Les automobiles (sciences & Techniques) (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« La direction par vis sans fin l'extrémité de l'arbre de transmission possède une vis sans fin qui entraîne le segment de direction.

Lorsque le volant tourne, la vis déplace le segment qui entraîne une bielle puis l'orientation de la roue.

lES FREINS Les freins constituent le système permettant de ralentir le véhicule par une action mécanique sur les roues.

Les freins sont commandés par la pédale de frein.

Suite à une pression sur l a péda le, un piston pousse dans le maître cylindr e une huile qui, par les cana lisations du circuit de freinage, transmet une pression au système de freins des roues :des cylindres récepteurs reçoivent la pression hydraulique et serrent les parties fixes (plaquette ou segment) sur les parties mobiles solidaires des roues (disque ou tambour).

Freins à tambours Les freins à tambours sont constitués principalement de tambours et de segments.

Les tambours sont solidaires des roues et tournent avec celle-ci.

C'est en exerçant une force de frottement sur les tambours que la voiture est ralentie.

Cette force de frottement est exercée par deux segments recouverts d'une garniture (surface à frottement é levé) : la pression sur la péda l e est transmise aux pistons des cylindres récepteurs du frein qui plaquent les garnitures contre les tambours.

Freins à disques Les freins à disques sont composés de deux parties : l'étrier, partie fixe solidaire des structures du véhicul es, et le disque, partie mobile entraînée par la roue dans son mouvement de rotation.

C'est en exerçan t une force de frottement sur les disques que la voiture est ralentie .

l'étrier supporte les plaquettes qui, suite à l'action sur la pédale de frein , pre ssent le disque.

LES SUSPENSIONS Les suspensions sont une liaison élastique entre le chassis du véhicule et les roues .

Elles favorisent le contact avec le sol dans les virages ou sur un terrain difficile et augmentent ainsi l'adhérence et le confort de conduit e.

C'est un système de ressorts et d'amortisseurs hydrauliques de conception variable selon les constructeurs qui assure la suspension d'un véhicule.

SYSTÈMES DE SÉCURITÉ SÉCURITÉ ACTIVE La sécurité active concerne tous les dispositifs de la voiture dont le rôle est d'éviter l'accident.

• ABS (Anti blockier system) :ce système empêche le blocage des roues lors d'un freinage fort.

Il évite la perte d 'adhérence et favorise le contrôle du véhicule.

• ESP (Eledronic stability program) : action sur les freins lors de la perte de contrôle du véhicu le.

l'intérêt est de limiter l'accélération et de favoriser la trajectoire voulue .

• BAS (Brake assistant system) : système agissant sur le frein .

Un capteur juge de la pression sur la pédale de frein et augmente la puissance de freinage au maximum en cas d'urgence.

• Antipatinage : limite le patinage des roues motrices en détectant l a roue à ralentir et celle à accé lérer afin d'assurer la stabilité du véhicule .

SÉCURITÉ PASSIVE La sécurité passive concerne tous les dispositifs dans le véhic ule qui préviennent les blessures graves en cas d'accidents.

l'habitacle et les déformations périphériques Les véhicules sont actue llement conçus afin de protéger les passagers en cas de choc: l'habitacle joue le rôle d'une cellule de survie où les déformations doivent être minimisée.

Les habitacles sont particulièrement renforcés pour qu'ils se déforment l e moins possible.

La carrosserie du véhicule et les structur es mécaniques externes à l'habitacle sont prévues pour se déformer afin d'absorber et de dissiper au mieux l'énergie du choc.

Les déformations progrommées se généra lisent progressivement à tous les véhicules modernes: l'avant et l 'arrière des véhicules sont conçus afin d'encaisser les chocs, des barres de renforts sont ajoutées dans les portes pour prévenir des c hocs latéraux.

Enfin, les structures métalliques sont conçues de manière à ce que l'énergie du choc soit transmise au reste du véhic ule.

les ceintures de sécurité Elles permettent de limiter le déplace- ment des occupants dans l'habitacle.

Equipée de préten- sionne urs et de limiteurs d'effort , la cl!inturl! dl! stlcu- rité diminue aussi la puissance du choc en transférant l'énergie dans les attaches .

Le prétensionneur plaque le passager à son siège en tirant sur la ceinture en cas de décélération forte .

Les limiteurs d'effort protège le passager d'une éventuelle blessure au niveau du torse en limit ant la force de pression sur l a poitrine.

l'airbag frontal l'oirbog protège les occupa nts d'une voiture des lésions entrai- nées par un choc frontal avec le volant ou le tableau de b ord.

l'airbag joue le rôle d'un coussin : il se gonfle dans le cas d'une forte décélération du véhicule.

