Qu'est-ce qu'un vilebrequin dans une voiture et comment ça marche

Vilebrequin en voiture

Un vilebrequin fait partie du moteur d'une voiture entraîné par un groupe de pistons. Il transfère le couple au volant, qui à son tour fait tourner les engrenages de la transmission. De plus, la rotation est transmise sur les essieux moteurs.

Toutes les voitures sous le capot sont installées moteurs à combustion interne équipé d'un tel mécanisme. Cette pièce est créée spécifiquement pour la marque du moteur, et non pour le modèle de voiture. Pendant le fonctionnement, le vilebrequin est frotté contre les caractéristiques structurelles du moteur à combustion interne dans lequel il est installé. Par conséquent, lorsqu'ils le remplacent, les gardiens prêtent toujours attention au développement des éléments de frottement et pourquoi ils sont apparus.

A quoi ressemble le vilebrequin, où est-il et quels sont les défauts?

Historique du vilebrequin

En tant que produit autonome, le vilebrequin n'est pas apparu du jour au lendemain. Au début, la technologie à manivelle est apparue, qui a été appliquée dans divers domaines de l'agriculture, ainsi que dans l'industrie. Par exemple, des manivelles manuelles ont été utilisées dès 202-220 après JC. (durant la dynastie Han).

Une caractéristique distinctive de ces produits était l'absence d'une fonction pour convertir les mouvements alternatifs en rotation ou vice versa. Divers produits en forme de manivelle étaient utilisés dans l'Empire romain (II-VI siècles après JC). Certaines tribus du centre et du nord de l'Espagne (les Celtibères) utilisaient des moulins à main à charnière, qui fonctionnaient sur le principe d'une manivelle.

Dans différents pays, cette technologie a été améliorée et utilisée dans différents appareils. Beaucoup d'entre eux ont été utilisés dans les mécanismes de rotation des roues. Vers le XVe siècle, l'industrie textile a commencé à utiliser des tambours à manivelle sur lesquels des écheveaux de fil étaient enroulés.

Mais la manivelle seule n'assure pas la rotation. Il doit donc être associé à un autre élément qui assurerait la conversion des mouvements alternatifs en rotation. L'ingénieur arabe Al-Jazari (a vécu de 1136 à 1206) a inventé un vilebrequin à part entière qui, à l'aide de bielles, était capable d'effectuer de telles transformations. Il a utilisé ce mécanisme dans ses machines pour élever l'eau.

Sur la base de ce dispositif, divers mécanismes ont été progressivement développés. Par exemple, un contemporain de Léonard de Vinci, Cornelis Corneliszun, a construit une scierie qui était alimentée par un moulin à vent. Dans celui-ci, le vilebrequin remplira la fonction opposée par rapport au vilebrequin du moteur à combustion interne. Sous l'influence du vent, l'arbre a tourné, ce qui, à l'aide de bielles et de manivelles, a converti les mouvements de rotation en mouvements alternatifs et a déplacé la scie.

Au fur et à mesure que l'industrie se développait, les vilebrequins gagnaient de plus en plus en popularité en raison de leur polyvalence. Le moteur le plus efficace à ce jour est basé sur la conversion du mouvement alternatif en mouvement de rotation, ce qui est possible grâce au vilebrequin.

A quoi sert un vilebrequin ?

Comme vous le savez, dans la plupart des moteurs à combustion interne classiques (sur le fonctionnement des autres moteurs à combustion interne, lisez dans un autre article) il existe un processus de conversion des mouvements alternatifs en mouvement de rotation. Des pistons avec bielles sont installés dans le bloc-cylindres. Lorsqu'un mélange d'air et de carburant pénètre dans le cylindre et est enflammé par une étincelle, une grande quantité d'énergie est libérée. Les gaz en expansion poussent le piston vers le point mort bas.

