Module 1

Une conduite économique et efficiente permet non seulement de réduire la consommation de carburant lors des transports, mais aussi de prolonger la durée de vie des composants des véhicules grâce à une utilisation responsable et compétente. Ces économies auront sans aucun doute un impact significatif sur la situation financière de l'entreprise. Cet impact sera d'autant plus important que le nombre de kilomètres parcourus annuellement par les véhicules est élevé.

La consommation spécifique de carburant est la quantité volumétrique ou pondérée de carburant consommée par le moteur pour effectuer une tâche spécifique.

La consommation spécifique de carburant est déterminée par les paramètres suivants :

- Taux de consommation de carburant : indique la consommation massique de carburant, calculée par unité de temps lorsque le moteur fonctionne à ses paramètres nominaux ;

- Intensité des émissions de gaz d'échappement - appelée émission volumétrique ou massique de gaz d'échappement par unité de temps dans un moteur fonctionnant à ses paramètres nominaux (puissance nominale, régime nominal) ; les émissions de gaz d'échappement sont classées en fonction de la proportion de divers

- consommation spécifique minimale de carburant - détermination de la quantité massique ou volumétrique de carburant consommée par le moteur pour effectuer un travail dans des paramètres nominaux et dans une unité de temps donnée ;

- La pression utile moyenne est la valeur moyenne de la pression dans la chambre de combustion pendant l'explosion du mélange carburant-essence ; elle est liée au couple moteur.

La consommation de carburant dépend de l'utilisation de l'énergie thermique libérée par la combustion du carburant lors de la conversion de cette énergie en travail mécanique. Ainsi, le rendement du moteur est le rapport entre la chaleur convertie en travail utile et la quantité totale de chaleur fournie au moteur au cours d'un cycle. Le rendement global du moteur influe de manière déterminante sur sa consommation de carburant.

Le rendement global d'un moteur a une influence décisive sur son rendement énergétique, c'est-à-dire sa consommation de carburant.

Le rendement énergétique est une mesure de la qualité du carburant fourni au moteur. Ce carburant est exprimé en grammes par kilowattheure (g/kWh). Le rendement énergétique correspond à la quantité de carburant consommée par unité de travail effectué. La consommation de carburant dépend donc du rendement du moteur. Plus le moteur est peu efficace, plus il consomme de carburant pour effectuer un même travail.

Pour illustrer la notion de consommation spécifique de carburant, une consommation spécifique de 250 g/kWh signifie que le moteur consomme 250 g de carburant pour produire 1 kW de puissance en 1 heure. La consommation spécifique de carburant est un indicateur utilisé pour comparer le rendement de différents moteurs.

La consommation spécifique de carburant est également un paramètre clé de la performance du moteur. Elle mesure la quantité de carburant consommée par unité de travail. Celle-ci dépend du type de moteur et de son niveau de charge.

Le moteur atteint sa consommation de carburant minimale lorsqu'il fonctionne au régime de vilebrequin à couple maximal. La consommation de carburant du moteur est mesurée sur un banc d'essai dynamométrique.

Paramètres influençant la consommation de carburant :

- poids du véhicule,

- forme de la carrosserie et facteur de forme de la carrosserie (CX),

- solutions moteur,

- rapports de transmission et de pont correctement sélectionnés,

- performances du véhicule,

- caractéristiques individuelles du conducteur, principalement le style de conduite,

- résistance au roulement,

- état, type et pression des pneus.

La consommation de carburant est également fortement influencée par :

- la route sur laquelle circule le véhicule,

- l’intensité du trafic (rues encombrées),

- la température ambiante,

- le bon usage des vitesses,

- le niveau d’accélération utilisé,

- la vitesse à laquelle le véhicule circule,

- la méthode de freinage.

La consommation de carburant augmente avec le poids d'un véhicule, comme un camion, en raison de la charge accrue qu'il est conçu pour transporter. De plus, ce type de véhicule tracte souvent une remorque dont le poids réel, conformément à la réglementation, peut dépasser 40 % du poids du véhicule.

Le poids important et la vitesse élevée augmentent l'énergie cinétique d'un camion en mouvement. Lors du freinage, cette énergie doit être dissipée le plus rapidement possible, sous peine de conséquences désastreuses.

La résistance au roulement d'un véhicule influe sur sa consommation de carburant. Cette résistance est la somme de toutes les forces qui ralentissent le véhicule, notamment la résistance au roulement (due aux frottements internes des mécanismes et à la déformation élastique des pneumatiques), la résistance aérodynamique et la gravité. La différence entre la puissance du moteur et la puissance nécessaire pour vaincre cette résistance peut être utilisée pour augmenter la vitesse.

La résistance au roulement est définie comme la capacité à surmonter les forces de frottement des roues contre le sol, le frottement dans les roulements de roue installés dans le système de transmission et toutes les autres forces causées par le roulement de la roue du véhicule.

La résistance au roulement dépend de :

la vitesse, le poids du véhicule, la conception du pneu, le profil de la bande de roulement, la pression des pneus, une géométrie de direction correcte, l’installation de toutes les roues motrices et l’état de la chaussée.

La résistance au roulement est également affectée par les pertes d'énergie liées au travail de déformation du pneu et au travail de l'air à l'intérieur du pneu lorsque les déformations se déplacent sur la circonférence du pneu.

Lorsqu'un camion, composé d'un tracteur et d'une semi-remorque, est en mouvement, la résistance de l'air est très importante. Ce phénomène est particulièrement marqué pour les camions porte-conteneurs et les semi-remorques bâchées. Les turbulences d'air indésirables peuvent être atténuées par l'utilisation de déflecteurs, tels que des carénages de toit et des protections placées entre la cabine et la paroi avant de la semi-remorque.

Pour éviter que la bâche ne claque au vent pendant le transport, les semi-remorques bâchées doivent être parfaitement tendues. Plus la bâche est épaisse, plus la résistance à l'air est faible. Nous nous assurons également qu'elle est intacte et sans trous.

Les moteurs actuels sont à commande électronique ; ainsi, lorsque le conducteur relâche l’accélérateur, le système d’injection coupe l’alimentation en carburant. Cette coupure se poursuit jusqu’à ce que le régime moteur descende à environ 1 300-1 500 tr/min. Ensuite, les injecteurs reprennent leur fonctionnement pour éviter que le moteur ne cale.

Le frein moteur présente un avantage supplémentaire dans ce cas. Outre la réduction de l'usure des composants du système de freinage, il diminue également la consommation de carburant. N'oubliez pas que le frein moteur, comme tout freinage, obéit à certaines règles. La transition vers le freinage doit être progressive, en relâchant graduellement la pédale d'accélérateur et en sélectionnant le rapport de vitesse approprié. Cela évite toute contrainte inutile sur la transmission et la boîte de vitesses.

Les progrès réalisés dans le domaine des carburants automobiles indiquent que les carburants disponibles sur le marché présentent des propriétés physico-chimiques proches de l'optimum. Les carburants de synthèse offrent de meilleures performances, mais leur coût actuel limite leur utilisation à grande échelle. Les progrès significatifs accomplis dans l'amélioration des performances des carburants ont nécessité l'intégration de systèmes d'injection modernes dans la conception des moteurs et le renforcement des réglementations environnementales.

Le taux de compression d'un moteur est le rapport entre la cylindrée du cylindre et le volume de la chambre de combustion. Augmenter ce taux accroît le rendement du moteur à combustion interne. Le taux de compression des moteurs à allumage commandé (SI) est généralement de l'ordre de 10 à 11, tandis que celui des moteurs à allumage par compression (CI) est d'environ 13 à 24.

Le taux de compression des moteurs à allumage commandé doit toujours être considéré en fonction de l'indice d'octane du carburant. Ce dernier mesure la résistance du carburant à la combustion par cliquetis. Plus l'indice d'octane est élevé, plus le mélange air-carburant peut être comprimé dans la chambre de combustion sans risque d'auto-inflammation.

Le rendement mécanique d'un moteur peut être amélioré en réduisant les frottements internes. On peut y parvenir en utilisant une huile de meilleure qualité et de plus faible densité, en modifiant la conception pour réduire la masse des pièces mobiles, en diminuant les frottements par polissage des surfaces de contact et en supprimant certains dispositifs supplémentaires nécessitant l'entraînement du moteur.

