élevées. 

Principaux usinages : 

• Perçage central d'allégement 
• Alésage de rampes de graissage 
• Usinage des extrémités 

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Face and sealing surfaces

Face and sealing surfaces

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