Tous les cylindres sont montés sur des bielles, qui à leur tour sont fixées aux tourillons de bielle de vilebrequin. Du fait que le moment de déclenchement de tous les cylindres est différent, un effet uniforme est exercé sur le mécanisme à manivelle (la fréquence de vibration dépend du nombre de cylindres dans le moteur). Cela provoque la rotation continue du vilebrequin. Le mouvement de rotation est ensuite transmis au volant d'inertie, et de celui-ci à travers l'embrayage à la boîte de vitesses puis aux roues motrices.

Ainsi, le vilebrequin est conçu pour convertir toutes sortes de mouvements. Cette pièce est toujours créée avec une extrême précision, car la propreté de rotation de l'arbre d'entrée dans la boîte de vitesses dépend de la symétrie et de l'angle d'inclinaison précisément calibré des manivelles les unes par rapport aux autres.

Matériaux à partir desquels le vilebrequin est fabriqué

Pour la fabrication de vilebrequins, on utilise de l'acier ou de la fonte ductile. La raison en est que la pièce est sous forte charge (couple élevé). Par conséquent, cette pièce doit être d'une résistance et d'une rigidité élevées.

Pour la fabrication de modifications en fonte, le moulage est utilisé et les modifications en acier sont forgées. Pour donner la forme idéale, des tours sont utilisés, qui sont contrôlés par des programmes électroniques. Une fois que le produit a obtenu la forme souhaitée, il est poncé et, pour le rendre plus résistant, il est traité à haute température.

Structure du vilebrequin

Le vilebrequin est installé dans la partie inférieure du moteur directement au-dessus du carter d'huile et se compose de:

• du col principal - la partie de support de la partie sur laquelle le palier principal du carter est monté;
• col de bielle - butées pour bielles;
• joues - connectez tous les journaux de bielle avec les principaux;
• chaussette - la partie de sortie du vilebrequin, sur laquelle la poulie d'entraînement de la courroie de distribution est montée;
• tige - la partie opposée de l'arbre sur laquelle le volant est monté, qui entraîne les engrenages de la boîte de vitesses, et le démarreur y est également connecté;
• contrepoids - servent à maintenir l'équilibre pendant les mouvements alternatifs du groupe de pistons et à soulager la charge de la force centrifuge.

L'axe du vilebrequin est le col principal, et les bielles sont toujours décalées alternativement dans le sens opposé l'une de l'autre. Dans ces éléments, des trous sont faits pour alimenter en huile les roulements.

La manivelle de vilebrequin est une unité composée de deux joues et d'un col de bielle.

Auparavant, des modifications de manivelles préfabriquées étaient installées dans les voitures. Aujourd'hui, tous les moteurs sont équipés de vilebrequins intégrés. Ils sont fabriqués en acier à haute résistance par forgeage, puis traitement sur tours. Les options moins coûteuses sont faites de fonte par coulée.

Voici un exemple de création d'un vilebrequin en acier:

3 Tournage de vilebrequin Processus entièrement automatisé

A quoi sert un capteur de vilebrequin ?

DPKV est un capteur qui détermine la position du vilebrequin à un certain moment. Ce capteur est toujours installé dans les véhicules à allumage électronique. En savoir plus sur l'allumage électronique ou sans contact ici.

Pour que le mélange air-carburant soit fourni au cylindre au bon moment, et également pour l'enflammer à temps, il est nécessaire de déterminer quand chaque cylindre effectue la course appropriée. Les signaux du capteur sont utilisés dans divers systèmes de contrôle électronique du véhicule. Si cette partie ne fonctionne pas, le bloc d'alimentation ne pourra pas démarrer.