L'augmentation de l'indice d'octane du carburant s'obtient grâce à un procédé de production d'essence approprié, appelé reformage, et à l'utilisation d'additifs adéquats. On peut ainsi augmenter le taux de compression d'un moteur en utilisant un carburant à indice d'octane plus élevé.

La consommation spécifique de carburant permet de comparer des moteurs de types et de conceptions différents. Elle indique quel moteur consomme le moins de carburant pour produire sa puissance, et est donc plus efficace et plus économique.

Les lignes jaunes du diagramme indiquent les conditions de fonctionnement (régime moteur et position de l'accélérateur) pour lesquelles le moteur atteint une consommation spécifique de carburant constante. La boucle jaune la plus petite représente la consommation minimale. La courbe de puissance constante, en rouge, montre comment une même puissance peut être obtenue pour différentes combinaisons de régime moteur et de position de l'accélérateur.

La consommation de carburant peut être réduite en augmentant son pouvoir calorifique. L'utilisation d'un carburant à pouvoir calorifique supérieur pour alimenter un moteur à combustion interne permet de produire la même quantité de travail utile avec moins de carburant, ou de produire davantage de travail avec une quantité de carburant constante. Le pouvoir calorifique des carburants hydrocarbonés dépend de leurs propriétés physico-chimiques, telles que leur composition, leur degré de purification, etc.

La suralimentation par turbocompresseur utilise l'énergie des gaz d'échappement pour entraîner une turbine montée sur le même arbre que le compresseur, qui fournit de l'air aux cylindres sous pression accrue. La suralimentation par turbocompresseur augmente le poids du moteur d'environ 3 % (poids du turbocompresseur et du système), mais ce surpoids est compensé par une augmentation de puissance moyenne de 50 % et une réduction de la consommation de carburant.

La réduction de la consommation spécifique de carburant obtenue grâce à l'utilisation d'un turbocompresseur a été confirmée par des essais au banc d'essai comparant deux moteurs diesel identiques, dont l'un était équipé d'un turbocompresseur. L'étude montre que la consommation spécifique de carburant du moteur turbocompressé a été réduite d'environ 10 %, tout en augmentant significativement la puissance disponible.

La perte de puissance d'un moteur à pistons atmosphérique fonctionnant à 2 000 m d'altitude est d'environ 20 % par rapport à un fonctionnement au niveau de la mer (0 m). Simultanément, la consommation spécifique de carburant augmente d'environ 20 %. L'utilisation d'un turbocompresseur réduit considérablement ce déficit de puissance.

La réduction des pertes de performance en haute altitude est due à l'augmentation significative du volume d'air fourni à un moteur turbocompressé par rapport à un moteur atmosphérique. Il est important de noter que les systèmes de turbocompression ont été développés et produits à grande échelle pour accroître la puissance des moteurs à pistons d'avions, afin de compenser les pertes de performance en haute altitude, où la densité de l'air diminue considérablement.

L'avantage de la suralimentation par turbocompresseur réside dans l'amélioration de la courbe de couple. L'amplitude et le couple maximal augmentent. Un couple plus important est disponible à un régime moteur plus bas. L'amplitude maximale de la courbe de couple dépend largement des caractéristiques du turbocompresseur, qui doivent être adaptées au moteur en termes de taux de compression et de rendement. Il est important de noter que le compresseur est entraîné par les gaz d'échappement ; il existe donc un délai entre l'injection de gaz et la réponse du compresseur.

Ce délai est également dû à l'inertie du rotor du compresseur. À faible débit de gaz d'échappement, la turbine peut tourner très lentement, sans effet notable. De ce fait, le fonctionnement effectif du turbocompresseur n'est perceptible qu'à certains régimes moteur. Ce phénomène est connu sous le nom de « fuite du turbo ». Pour y remédier, on a opté pour des turbocompresseurs de plus petite taille, qui offrent un gain de puissance moteur plus faible à bas régime, ou pour des turbocompresseurs de plus grande taille, qui offrent un gain de puissance et de couple plus important à haut régime.

La réduction du bruit est également obtenue grâce à un turbocompresseur. Les gaz d'échappement, lorsqu'ils actionnent le turbocompresseur, cèdent une partie de leur énergie cinétique aux pales de la turbine. Cela leur permet de sortir du système d'échappement à une vitesse réduite, ce qui diminue le bruit. Un turbocompresseur peut, en quelque sorte, être considéré comme un silencieux additionnel, notamment s'il est doté d'une chemise d'eau reliée au système de refroidissement. Il arrive même qu'un turbocompresseur soit installé à la place du silencieux principal dans le système d'échappement.

Le turbocompresseur étant lubrifié par l'huile moteur, il est important de respecter certaines conditions de fonctionnement. Après le démarrage du moteur, attendez 10 à 15 secondes avant de conduire. Évitez également les accélérations brusques. Cela permettra à l'huile de bien remplir les conduites et l'espace prévu à l'intérieur du turbocompresseur.

Les nouvelles solutions moteur utilisent un système à deux turbocompresseurs : un petit et un plus grand, couvrant une plage de régimes moteur beaucoup plus étendue. Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des matériaux hautement résistants aux effets néfastes des flux de gaz d'échappement à des températures supérieures à 800 °C, des compresseurs à géométrie variable sont actuellement développés, capables de recharger efficacement sur une très large plage de régimes moteur.

Une bonne qualité de carburant et un dosage approprié sont essentiels pour prolonger la durée de vie d'un turbocompresseur. Les suies issues de la combustion incomplète du carburant dans le cylindre, qui se déposent sur les composants internes du turbocompresseur côté échappement, peuvent facilement provoquer une panne. Les turbines à géométrie variable y sont particulièrement sensibles. De plus, toute particule solide entrant en contact avec les aubes de la turbine en rotation à grande vitesse peut endommager leur surface à haute température.

Grâce à un rapport air/carburant élevé, les émissions polluantes et la consommation spécifique de carburant (SFC) sont inférieures à celles d'un moteur atmosphérique de même puissance. L'utilisation de l'énergie des gaz d'échappement améliore le rendement du moteur ; rappelons que cette énergie représente 30 à 40 % de l'énergie totale fournie par le carburant.

Une utilisation optimale des performances du véhicule est essentielle à une conduite sûre et économe en carburant. Elle détermine en grande partie la fiabilité et la longévité du véhicule. De nombreux conducteurs commettent des erreurs élémentaires qui compromettent la sécurité routière et accélèrent l'usure du véhicule.

Erreurs fréquentes des conducteurs :

- Rouler trop vite juste après avoir démarré un moteur froid provoque une usure accélérée du moteur ;

- Rouler trop longtemps avec le démarreur enclenché (si le véhicule en est équipé) provoque une usure rapide des pistons et des cylindres ;

- Rouler trop lentement en vitesse élevée provoque une usure rapide du moteur.

- De plus, les démarrages et les relâchements brusques de la pédale d'embrayage accélèrent l'usure des pneus, des joints, des cannelures de l'arbre de transmission et de l'embrayage ;

- les freinages brusques (avec blocage des roues) accélèrent l'usure des pneus ;

- le maintien prolongé de la pédale de vitesse

Le système de propulsion est un ensemble de mécanismes et de dispositifs utilisés pour propulser un véhicule.

Ce système transmet l'énergie mécanique du moteur aux roues du véhicule via la boîte de vitesses et l'essieu moteur. Le conducteur contrôle cette transmission grâce à la boîte de vitesses, garantissant ainsi une utilisation optimale de l'énergie mécanique dans diverses conditions de conduite. La transmission influe sur les performances du véhicule, sa consommation de carburant et ses émissions polluantes.

Les camions sont équipés d'un moteur situé soit au-dessus de l'essieu, soit entre les essieux avant et arrière. Ce sont des véhicules de type break. Cette conception est utilisée car la réglementation routière limite la longueur totale d'un ensemble routier (tracteur et semi-remorque). Il en va de même pour les semi-remorques dont une part importante du poids repose sur la sellette d'attelage située au-dessus des roues arrière.

La solution consistant à placer le moteur à l'arrière du véhicule est utilisée dans les autobus en raison de la répartition égale de la charge du véhicule entre les passagers transportés et de la réduction du bruit émis par le véhicule grâce au moteur en marche.

Le système de transmission se compose des éléments suivants : moteur, volant moteur, embrayage, boîte de vitesses, arbre de transmission, boîte de vitesses - le cas échéant, différentiel, arbre de transmission, moyeu de roue, boîte de vitesses - le cas échéant.