Il existe trois types de capteurs :

• Inductif (magnétique). Un champ magnétique se forme autour du capteur, dans lequel tombe le point de synchronisation. L'étiquette de synchronisation permet à l'unité de commande électronique d'envoyer les impulsions souhaitées aux actionneurs.
• Capteur Hall. Il a un principe de fonctionnement similaire, seul le champ magnétique du capteur est interrompu par un écran fixé sur l'arbre.
• Optique. Un disque denté est également utilisé pour synchroniser l'électronique et la rotation du vilebrequin. Seulement au lieu d'un champ magnétique, un flux lumineux est utilisé, qui tombe sur le récepteur de la LED. L'impulsion allant à l'ECU se forme au moment de l'interruption du flux lumineux.

Pour plus d'informations sur l'appareil, le principe de fonctionnement et les dysfonctionnements du capteur de position du vilebrequin, lisez dans un examen séparé.

Forme du vilebrequin

La forme du vilebrequin dépend du nombre et de l'emplacement des cylindres, de leur ordre de fonctionnement et des courses effectuées par le groupe cylindre-piston. En fonction de ces facteurs, le vilebrequin peut être avec un nombre différent de tourillons de bielle. Il existe des moteurs dans lesquels la charge de plusieurs bielles agit sur un seul col. Un exemple de telles unités est un moteur à combustion interne en forme de V.

Cette pièce doit être fabriquée de manière à minimiser au maximum les vibrations lors de la rotation à grande vitesse. Des contrepoids peuvent être utilisés en fonction du nombre de bielles et de l'ordre dans lequel les évasements de vilebrequin sont générés, mais il existe également des modifications sans ces éléments.

Tous les vilebrequins se divisent en deux catégories:

• Vilebrequins à support complet. Le nombre de tourillons principaux est augmenté de un par rapport à la bielle. Cela est dû au fait que sur les côtés de chaque maneton se trouvent des supports, qui servent également d'axe du mécanisme de manivelle. Ces vilebrequins sont les plus couramment utilisés car le fabricant peut utiliser des matériaux légers, ce qui affecte l'efficacité du moteur.
• Vilebrequins sans support complet. Dans de telles parties, il y a moins de journaux principaux que de manivelles. Ces pièces sont constituées de métaux plus durables afin de ne pas se déformer ou se casser pendant la rotation. Cependant, cette conception augmente le poids de l'arbre lui-même. Fondamentalement, ces vilebrequins ont été utilisés dans les moteurs à faible vitesse du siècle dernier.

La modification du support complet s'est avérée plus légère et plus fiable, elle est donc utilisée dans les moteurs à combustion interne modernes.

Comment fonctionne le vilebrequin dans un moteur de voiture

À quoi sert un vilebrequin? Sans cela, le mouvement de la machine est impossible. La partie fonctionne sur le principe du pédalage à vélo. Les moteurs automobiles utilisent à eux seuls plus de bielles.

Le vilebrequin fonctionne comme suit. Le mélange air-carburant s'enflamme dans le cylindre du moteur. L'énergie générée pousse le piston. Dans ce cas, une bielle reliée au vilebrequin est entraînée. Cette pièce effectue un mouvement de rotation constant autour de l'axe du vilebrequin.

À ce moment, une autre partie située du côté opposé de l'axe se déplace dans la direction opposée et abaisse le piston suivant dans le cylindre. Le mouvement cyclique de ces éléments conduit à une rotation en douceur du vilebrequin.

Ainsi, le mouvement alternatif est converti en rotation. Le couple est transmis à la poulie de distribution. Le fonctionnement de tous les mécanismes du moteur - une pompe à eau, une pompe à huile, un générateur et d'autres accessoires - dépend de la rotation du vilebrequin.

Selon la modification du moteur, les manivelles peuvent être comptées de 12 à XNUMX (une par cylindre).

Pour plus de détails sur le principe de fonctionnement du mécanisme de manivelle et les types de modifications, voir la vidéo:

Lubrification des tourillons de vilebrequin et de bielle, principe de fonctionnement et caractéristiques de conceptions différentes

Problèmes possibles de vilebrequin et leurs solutions

Bien que le vilebrequin soit en métal durable, il peut échouer en raison de charges constantes. Cette partie subit des contraintes mécaniques du groupe de pistons (parfois la pression sur une manivelle peut atteindre dix tonnes). De plus, pendant que le moteur tourne, la température à l'intérieur s'élève à plusieurs centaines de degrés.