Les composants mentionnés ci-dessus peuvent être combinés dans un véhicule pour créer des systèmes de transmission complexes. Ils peuvent également être installés séparément. Pour relier ces différents composants, on utilise des arbres de transmission à cardan avec des joints articulés ou des éléments élastiques permettant une rotation relative de l'arbre de transmission par rapport à l'arbre moteur en fonction du couple transmis.

Le passage des vitesses d'une transmission peut être manuel, mécanique ou automatique. Dans les transmissions automatiques, la commande est assurée par des systèmes hydrauliques. Le rapport de démultiplication de la boîte de vitesses est sélectionné en fonction des caractéristiques du moteur auquel elle est associée afin d'optimiser l'utilisation du couple.

Le choix des rapports de transmission dépend de l'équilibre de puissance du véhicule. Ces rapports doivent être choisis de manière à ce que, compte tenu des caractéristiques externes du moteur, le véhicule puisse atteindre la vitesse de pointe la plus élevée possible pour l'usage auquel il est destiné, tout en conservant une réserve de puissance maximale pour les montées et les accélérations.

La conduite en côte et l'accélération dépendent de nombreux facteurs. Il faut savoir qu'à haute vitesse, la puissance disponible pour grimper et accélérer diminue. La réussite d'une ascension et d'une accélération dépend en grande partie du savoir-faire du conducteur. Parmi les facteurs déterminants figurent le choix du rapport de vitesse approprié et l'utilisation de l'inertie du véhicule.

Le conducteur doit exploiter pleinement les capacités de la transmission. Un rapport de vitesse adapté contribue à réduire la consommation de carburant. Le conducteur doit également être en mesure d'utiliser la motricité du véhicule en toutes circonstances. L'utilisation optimale et la plus efficace du rapport de vitesse et de la transmission est évaluée lors de la montée d'une côte.

Le couple maximal d'un moteur à combustion interne étant atteint dans la plage de régime où la consommation spécifique de carburant est minimale, les rapports de transmission doivent être choisis de manière à ce que la vitesse souhaitée du véhicule soit atteinte au régime de couple maximal. On peut donc affirmer qu'en maximisant le couple, on obtient la puissance motrice au moindre coût.

Un élément de conception courant des transmissions finales consiste à minimiser les pertes par frottement. L'engrènement des engrenages génère du frottement et, par conséquent, une consommation de carburant. Les engrenages et les roulements du système de transmission ont été améliorés au fil des ans, ce qui a permis de réduire la consommation de carburant.

La durabilité est essentielle pour la transmission finale. Du point de vue de la consommation de carburant, plus la transmission finale est légère, mieux c'est. La plupart des transmissions finales sont conçues pour répondre à des exigences de performance spécifiques.

Les boîtes de vitesses se caractérisent par une grande durabilité et une fiabilité opérationnelle élevée, grâce à la haute résistance à l'usure de leurs roues et roulements. Elles ont évolué, remplaçant les engrenages droits par des engrenages hélicoïdaux à prise continue. Ces derniers supportent des charges plus importantes et la boîte de vitesses fonctionne plus silencieusement.

La conception de la boîte de vitesses intègre également un élément tel que la compacité, afin qu'elle soit aussi petite et légère que possible, laissant ainsi un maximum d'espace pour les passagers, le chargement et les autres composants de la voiture.

La boîte de vitesses d'une voiture permet de rouler à différentes vitesses. Elle modifie la force motrice transmise aux roues. Il est important de se rappeler que plus la vitesse augmente, plus la force motrice diminue. En fonction des conditions de circulation, il convient de sélectionner le rapport de vitesse approprié. Un passage de vitesses optimal influe considérablement sur la durée de vie du véhicule, notamment du moteur, et surtout sur la consommation de carburant.

L'un des principaux atouts de cette transmission réside dans son fonctionnement silencieux et la facilité de passage des vitesses. Afin d'éliminer les à-coups lors des changements de rapport, il est nécessaire d'égaliser la vitesse des composants en prise à l'aide de synchroniseurs. Toutefois, avant la mise en œuvre de cette solution, le conducteur devait synchroniser la vitesse de rotation de l'arbre moteur avec celle de l'arbre mené, puis effectuer deux débrayages et embrayages.

Les principales fonctions de la boîte de vitesses sont :

- la modification de la force motrice sur les roues en fonction de la résistance au mouvement du véhicule ; plus le rapport est bas, plus cette force est importante ;

- la possibilité de désengager le moteur de la transmission malgré l’embrayage engagé (le jeu axial, également appelé point mort) ;

- la possibilité de faire marche arrière.

Les boîtes de vitesses à essieux fixes sont classées selon le mode de changement de vitesse :

- boîtes de vitesses à galets coulissants,

- boîtes de vitesses à galets en prise constante.

Les boîtes de vitesses à essieux fixes sont classées selon le mode de changement de vitesse :

- boîtes de vitesses à roues coulissantes,

- boîtes de vitesses à engagement constant des roues.

La boîte de vitesses se divise en plusieurs catégories selon son mode de commande :

- les boîtes manuelles, où le conducteur change manuellement les vitesses ;

- les boîtes automatiques, où le rapport de vitesse optimal est sélectionné automatiquement en fonction des conditions de conduite, sans intervention du conducteur ; elles déterminent uniquement le mode de fonctionnement de la boîte (marche avant, marche arrière, etc.).

- les transmissions automatiques, en tant que lien entre une transmission manuelle et une transmission automatique, dans laquelle le changement de vitesse est effectué à l'aide d'une commande automatique (actionneurs).

La boîte de vitesses est reliée au moteur par un embrayage à friction. Ce dernier permet de désengager la transmission lors des changements de vitesse, puis d'égaliser progressivement le régime pour éviter toute surcharge, et enfin, de transmettre fermement le couple.

Un embrayage multidisque est composé de plusieurs disques de friction. Cette conception augmente considérablement la friction et prolonge la durée de vie de l'embrayage. On la retrouve le plus souvent dans les embrayages à bain d'huile et à sec des véhicules lourds.

Dans les boîtes de vitesses manuelles, les rapports de transmission sont modifiés à l'aide d'un levier de vitesses. Ces boîtes sont équipées d'un levier de vitesses manuel. Dans ce type de transmission, les engrenages sont constamment en prise. Le rapport de vitesse approprié est sélectionné par un système complexe d'embrayages synchronisés (synchroniseurs).

Les boîtes de vitesses séquentielles sont un type de boîte de vitesses manuelle initialement utilisé sur les motos. Le passage des vitesses s'effectue à l'aide d'un levier qui ne permet de changer qu'une seule vitesse à la fois (vers le haut ou vers le bas). À commande électronique, elles sont également utilisées sur les voitures et les camions.

Dans les systèmes de changement de vitesse mécaniques, les leviers et les câbles peuvent se déformer. Même de légères variations de longueur ou de jeu dans ces éléments peuvent entraver le passage des vitesses. C'est pourquoi les systèmes mécaniques sont progressivement remplacés par des systèmes hydrauliques ou pneumatiques. Ces derniers sont principalement utilisés pour commander des transmissions à plusieurs rapports.

Un si grand nombre de rapports oblige le conducteur à changer fréquemment de vitesse, ce qui nuit à son confort. C'est pourquoi les unités de changement de rapports et leur plage sont généralement commandées pneumatiquement par des actionneurs montés sur la boîte de vitesses. Le passage des vitesses s'effectue en déplaçant le levier de vitesses d'une position à une autre, sans l'aide d'interrupteurs supplémentaires.

Lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'embrayage, le rapport de vitesse change automatiquement. En revanche, s'il ignore les indications du tableau de bord et n'appuie pas sur la pédale d'embrayage, le véhicule continuera à passer les vitesses dans le rapport engagé. Le conducteur peut ainsi choisir entre le mode manuel et le mode automatique.

Le mouvement du levier de vitesses actionne des électrovannes qui commandent des vérins pneumatiques agissant sur le mécanisme interne de la boîte de vitesses. En mode automatique, le conducteur n'a pas besoin d'appuyer sur l'embrayage pour engager le rapport suggéré par le système.

Certaines transmissions sont équipées de systèmes de commande automatique qui sélectionnent le rapport de vitesse optimal en fonction des conditions de conduite, tout en assurant une consommation de carburant réduite. Ces systèmes contrôlent simultanément l'embrayage et la boîte de vitesses.

Systèmes brevetés et utilisés de ce type :

1) Scania CAG,

2) Mercedes-Benz EPS,

3) Volvo Geartronic.

Système de commande CAG. Le calculateur de changement de vitesse assisté Scania comprend un module de commande électronique et des capteurs mesurant notamment le régime moteur, la position de la pédale d'accélérateur, le rapport engagé et la vitesse du véhicule. Si le système détermine que le rapport engagé n'est pas optimal pour les conditions de conduite, un rapport approprié est affiché sur le tableau de bord.

Dans une transmission hydromécanique, le changement de vitesse s'effectue en modifiant le débit du fluide. Il s'agit généralement de transmissions automatiques ou semi-automatiques.

Dans la transmission à variation continue la plus simple, les rapports de vitesse sont obtenus grâce à une courroie trapézoïdale spécialement conçue, enroulée autour de deux paires d'engrenages coniques qui s'écartent ou coulissent l'un contre l'autre, assurant ainsi des changements de vitesse fluides. Le rapport de transmission de ce type peut prendre n'importe quelle valeur, dans certaines limites. Il est principalement utilisé dans les tracteurs agricoles et les scooters modernes.

Les meilleures performances de transmission sont obtenues en sélectionnant le rapport de vitesse en fonction des conditions de conduite, de sorte que le moteur fonctionne dans la plage de régime la plus favorable (entre le couple maximal et la puissance maximale).

En conduite économique, notamment avec une charge légère et sur chaussée sèche et lisse, la vitesse est légèrement inférieure au couple maximal spécifié. Les critères d'évaluation comprennent la souplesse de conduite, les performances du moteur et l'accélération sur chaque rapport. Il est important de rappeler que rouler à basse vitesse, surtout sur les rapports supérieurs, est néfaste pour le moteur et nuit aux accélérations franches (par exemple, dans les situations où celles-ci sont nécessaires pour des raisons de sécurité).

Pour exploiter pleinement les performances du moteur et obtenir une accélération maximale, la vitesse du véhicule dans chaque rapport doit être ajustée à une vitesse correspondant à la puissance maximale du moteur, et les changements de vitesse doivent être effectués aussi rapidement que possible (afin que le régime moteur ne descende pas en dessous de la vitesse correspondant au couple maximal).

Une boîte de vitesses est un élément de transmission au sein de la chaîne cinématique d'un véhicule. Elle assure le transfert de la puissance du moteur, via d'autres mécanismes d'entraînement, aux roues motrices. Ses fonctions comprennent le débrayage (passage en vitesse intermédiaire), le changement de sens de marche (marche arrière) et l'adaptation de la force motrice aux conditions de conduite (vitesse, inertie du véhicule, pente de la route, type et état de la chaussée, résistance de l'air, etc.) par modification du rapport de transmission et, par conséquent, du couple.

Dans un véhicule équipé d'une boîte de vitesses manuelle, les rapports s'utilisent comme suit :

- la première vitesse sert au démarrage, à la montée de pentes raides et à la conduite à très basse vitesse ;

- la deuxième vitesse sert au démarrage sur chaussée verglacée et au franchissement des intersections depuis une route secondaire ;

- On utilise la troisième vitesse pour la conduite en agglomération.

- La quatrième vitesse est utilisée pour la conduite hors agglomération et, si nécessaire, en agglomération.

- La cinquième vitesse, parfois appelée surmultiplication, est utilisée pour une conduite économique par beau temps et sur route.

La surmultiplication est un rapport de transmission supplémentaire, le plus élevé d'une boîte de vitesses. L'essieu mené tourne plus vite que l'essieu moteur, et le rapport est inférieur à 1:1. La surmultiplication est utilisée lorsque le véhicule roule à une vitesse élevée et constante.

Le mode surmultiplié permet d'augmenter la vitesse du véhicule sans augmenter le régime moteur. L'avantage de son utilisation est une réduction de la consommation de carburant. On utilise le mode surmultiplié lorsque la résistance au roulement est faible (par exemple, sur autoroute et sur routes secondaires).

Une transmission automatique est un système hydraulique qui sélectionne le rapport de transmission entre l'arbre moteur et les roues motrices sans intervention du conducteur. Les transmissions automatiques les plus courantes sont les transmissions centrifuges (Variomatic) et les transmissions hydrocinétiques (Hydramatic).

Le principe d'une transmission automatique est simple. Ce type de véhicule est dépourvu de pédale d'embrayage. L'embrayage est assuré par un convertisseur de couple. En appuyant sur l'accélérateur, le conducteur augmente le régime moteur, ce qui entraîne la rotation du rotor d'une pompe spéciale avec le volant moteur, faisant ainsi circuler l'huile dans le convertisseur. L'huile actionne une seconde turbine, dont la puissance est transmise aux roues du véhicule par la boîte de vitesses et les autres composants de la transmission.

La sélection du rapport approprié dans une boîte de vitesses automatique est assurée par un calculateur électronique. Ce dernier collecte les informations nécessaires auprès de capteurs. Ces informations concernent la position de la pédale d'accélérateur (un capteur potentiométrique situé sur l'axe du papillon) et la vitesse du véhicule (deux capteurs de vitesse indépendants). Les caractéristiques correspondantes, enregistrées dans la mémoire du calculateur, garantissent le bon fonctionnement de la transmission dans diverses situations et, comparées aux informations disponibles, permettent d'adapter le système aux besoins du moment.

De par leur conception, les transmissions automatiques se divisent en :

- transmissions hydrauliques,

- transmissions hydroélectriques,

- transmissions hydrauliques à commande électronique,

- transmissions à variation continue.

Les principaux éléments de la boîte de vitesses sont :

- la pince,

- le train d’engrenages,

- le dispositif de commande.

Pour les moteurs à convertisseur de couple, un convertisseur de couple à trois éléments, un convertisseur de couple plus simple ou une pompe hydraulique rotative peuvent être utilisés comme embrayage, éventuellement avec des fonctions supplémentaires.

Les boîtes de vitesses utilisent un système de verrouillage mécanique pour bloquer la transmission en position P (position « P » du levier de vitesses). Il s'agit généralement d'un cliquet à denture radiale ou axiale qui bloque les composants de sortie de la boîte (arbres ou plateaux de pression). Sur certains types de boîtes de vitesses, il est possible de passer en position P en conduisant, ce qui entraîne presque toujours de graves dommages à la boîte (rupture du verrou, des roues, voire du carter).

La boîte de vitesses automatique est équipée d'un levier accessible au conducteur permettant de sélectionner le mode de fonctionnement principal souhaité. Le sélecteur comporte un indicateur de mode. Les boîtes de vitesses actuelles possèdent généralement quatre positions : P-R-N-D.

Sur un véhicule à boîte automatique, le moteur ne peut généralement démarrer que lorsque les positions P (Parking) et N (Point mort) sont désengagées. Il est également recommandé de couper le moteur dans ces positions, même si l'arrêt du véhicule est possible quelle que soit la position du levier de vitesses, y compris lorsque la voiture est en prise.

Savoir comment actionner et désengager correctement la transmission soulage considérablement le système hydraulique, notamment sur les transmissions automatiques plus anciennes : la pression est réduite en position P/N. Lorsque le moteur est arrêté en position D ou R, les systèmes de transmission restent immobiles, à l’abri des pressions et charges excessives.

Désignations des positions de la boîte de vitesses automatique :

P – Stationnement – ​​La boîte de vitesses est au point mort et ne transmet ni rotation ni couple aux roues du véhicule. Il en va de même pour la position N. De plus, la boîte de vitesses est bloquée mécaniquement au niveau des roues. Dans cette position, les roues non motrices peuvent encore tourner. Le démarreur peut être actionné dans cette position, comme en position N.

Le verrou installé dans la boîte de vitesses est mécanique et ne doit jamais être actionné en marche, car cela pourrait l'endommager. Avant d'utiliser la position P, serrez le frein de service et actionnez le frein auxiliaire pour soulager la tension sur les cliquets.

R - Marche arrière signifie marche arrière. La transmission est engagée en marche arrière, et les embrayages et les engrenages planétaires sont reliés par des mécanismes de verrouillage électroniques ou hydrauliques pour empêcher toute tentative de passage rapide en marche arrière en roulant ou dans des situations similaires.

N – position neutre, également appelée « position de repos » : la transmission ne transmet que très peu ou pas de couple du moteur aux roues motrices.

P – position de stationnement : la transmission désactive le démarreur ; généralement, dans les autres positions que P et N, il est impossible de démarrer le moteur.