Voici quelques-unes des causes de pannes du composant du mécanisme de manivelle.

Manivelles à manivelle

L'usure des tourillons de bielle est un dysfonctionnement courant, car une force de friction est générée dans cet ensemble sous haute pression. En raison de telles charges sur le métal, des usinages apparaissent qui entravent la libre circulation des roulements. De ce fait, le vilebrequin est chauffé de manière inégale et peut ensuite se déformer.

Ignorer ce problème est lourd non seulement de fortes vibrations dans le moteur. La surchauffe du mécanisme conduit à sa destruction et par une réaction en chaîne - l'ensemble du moteur.

Le problème est éliminé en rectifiant les tourillons de bielle. De plus, leur diamètre diminue. Pour que la taille de ces éléments soit la même sur toutes les manivelles, cette procédure doit être effectuée exclusivement sur des tours professionnels.

Étant donné qu'après la procédure, les dégagements techniques de la pièce deviennent plus grands, après le traitement, un insert spécial est installé sur eux pour compenser l'espace formé.

L'éraflure se produit en raison de la faible quantité d'huile dans le carter. La survenue d'un dysfonctionnement est également affectée par la qualité du lubrifiant. Si vous ne changez pas l'huile à temps, elle s'épaissit, ce qui rend la pompe à huile incapable de créer la pression nécessaire dans le système. Un entretien opportun permettra au mécanisme de manivelle de fonctionner pendant longtemps.

Crank Dowel Slice

La clé du mécanisme de manivelle vous permet de transférer le couple de l'arbre à la poulie d'entraînement. Ces deux éléments sont équipés de rainures dans lesquelles un coin spécial est inséré. En raison d'un matériau de mauvaise qualité et d'une charge élevée, cette pièce peut être coupée dans de rares cas (par exemple, lorsque le moteur est coincé).

Si les rainures de la poulie et du vilebrequin ne sont pas cassées, remplacez simplement cette clé. Dans les moteurs plus anciens, cette procédure peut ne pas apporter le résultat souhaité en raison du jeu du joint. Par conséquent, le seul moyen de sortir de la situation est de remplacer ces pièces par de nouvelles.

Usure des trous de bride

Une bride avec plusieurs trous pour connecter le volant est fixée sur la tige du vilebrequin. Au fil du temps, ces nids peuvent se briser. Ces dysfonctionnements sont classés comme usure par fatigue.

En raison du fonctionnement du mécanisme sous de lourdes charges, des microfissures se forment dans les pièces métalliques, en raison desquelles des dépressions uniques ou groupées se forment sur les joints.

Le dysfonctionnement est éliminé en perçant des trous pour des boulons de plus grand diamètre. Cette manipulation doit être effectuée à la fois avec la bride et le volant.

Fuite de boîte à garniture

Deux joints d'huile sont installés sur les cols de l'arbre principal (un de chaque côté). Ils empêchent l'huile de s'échapper sous les paliers principaux. Si de la graisse pénètre sur les courroies de distribution, cela réduit considérablement leur durée de vie.

Une fuite de joint d'huile peut se produire pour les raisons suivantes.

1. Vibrations du vilebrequin. Dans ce cas, la partie interne de la glande s'use et ne s'adapte pas parfaitement contre le cou.
2. Long temps d'arrêt dans le froid. Si la voiture reste longtemps dans la rue, le joint d'huile sèche et perd son élasticité. Et à cause du gel, il fait du doublage.
3. La qualité du matériel. Les détails du budget ont toujours une faible ressource de travail.
4. Erreur d'installation. La plupart des mécaniciens installent à l'aide d'un marteau, bourrant soigneusement un joint d'huile sur l'arbre. Pour que la pièce fonctionne plus longtemps, le fabricant recommande d'utiliser l'outil conçu pour cette procédure (mandrin pour roulements et joints).