Le dispositif de verrouillage installé sur une boîte de vitesses automatique est une mesure de prévention des accidents. En l'absence d'embrayage mécanique, le moteur tourne librement au ralenti et peut être démarré quelle que soit la position du sélecteur. Lorsque la pression de service augmente, la boîte de vitesses enclenche un rapport, ce qui provoque un déplacement du véhicule dans une direction non souhaitée.

Un véhicule équipé d'une transmission automatique peut être remorqué sur de courtes distances, de quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres seulement, à faible vitesse. Toutefois, pendant le remorquage, il est important de faire des pauses pour permettre à la transmission de refroidir (si le moteur et la transmission peuvent être démarrés, démarrez le moteur tous les quelques kilomètres et laissez la transmission tourner au ralenti pour lubrifier et refroidir les mécanismes).

Le remorquage ou la conduite longue ou rapide en 4x4, comme le fait de faire des accélérations brusques en position N, endommage les mécanismes de la boîte de vitesses en raison d'un manque de lubrification et d'une surchauffe, ce qui nous expose à des coûts de réparation très élevés.

La position D (ou OD), où D est la marche avant principale, correspond à la transmission.

Cette dernière combine les rapports sur toute la plage de vitesses et de rapports (3 pour les transmissions anciennes, 4 ou 5 pour les transmissions classiques, 6 à 8 pour les dernières générations) en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, de la pédale de frein, de la vitesse du véhicule et de plusieurs dizaines d'autres paramètres pris en compte par le système de commande.

Les caractéristiques et les points de passage des vitesses dépendent généralement de la pression exercée sur la pédale d'accélérateur. Les rétrogradations se produisent généralement en fonction de la position de la pédale. Une pression soudaine sur la pédale peut parfois entraîner une rétrogradation de deux vitesses.

Le mode le plus courant sur les transmissions automatiques modernes est le mode 3 ou D, si le mode par défaut est 0D. Cette position permet de passer en surmultiplication (rapport ou rapports). La transmission continue de fonctionner en mode automatique de la 1re à un rapport intermédiaire, comme la 3e.

Il est important de familiariser le conducteur avec le manuel de la boîte de vitesses automatique, notamment en ce qui concerne l'utilisation des modes raccourcis.

Le mode de passage de vitesse élevé est tel que la boîte de vitesses passe constamment de la 3e à la 4e vitesse et inversement (par exemple, le point de passage de la 3e à la 4e vitesse est de 70 km/h en cas de circulation dense et en moyenne autour de cette valeur) - il est alors préférable d'engager le mode constant 3 afin que la boîte de vitesses reste sur un seul rapport, au lieu de passer constamment de 3 à 4.

Modes supplémentaires : 2 ou S – ce mode bloque la 2e vitesse (mode neige). Selon le constructeur, la transmission bloque complètement la 2e vitesse ou utilise automatiquement les 1re et 2e vitesses. Ce mode est parfois indiqué par un astérisque, un flocon de neige ou un symbole en forme de boule de neige, etc.

Ce mode est utilisé pour démarrer sur des surfaces glissantes comme la neige, la glace et le sable. (Si la surface n'offre aucune résistance et que les roues motrices tournent de plus en plus vite, la transmission interprète cela comme un mouvement vers l'avant et passe les rapports supérieurs, ce qui, sur les anciens systèmes, empêchait un démarrage efficace sur les surfaces glissantes.) Dans de nombreux cas, ce mode est également recommandé pour les tâches les plus exigeantes, comme le remorquage de charges lourdes, la montée et la descente de pentes abruptes, etc.

La deuxième vitesse d'une transmission automatique est généralement la plus puissante en termes de couple, avec une vitesse maximale de 80 km/h. Consultez toujours les recommandations du constructeur pour une utilisation optimale des rapports verrouillés (fonctionnement du sélecteur de vitesses en prise, charges recommandées, vitesses maximales, etc.).

La transmission automatique dispose de modes supplémentaires, tels que 1 ou L, qui désactive la première vitesse (rapport court). Ce rapport est utilisé de la même manière que les modes 2/S, notamment pour les démarrages avec une charge importante (remorques, pentes, etc.). Consultez toujours les recommandations du constructeur du véhicule concernant l'utilisation appropriée des rapports bloqués (charges, vitesses maximales, etc.).

La puissance est transmise entre la boîte de vitesses et le moteur par un embrayage à friction. À l'aide d'un levier ou d'un actionneur d'embrayage, il est possible de débrayer lors des changements de vitesse, d'égaliser progressivement les régimes pour éviter les surcharges et, enfin, de transmettre le couple.

L'embrayage à friction se compose d'un plateau de pression, d'un disque mobile recouvert de garnitures en matériau à coefficient de friction élevé et d'un volant moteur solidaire du vilebrequin.

Lorsque le levier d'embrayage est relâché, les disques restent pressés l'un contre l'autre avec une force maximale, sans différence de vitesse entre eux. Appuyer sur la pédale d'embrayage réduit la pression sur les disques, augmentant le patinage jusqu'au débrayage complet. La pédale d'embrayage est commandée par un levier, tandis que sur les véhicules modernes, elle est actionnée par un système hydraulique.

Les principales fonctions des embrayages automobiles sont :

- relier le moteur à la transmission,

- assurer un mouvement fluide du véhicule,

- désengager temporairement la transmission du moteur lors du changement de vitesse,

- prévenir les dommages aux composants du système de transmission en cas de charge excessive (un phénomène appelé dérapage).

L'utilisation d'accouplements permet de concevoir les composants du système de transmission et les mécanismes de fonctionnement comme des unités séparées, puis de les assembler en fonction des besoins de conception du véhicule.

Dans les automobiles, l'embrayage est l'élément qui relie le moteur à la boîte de vitesses (généralement un embrayage à friction). Les embrayages à sec sont les plus courants (embrayages monodisque pour les voitures et les minibus, embrayages multidisques pour les camions), tandis que les motos utilisent des embrayages à bain d'huile et des embrayages multidisques.

Types d'embrayages utilisés dans les automobiles :

- embrayages à friction,

- embrayages électromagnétiques,

- convertisseurs de couple.

L'accouplement se compose d'un élément actif (moteur) situé sur l'arbre actif, d'un élément passif (esclave) monté sur l'arbre secondaire et d'un connecteur reliant les deux éléments. Lorsqu'un corps solide sert de connecteur, l'accouplement est dit mécanique ; lorsqu'un fluide sert de connecteur, l'accouplement est dit hydrodynamique ; et lorsqu'un champ électromagnétique sert de connecteur, l'accouplement est dit électromagnétique.

L'huile hydraulique est le fluide moteur du convertisseur de couple. Son inertie le contraint à circuler entre les pales des rotors opposés de la pompe et de la turbine. Le rotor de la pompe est relié en permanence au vilebrequin du moteur, tandis que le rotor de la turbine est monté sur l'arbre d'embrayage de la transmission. Les pales des deux rotors sont profilées de manière à former des canaux incurvés, dont plusieurs dizaines sont répartis sur leur circonférence.

Lorsque le vilebrequin tourne, le fluide remplissant les canaux du rotor de la pompe est repoussé de l'axe de rotation par la force centrifuge. En sortant de ces canaux, le fluide rencontre les aubes de la turbine, ce qui le force à retourner dans les canaux du rotor de la pompe. En changeant de direction à sa sortie des canaux de la roue de la pompe, le fluide exerce une forte pression sur les aubes de la turbine, les faisant tourner derrière la roue de la pompe.

Les avantages des convertisseurs de couple comprennent une transmission de couple constante et un amortissement complet de toutes les vibrations et chocs dans le système d'entraînement, ainsi qu'une liaison très flexible entre le vilebrequin et l'arbre d'embrayage.

Conception d'un convertisseur de couple.

Les principaux composants d'un convertisseur de couple sont deux turbines montées dans un carter commun. L'une d'elles est reliée au vilebrequin du moteur et fait office de pompe hydraulique.

La seconde roue est montée sur l'arbre de la boîte de vitesses et forme une turbine, tournant grâce au flux d'huile hydraulique pompée par la pompe. Entre les deux, on place généralement une troisième roue à aubes (fixe) à pas variable.

La troisième roue dirige le flux d'huile vers les pales de la turbine selon un angle variable en fonction de l'axe du rotor. Une diminution (affûtage) de cet angle augmente le couple de la turbine, tandis qu'une augmentation le diminue. En général, le convertisseur permet d'obtenir un gain de couple de 2 à 2,5 fois.

Le disque d'embrayage est constitué d'un disque métallique muni d'éléments de friction sur ses deux faces. Lorsque l'embrayage est engagé, des ressorts de compression plaquent le disque contre les éléments d'entraînement (volant moteur et plateau de pression). La force de friction entre ces éléments permet à l'embrayage de transmettre le couple.

Les embrayages automobiles peuvent être divisés en :

- monodisque,

- bidisque,

- multidisque.

Un autre élément important qui s'use fréquemment sur un véhicule est le système de freinage, et plus précisément les plaquettes de frein. Compte tenu du poids important du véhicule, elles sont particulièrement sensibles à l'usure lors du freinage. C'est pourquoi, en plus des freins, on utilise des systèmes de freinage appelés ralentisseurs.

Un ralentisseur, à l'instar d'un frein moteur, ne sollicite pas les freins principaux du véhicule. Il est généralement utilisé lors de la phase initiale de freinage pour convertir l'énergie cinétique du véhicule en chaleur. Son utilisation réduit l'usure des freins de service et améliore la sécurité de conduite. Selon leur principe de fonctionnement, les ralentisseurs peuvent être classés en deux catégories : hydrodynamiques (hydrauliques) et électromagnétiques (électromagnétiques).

Un ralentisseur électrodynamique est similaire, de par sa conception et son fonctionnement, à un frein hydrodynamique. Selon leur emplacement dans un véhicule utilitaire, ces dispositifs se divisent en deux groupes. Les ralentisseurs primaires, installés entre le moteur et la boîte de vitesses, agissent sur le régime moteur. Les ralentisseurs secondaires, installés entre la boîte de vitesses et les roues, agissent directement sur la vitesse du véhicule.

Les ralentisseurs hydrodynamiques se composent de deux parties coaxiales : un stator fixe, logé dans un carter, et un rotor, également logé dans ce carter, qui tourne grâce à des arbres reliés à la boîte de vitesses et au pignon de l'essieu moteur. Lorsque les roues du véhicule tournent, le rotor tourne à une vitesse proportionnelle à la vitesse d'avancement. Le stator et le rotor comportent chacun des cavités séparées par des cloisons dans leur plan frontal.

Parfois, on utilise des conceptions avec un rotor interagissant avec deux stators situés de part et d'autre. L'utilisation d'un rotor double face permet de réduire le diamètre du ralentisseur. Le carter du ralentisseur contient un réservoir d'huile. Ce réservoir est relié à un système d'air comprimé qui actionne les freins de suspension et d'autres dispositifs pneumatiques. Le contrôle du débit d'air entrant dans le réservoir permet de réguler le débit et d'augmenter ou de diminuer la pression.

En fonction de la pression dans le réservoir, une certaine quantité d'huile est fournie à la partie du carter contenant le stator et le rotor. Pour que le ralentisseur fonctionne correctement, la pression dans le système doit être adéquate. Les chicanes du rotor rotatif contraignent l'huile à un mouvement circulaire à l'intérieur du ralentisseur. L'huile rencontre une résistance due aux chicanes du stator fixe. Les ralentisseurs hydrodynamiques peuvent être installés en série ou en configuration de dérivation.

Dans le second cas, l'axe du ralentisseur est parallèle à celui de l'arbre de transmission. Un engrenage supplémentaire est nécessaire pour relier le ralentisseur à la transmission. On utilise alors un surmultiplicateur. De ce fait, les dimensions et le poids du ralentisseur peuvent être réduits. Par exemple, le frein parallèle VOITH R115H, d'un poids d'environ 60 kg, génère un couple de freinage de 3 200 Nm. Le ralentisseur de la série R120, de poids similaire, présente un couple maximal de 2 000 Nm. L'ajout d'une motorisation additionnelle constitue un autre avantage.

Les chicanes rotatives du rotor contraignent l'huile à un mouvement circulaire à l'intérieur du papillon des gaz. L'huile rencontre une résistance due aux chicanes du stator. Des forces de serrage sont appliquées au stator, et des réactions équivalentes sont transmises par l'huile au rotor. Le rotor est freiné par un couple dépendant de son diamètre et de sa résistance. Ce couple de freinage est transmis aux roues du véhicule, engendrant des forces de freinage opposées aux forces motrices.

Exigences relatives au ralentisseur : Le ralentisseur doit être commandé par le système ABS afin d’éviter le blocage des roues à des vitesses supérieures à 15 km/h. Cette exigence ne s’applique pas au frein moteur. Le ralentisseur doit présenter plusieurs niveaux d’efficacité, modulables selon les besoins et les conditions de conduite. Il est essentiel que le ralentisseur se désengage en cas de dérapage du véhicule et d’activation du système ABS.

Les informations suivantes doivent être affichées à des endroits visibles par le conducteur sur les véhicules équipés de ralentisseurs : la masse maximale pouvant être remorquée sans utiliser de ralentisseur, le rapport entre la puissance minimale requise du ralentisseur de la remorque ou de la semi-remorque et sa masse, la confirmation de la compatibilité de la commande du ralentisseur avec les remorques attelées et un avertissement concernant le danger d’attelage avec une remorque incompatible.

Si une remorque ou une semi-remorque est équipée d'un ralentisseur, le marquage suivant doit y figurer : le rapport entre la puissance du ralentisseur de la remorque ou de la semi-remorque et son poids, la confirmation de la compatibilité des commandes avec les autres éléments du train, un avertissement concernant le danger d'atteler la remorque ou la semi-remorque à un tracteur incompatible.

Emplacement du ralentisseur.

Le plus souvent, le ralentisseur est monté sur la boîte de vitesses. Les ralentisseurs à convertisseur de couple utilisent également des engrenages pour augmenter la force de freinage. Le ralentisseur peut aussi être monté sur le châssis du véhicule, à l'emplacement du palier de support d'arbre de transmission (solution peu avantageuse en raison du couple exercé sur les arbres), et fixé au carter de l'essieu moteur, où il agit sur l'arbre d'entrée du pont.

Outre les ralentisseurs montés indépendamment, il existe également des ralentisseurs intégrés à la boîte de vitesses ou des ralentisseurs montés entre la boîte de vitesses et le moteur, qui fonctionnent avec les transmissions manuelles.

Les ralentisseurs sont utilisés :

- dans les autobus interurbains et urbains dont le poids total autorisé en charge dépasse 5,5 tonnes,

- dans les camions et semi-remorques,

- dans les véhicules municipaux,

- dans les véhicules de livraison,

- dans les véhicules transportant des matières dangereuses dont le poids total autorisé en charge dépasse 16 tonnes ou conçus pour tracter des semi-remorques dont le poids total autorisé en charge dépasse 9 tonnes.

Les freins continus se divisent en :

- freins moteur (échappement, eau),

- freins à friction,

- ralentisseurs électromagnétiques,

- ralentisseurs hydrocinétiques.

Le frein moteur, où le moteur du véhicule fait office de ralentisseur, consiste à freiner en exploitant la vitesse du moteur grâce à un système d'entraînement relié à la boîte de vitesses. Dans ce cas, le couple de freinage provient de la résistance interne due au frottement, aux effets de pompage et à l'amortissement du flux de gaz ou de liquides dans le moteur.

On distingue plusieurs types de freins moteur : les freins moteur sans dispositif additionnel, les systèmes d'amortissement des gaz d'échappement, les systèmes de décompression et les freins à bain d'huile.

Un frein moteur sans dispositif additionnel : l’effet de freinage est obtenu par la fermeture du papillon des gaz dans le système d’alimentation en carburant du moteur. La force de freinage provient alors de la résistance au frottement des pièces mobiles et des pertes internes.

Frein moteur à amortissement des gaz d'échappement : ce frein fonctionne en comprimant l'air grâce à la fermeture du collecteur d'échappement par un papillon des gaz ou un amortisseur, actionné par le conducteur ou relié à la pédale de frein. Lorsqu'il est actionné, l'alimentation en carburant du moteur est coupée. Son efficacité peut être accrue en rétrogradant.

Le frein moteur à papillon constant fonctionne en décompressant délibérément le moteur à la fin de la course de compression. Ce frein est constitué d'une soupape supplémentaire insérée dans la culasse, de diamètre inférieur à celui de la soupape d'échappement ; il y a une soupape par cylindre.