Le plus souvent, les joints d'huile s'usent en même temps. Cependant, s'il est nécessaire de remplacer un seul, le second doit être modifié.

Dysfonctionnement du capteur de vilebrequin

Ce capteur électromagnétique est monté sur le moteur pour synchroniser le fonctionnement de l'injecteur et des systèmes d'allumage. S'il est défectueux, le moteur ne peut pas être démarré.

Le capteur de vilebrequin détecte la position des manivelles au point mort du premier cylindre. Sur la base de ce paramètre, l'unité de commande électronique du véhicule détermine le moment d'injection de carburant dans chaque cylindre et l'alimentation d'étincelle. Tant qu'une impulsion n'est pas reçue du capteur, aucune étincelle ne se forme.

Si ce capteur tombe en panne, le problème est résolu en le remplaçant. Choisissez simplement le modèle qui est conçu pour ce type de moteur, sinon les paramètres de la position du vilebrequin ne correspondront pas à la réalité et le moteur à combustion interne ne fonctionnera pas correctement.

Entretien du vilebrequin

Il n'y a pas de pièces dans la voiture qui ne nécessitent pas d'inspection, d'entretien ou de remplacement périodique. Idem pour les vilebrequins. Étant donné que cette pièce est constamment soumise à une forte charge, elle s'use (cela se produit particulièrement rapidement si le moteur souffre souvent de manque d'huile).

Pour vérifier l'état du vilebrequin, il faut le retirer du bloc.

Le vilebrequin est déposé dans l'ordre suivant :

• Vous devez d'abord vidanger l'huile;
• Ensuite, vous devez retirer le moteur de la voiture, puis tous ses éléments en sont déconnectés;
• Le corps du moteur à combustion interne est renversé avec la palette ;
• Lors du démontage du support de vilebrequin, il est nécessaire de se rappeler l'emplacement des chapeaux de palier principaux - ils sont différents;
• Les couvercles du support ou des paliers principaux sont démontés ;
• Le joint torique arrière est retiré et la pièce est retirée du corps ;
• Tous les roulements principaux sont retirés.

Ensuite, nous vérifions le vilebrequin - dans quel état il se trouve.

Réparation et coût d'un vilebrequin endommagé

Le vilebrequin est une pièce extrêmement difficile à réparer. La raison en est que cette pièce fonctionne à haut régime sous de fortes charges. Par conséquent, cette pièce doit avoir une géométrie parfaite. Ceci ne peut être réalisé qu'à l'aide d'équipements de haute précision.

Si le vilebrequin doit être rectifié en raison de l'apparition de rayures et d'autres dommages, ce travail doit être effectué par un technicien professionnel utilisant un équipement spécial. Pour restaurer un vilebrequin usé, en plus du meulage, il faut :

• Nettoyage des canaux ;
• Remplacement des roulements ;
• Traitement thermique;
• Équilibrage.

Naturellement, un tel travail ne peut être effectué que par des spécialistes hautement qualifiés, et cela coûtera beaucoup d'argent (le travail est effectué sur un équipement coûteux). Mais ce n'est que la pointe de l'iceberg. Avant que le maître ne commence à réparer le vilebrequin, il doit être retiré du moteur, puis correctement installé en place. Et c'est un gaspillage supplémentaire sur le travail d'un gardien.

Le coût de tous ces travaux dépend du prix du maître. Cela doit être clarifié dans la zone où ces travaux sont effectués.

Cela n'a aucun sens de réparer uniquement le vilebrequin lors du démontage complet du moteur, il est donc préférable de combiner immédiatement cette procédure avec la révision du moteur à combustion interne. Dans certains cas, il est plus facile d'acheter un moteur sous contrat (importé d'un autre pays pas sous le capot d'une voiture et sans traverser le territoire de ce pays) et de l'installer à la place de l'ancien.