Le frein à papillon constant est situé près de la soupape d'échappement. Le papillon des gaz est actionné pneumatiquement. À la fin de la course de compression, il s'ouvre de manière à maintenir une section transversale constante des gaz d'échappement (puis de l'air) pénétrant dans le collecteur d'échappement, lequel est fermé par le papillon.

Le frein moteur hydraulique (refroidi par le liquide de frein) est intégré à la pompe à eau. Son principe de fonctionnement est similaire à celui d'un frein hydraulique classique, à la différence que du liquide de refroidissement remplace l'huile hydraulique.

Le ralentisseur électromagnétique (Telma) est un frein électrique fonctionnant par courants de Foucault. Il se compose d'un boîtier fixe (stator) contenant des bobines d'induction et de deux disques en acier doux (rotor) munis d'ailettes refroidies par air.

Les ralentisseurs électromagnétiques peuvent être utilisés sur plusieurs essieux de trains routiers comportant des remorques lourdes. Ils peuvent également être utilisés sur les remorques et les semi-remorques.

Le principe de fonctionnement d'un ralentisseur de convertisseur de couple est identique à celui des embrayages de convertisseur de couple dans les transmissions automatiques, sauf que dans les freins, le rotor de la turbine est relié en permanence à un carter fixe (stator), et le rotor de la pompe est relié à l'arbre d'entraînement (rotor).

Le fluide de travail est de l'huile hydraulique, pompée dans l'espace de travail depuis un réservoir inférieur. L'Intrader fonctionne de manière très similaire à un convertisseur de couple, à la différence qu'il fonctionne toujours avec un rapport de démultiplication nul.

Lors du remorquage d'un véhicule, un dysfonctionnement de la pompe à huile peut entraîner une surchauffe des freins. C'est pourquoi, lors du remorquage de véhicules à transmission automatique et d'interconnexion (avec déconnexion de l'arbre de transmission), il est impératif de désengager la transmission.

Frein moteur et freinage constant : en montée, choisissez un rapport qui permette une accélération progressive sans surcharger le moteur. La descente est difficile et dangereuse ; évitez d’accélérer.

Lors de l'utilisation du frein moteur, il convient d'appliquer le principe du passage des vitesses. Un rétrogradage incorrect en montée peut entraîner le calage du moteur et créer une situation dangereuse. Ne jamais mettre la boîte de vitesses au point mort. Lors de l'utilisation du frein moteur, veiller à ne pas dépasser le régime moteur maximal.

Le frein moteur fonctionne ainsi : vous appuyez sur la pédale de frein, la voiture ralentit et le régime moteur diminue. Lorsque la vitesse est relativement basse et que le frein moteur est donc peu efficace, débrayez, rétrogradez et relâchez l’embrayage (en maintenant la pédale de frein enfoncée). La voiture freinera alors de nouveau brusquement.

Lorsque le régime moteur redescend et devient relativement bas, et que le frein moteur est inefficace, débrayez à nouveau, rétrogradez, puis relâchez l'embrayage, et ainsi de suite. Maintenez la pédale de frein enfoncée, bien entendu. À ce stade, nous effectuons le freinage le plus efficace : le frein moteur combiné au freinage au pied.

Le frein moteur, outre la réduction de l'usure des composants du système de freinage, présente également l'avantage de diminuer la consommation de carburant. Il est important de rappeler que, comme tout freinage, le frein moteur obéit à certaines règles : la transition vers la phase de freinage doit être progressive, en relâchant graduellement la pédale d'accélérateur.

Cela évite de solliciter inutilement la transmission et la boîte de vitesses. Si le véhicule n'est pas équipé de systèmes de freinage supplémentaires tels que des ralentisseurs, le moteur, même sans accélérateur, peut servir de frein d'urgence. Dans ce cas, le conducteur doit rétrograder.

Un ralentisseur, à l'instar d'un frein moteur, ne sollicite pas les freins principaux du véhicule. Il est généralement utilisé lors de la phase initiale de freinage pour ralentir le véhicule. Son utilisation réduit l'usure des freins auxiliaires et améliore la sécurité de conduite.

Selon leur principe de fonctionnement, les ralentisseurs se divisent en deux catégories : hydrodynamiques (hydrauliques) et électrodynamiques (électromagnétiques). Il est recommandé de combiner le freinage par ralentisseur avec d’autres méthodes de freinage afin de réduire la distance de freinage.

Une comparaison des caractéristiques d'un frein moteur et d'un ralentisseur hydraulique suggère qu'il est judicieux d'utiliser les deux types de freins. En effet, le ralentisseur est plus efficace à bas régime et son action n'est pas constante, tandis que le frein moteur fonctionne à haut régime. L'utilisation conjointe permet un freinage prolongé sans avoir recours au frein de service, ce qui améliore la sécurité des véhicules effectuant fréquemment des freinages brusques.

Construction d'un pont routier.

L'essieu moteur est constitué d'un corps rigide au centre duquel se trouvent la transmission finale, le différentiel et les arbres de transmission. Ces derniers sont reliés aux moyeux des roues motrices. Selon le type de suspension des roues motrices, les essieux moteurs sont conçus comme rigides (suspension dépendante des roues) ou articulés (suspension indépendante des roues).

L'essieu moteur est un ensemble de mécanismes d'entraînement dont les tâches comprennent : le transfert de la charge du véhicule et la transmission uniforme de la puissance de l'arbre de transmission aux rouleaux de support.

Les essieux moteurs sont classés selon leur emplacement :

- arrière,

- avant,

- central (si le véhicule possède plus de deux essieux).

Les essieux suspendus se divisent en deux catégories :

- rigides,

- à suspension indépendante.

Une transmission finale par engrenages coniques directs se caractérise par l'utilisation de deux engrenages coniques dont les axes de rotation se croisent. Ces engrenages sont généralement à denture hélicoïdale afin de réduire le bruit.

Un engrenage hypoïde est une transmission finale composée de deux engrenages coniques dont les axes de rotation ne se croisent pas. Les transmissions hypoïdes sont très courantes dans les autobus urbains. Cette solution permet d'abaisser le plancher du véhicule par rapport à la chaussée.

L'arbre de transmission fait partie de la boîte de vitesses d'un véhicule. Il transmet la puissance de la boîte de vitesses (ou du pont arrière) aux moyeux des roues. Il permet la transmission du couple du moteur aux roues du véhicule. Un arbre de transmission à cardan est constitué de deux joints et d'un axe de liaison, ou il est rigide.

Le rôle des arbres de transmission est de transmettre le couple du pont arrière aux roues motrices du véhicule. Selon leur conception, les arbres de transmission peuvent être rigides ou articulés. Cela dépend du fait qu'ils transmettent le couple aux roues motrices directrices ou non, et que ces roues soient à suspension indépendante ou non.

On distingue les types d'arbres de transmission suivants :

- les arbres de transmission non chargés, qui, outre le couple, sont soumis à des moments de flexion dus aux forces de réaction du sol longitudinales et transversales, verticales et horizontales, agissant sur les roues motrices lorsque le véhicule est en mouvement.

- Arbres de transmission partiellement déchargés qui, outre la transmission du couple, transmettent également une partie des moments de flexion des roues motrices du véhicule ;

- Arbres de transmission non chargés qui ne transmettent pas de moments de flexion et fonctionnent sous contrainte de cisaillement.

De nombreux composants des véhicules sont constamment sollicités, notamment le moteur, la transmission et le système de freinage. Afin de limiter l'usure, les camions utilisent des solutions d'assistance à l'accélération et au freinage. Ces dispositifs améliorent la sécurité, facilitent la conduite et prolongent la durée de vie des composants.

Un dispositif appelé boîte de vitesses sert à accélérer un véhicule. Les boîtes de vitesses peuvent être intégrées à la boîte de vitesses, bien qu'elles soient souvent des composants séparés ou intégrées à l'essieu moteur. L'utilisation d'une boîte de vitesses augmente le couple disponible en augmentant la vitesse de rotation.

Le conducteur utilise un système de commande spécifique pour engager ou désengager la première ou la deuxième vitesse, ce qui double le nombre de rapports du véhicule par rapport à celui de la boîte de vitesses. Il dispose ainsi d'une gamme de rapports plus étendue, facilitant l'accélération, notamment pour un camion.