Algorithme de contrôle du vilebrequin :

Pour déterminer l'état d'une pièce, celle-ci doit être rincée avec de l'essence pour éliminer l'huile résiduelle de la surface et des canaux d'huile. Après le rinçage, la pièce est rincée avec un compresseur.

En outre, le contrôle est effectué dans l'ordre suivant :

• Une inspection de la pièce est effectuée: il n'y a pas d'éclats, de rayures ou de fissures dessus, et il est également déterminé à quel point elle est usée.
• Tous les passages d'huile sont purgés et purgés pour identifier les blocages possibles.
• Si des éraflures et des rayures sont trouvées sur les tourillons de bielle, la pièce est soumise à un meulage et à un polissage ultérieur.
• Si des dommages sont constatés sur les roulements principaux, ils doivent être remplacés par des neufs.
• Une inspection visuelle du volant moteur est effectuée. S'il présente des dommages mécaniques, la pièce est changée.
• Le roulement monté sur l'orteil est examiné. En cas de défauts, la pièce est pressée et une nouvelle est pressée.
• Le joint d'huile du couvercle d'arbre à cames est vérifié. Si la voiture a un kilométrage élevé, le joint d'huile doit être remplacé.
• Le joint à l'arrière du vilebrequin est en cours de remplacement.
• Tous les joints en caoutchouc sont contrôlés et, si nécessaire, remplacés.

Après inspection et entretien correct, la pièce est remise en place et le moteur est monté dans l'ordre inverse. Une fois la procédure terminée, le vilebrequin doit tourner en douceur, sans trop d'effort ni de secousse.

Rectification de vilebrequin

Quel que soit le matériau dont est fait le vilebrequin, tôt ou tard, un travail se forme dessus. Aux premiers stades de l'usure, pour prolonger la durée de vie d'une pièce, celle-ci est rectifiée. Le vilebrequin étant une pièce qui doit être parfaitement façonnée, le processus de meulage et de polissage doit être effectué par un tourneur compréhensif et expérimenté.

Il fera tout le travail tout seul. Seul l'achat de coussinets de bielle de réparation (ils sont plus épais que ceux d'usine) dépend du propriétaire de la voiture. Les pièces de réparation diffèrent par leur épaisseur et il existe des tailles 1,2 et 3. Selon le nombre de fois que le vilebrequin a été rectifié ou le degré de son usure, les pièces correspondantes sont achetées.

Pour plus d'informations sur le fonctionnement du DPKV et le diagnostic de ses dysfonctionnements, voir la vidéo:

Capteurs de vilebrequin et d'arbre à cames: principe de fonctionnement, dysfonctionnements et méthodes de diagnostic. Partie 11

Vidéos similaires

De plus, regardez une vidéo sur la restauration du vilebrequin :

Restauration des tourillons de vilebrequin par surfaçage

Questions et réponses

Où est le vilebrequin ? Cette pièce est située dans le carter moteur sous le bloc-cylindres. Des bielles avec des pistons du côté opposé sont fixées aux cols du mécanisme à manivelle.

Quel est l'autre nom du vilebrequin ? Vilebrequin est un nom abrégé. Le nom complet de la pièce est vilebrequin. Il a une forme complexe, dont les éléments intégraux sont les genoux. Un autre nom est le genou.

Qu'est-ce qui entraîne le vilebrequin? Le vilebrequin est relié au volant d'inertie où le couple est transmis. Cette partie est conçue pour convertir les mouvements alternatifs en mouvements de rotation. Le vilebrequin est entraîné par l'actionnement alternatif des pistons. Le mélange air/carburant s'enflamme dans le cylindre et déplace le piston relié à la manivelle du vilebrequin. Du fait que les mêmes processus se produisent dans les cylindres adjacents, le vilebrequin commence à tourner.