Un autre type de réducteur est l'engrenage droit, également appelé engrenage latéral, utilisé sur la roue ou dans le moyeu de la roue motrice. Les réducteurs finaux servent à augmenter le couple tout en réduisant la vitesse de la roue, ce qui permet à la transmission de fonctionner à un régime plus élevé. Cela soulage le moteur et réduit le besoin de couple.

La boîte de vitesses peut être intégrée à l'essieu moteur ou constituer un composant totalement indépendant. Toutefois, il s'agit le plus souvent d'un module additionnel au sein de la boîte de vitesses. Les boîtes de vitesses fonctionnant comme un composant séparé sont généralement composées de plusieurs engrenages. Les systèmes à engrenages planétaires ou hybrides sont moins courants.

Boîtes de vitesses à deux rapports ou à plusieurs rapports

Il existe d'autres types de boîtes de vitesses, appelées transmissions finales ou transmissions latérales. Elles sont situées sur la roue ou directement dans le moyeu de la roue motrice du véhicule. Ces composants peuvent être des engrenages cylindriques, coniques ou planétaires.

Certains véhicules utilitaires sont équipés d'engrenages planétaires sur les roues motrices. Les réducteurs finaux servent principalement à augmenter le couple et ainsi à réduire le patinage des roues.

L'avantage d'utiliser une boîte de vitesses réside dans le fait que les composants de la transmission fonctionnent à des régimes plus élevés et à des couples plus faibles ; ils peuvent ainsi être plus petits et plus légers (réduisant le poids du véhicule). L'utilisation d'une boîte de vitesses permet également d'augmenter ou de diminuer la garde au sol (par exemple, sur les bus à plancher bas), ce qui permet d'agrandir la surface de plancher bas.

La puissance d'un moteur à combustion interne est proportionnelle à sa cylindrée, à sa pression utile moyenne et à sa vitesse de rotation. Par définition, c'est le rapport du travail effectué au temps nécessaire pour l'effectuer. Unités de puissance :

1 ch (cheval-vapeur) = 0,736 kW

1 kW (kilowatt) = 1,36 ch

Un tachymètre est un instrument de mesure utilisé pour mesurer le régime moteur. Les tachymètres plus anciens étaient mécaniques et les informations relatives au régime moteur étaient transmises par un arbre flexible.

On utilise actuellement des tachymètres électroniques qui comptent les impulsions provenant du système d'allumage, du système d'injection de carburant ou de capteurs spécifiques. La plage de régime optimale et critique pour un moteur donné est généralement indiquée sur le cadran du tachymètre.

Le compte-tours affiche le régime moteur en tours par minute (tr/min). Cet indicateur est principalement utilisé sur les véhicules à boîte de vitesses manuelle. Il permet de sélectionner le rapport de vitesse approprié en fonction du régime moteur (champ vert).

Le compte-tours indique généralement une plage de régime moteur sûre (le dépassement de cette plage peut entraîner une usure prématurée, voire des dommages). La plage de régime critique est généralement indiquée en rouge sur le compte-tours.

Sur les véhicules à allumage commandé, le compte-tours est relié au système d'allumage. Ce système affiche le régime moteur en tours par minute (tr/min). De nos jours, presque toutes les voitures sont équipées d'un capteur de vitesse de vilebrequin, monté à l'avant du moteur ou sur le volant moteur. Ce capteur utilise l'effet Hall.

Le moteur fonctionne de manière optimale dans la plage de régime comprise entre le régime de couple maximal et le régime de puissance maximale. Plus cette plage est large, plus le moteur est souple. Cela signifie que vous pouvez accélérer efficacement dans cette plage de régime sans avoir à changer de vitesse.

L'accélération est optimale lorsque le moteur accélère à partir du régime qui atteint le couple maximal, ou à un régime proche du couple maximal lors des changements de vitesse.

Cette plage de régime moteur est visible (ou peut être indiquée) sur le compte-tours. Ce dernier affiche également le régime moteur possible, maximal et admissible pour le moteur en question.

Dans les groupes électrogènes équipés de transmissions supplémentaires (boîtes de vitesses, essieu moteur), les valeurs de couple et de vitesse de rotation peuvent varier.

Les moteurs modernes se caractérisent par un couple maximal atteignant 0,5 à 0,6 fois la vitesse de rotation nominale.

Lorsque le couple augmente, la vitesse de rotation diminue (et inversement). Modifier le couple et la vitesse de rotation ne modifie pas la puissance transmise par le système de transmission. Pour transmettre le couple du moteur aux roues, on utilise une série de rapports de transmission, qui réduisent généralement la vitesse de rotation et augmentent le couple, tandis que le produit de puissance reste constant.

Il convient de déterminer les valeurs de couple, puis celles de puissance, pour toute la plage de régime moteur. On trace ensuite un graphique des caractéristiques de la transmission. Les valeurs maximales des paramètres, ainsi que les régimes moteur auxquels elles ont été obtenues, figurent dans les spécifications techniques du véhicule.

Le couple et la puissance maximum du moteur sont atteints à différents régimes. Lorsque le couple est maximal, le moteur convertit la chaleur en travail de manière optimale et la voiture accélère au mieux.

Un moteur présente les meilleures caractéristiques de régime entre sa puissance maximale et son couple maximal. Par conséquent, des diagrammes de puissance et de couple sont établis en fonction du régime moteur (caractéristiques externes du moteur), ce qui permet de calculer les plages de régime optimales pour différents types de moteurs.

Par définition, le couple est le produit de la force agissant sur la face du piston et de la longueur du bras de manivelle. Pour un moteur à combustion interne d'une puissance donnée, la longueur du bras de manivelle est constante. On en conclut que le couple dépend essentiellement de la pression des gaz agissant sur la face du piston.

Les moteurs modernes sont équipés d'un dispositif de coupure d'injection à régime maximal. Si le moteur ne possède pas un tel dispositif dans son système d'injection, l'aiguille du compte-tours, en approchant la zone rouge, avertira le conducteur d'un régime moteur excessif et d'un risque de dommage au moteur.

La plage de régime moteur optimale pour une faible consommation de carburant est déterminée par le diagramme couple-puissance. Le régime optimal se situe approximativement à mi-chemin entre le couple maximal et la puissance maximale. Maintenir le régime moteur proche de cette valeur, indiquée par le compte-tours, garantit une faible consommation de carburant.

Les caractéristiques des moteurs à combustion interne sont présentées sous forme de diagrammes. Ces diagrammes offrent une représentation graphique des paramètres de fonctionnement du moteur en fonction de la vitesse de rotation sur toute sa plage de fonctionnement. Exemple de caractéristique graphique d'un moteur à combustion interne :

Me - Couple

Ne - Puissance nette

Ge - Consommation horaire de carburant

ge - Consommation spécifique de carburant

Pour qu'une voiture se déplace et accélère, la puissance aux roues est essentielle. Pour transmettre le couple du moteur aux roues, on utilise une série de rapports de transmission, qui réduisent généralement la vitesse de rotation et augmentent le couple. Cependant, la puissance, produit de ces deux grandeurs, reste constante, à l'exception des pertes dues à un rendement inférieur à 100 % (environ 7 à 12 %).

La puissance transmise aux roues est en réalité inférieure à celle transmise à la transmission. Les mécanismes de transmission subissent une résistance lors de leur mouvement, due aux forces de frottement sur les surfaces des composants en contact (engrenages, roulements) ou au phénomène de pompage d'huile à l'intérieur des engrenages. Par conséquent, le rendement mécanique d'un système de transmission est toujours inférieur à un.

Principaux paramètres du moteur :

- Type de moteur,

- Rapport de régime,

- Nombre de cylindres,

- Régime moteur,

- Coefficient de régime maximal.

Autres paramètres du moteur :

- pression utile moyenne (effective),

- rapport course du piston/diamètre du cylindre,

- vitesse moyenne du piston,

- indice d’élasticité du couple,

- indice de flexibilité de la vitesse de rotation.

La grande flexibilité du moteur est un atout précieux car, en maintenant le régime moteur légèrement au-dessus du couple maximal, on s'assure que lorsque la résistance à la conduite augmente (par exemple, lors de la montée d'une petite côte) et que la vitesse de rotation diminue, le moteur augmente automatiquement le couple et donc la force motrice aux roues.

En conduite tranquille, les conducteurs utilisent généralement un régime moteur bas, notamment pour économiser du carburant. Lorsque les conditions de conduite les obligent à accélérer, la force motrice maximale, ou puissance, est requise à cette vitesse.