C'est un appareil de commande é lectronique qui transmet l'ordre d'ouverture de l'airbag.

l'ouverture doit se dérouler en un temps très court (55 ms en moyenne ) : 15 ms après un choc, l'apparei l de commande déclenche l'ouverture de l'airbag, qui se gonfle e n 35 ms.

Le coussin amortit la poussée du corps ver s l'avant et se dégonfle rapidement (200 ms environ) afin de ne pas repousser brutalement le corps vers l'arrière .

lglth!@J·IJ+fi POURQUOI LES VOITURES POLLUENT l'énergie nécessaire aux automobiles provient de la combustion d'hydrocarbures par le dioxygène conte nu dans l'air.

Au cours de cette réact io n chimique, les atomes de carbone et d'hydrogène du carbur ant se comb inent avec les atomes d 'oxygène : ils forment de nouvelles molécules qui constituent les produits de combustion.

Outre la forma tion d'eau, la combustion des hydrocarbures entraîne naturellement la formation de monoxydes et de dioxydes de carbones.

Mais la combustion des moteurs automobiles fait interv enir d'autres éléments.

l'azote contenu naturellement dans l 'air subit lui aussi une transformation chimiq u e au cours de la combustion : il réag it avec les molécules de dioxygène pour donner des molécules d 'oxydes d'azote .

Certains add itif s comme le plomb sont ajoutés aux carburants pour augmenter leurs performances et forment eux aussi des produits polluants.

Le raffinage du pétrole ne permet pas d'obtenir de carburants purs : il reste toujours des impuretés , comme le soufre , qui apparaissent aussi dans les goz d'échnp· pements .ll existe enfin ce que l 'on appe lle des polluants secondaires : ce sont des produits de la combustion qui réagissent ensuite avec le rayonnement solaire et l'atmosp hère.

Par exemple, l'ozone des gaz d'échappement provient d'une photodissociation des dioxydes d'azote et d'une recombinai son ave c le dioxygène .

lES PRINCIPAUX POLLUANTS • co, : dioxyde de carbone ou gaz carbonique .

Il contribue à l'augme ntation de l'effet de serre, donc participe au r échauffement climatique .

Il n'existe pas encore de réglementation quant à l'émission de C02 à l 'échappe m ent.

On estime que 30% de l'émission de C02 en France sont dus au transport .

• CO : mono xyde de carbone.

En raison d'une g rande affinité avec l'hémoglobine, ce gaz lorsqu 'il est inhalé remp lace l'oxygène dans le sang, ce qui réduit l'alimentation nécessaire e n oxygène des tissus organ iques .

On estime que 70 % du CO en France proviennent des transports.

• NOx : les oxydes d 'azote (NO et N02).

Le NO, se fixe sur les alvéoles pulmonaires , entraînant ainsi leur dysfonctio nnement : les alvéoles sont les défenses principales de nos poumons contre les bactéries , les particules , les virus ...

Les oxydes d 'azote peuvent donner aussi de l'ozone atmosphérique (03 ) .

75% des oxydes d'azotes sont dus au transport en France.

• HC: hydr ocarbures imbrûlés.

COMMEN T REMÉDIER À LA POLLUTION Outre leur participation à l'une des voies de réduction des l'augmentation de l'effet de serre , ces émission s polluantes consiste à gaz peuvent entraîner des cancer, des diminuer la consommation de leucémies, l'altération des globules , des carburan t.

l'augmentation g lobale anomalies génétiq ues.

60% des du rendement a pour conséquence hydrocarbures sont émis par les de réduir e la production de gaz voitures .

d' échapp ement.

Des progrès constants • les particules d'hydrocarbures : sont faits en la matière, que ce soit au elles constituen t la fumée v isible des niveau d es moteurs (combustion plus gaz d'échappements des moteurs efficace), de l'aérodynamisme des diesel.

Elles sont de tailles variables : les automobiles ou de la résistance au plus petites peuven t pénétrer le corps roulemen t des pneumatiques.

D'autre humain et provoquer différentes part, des carburants plus propres, c'est- maladies tandis que les plus grosses se à-dire renfermant moins d'impuretés, déposent sur l e sol.

Ces particules contribuent à des émissions moins surchargent les poumons les rendant polluante s .

Par ailleurs, les pots moins efficaces .

d' échapp ement jouent actuellement • SO, : le dioxyde de souffre .

Ce gaz le rôle de filtre de pollution : le pot issu des moteurs diesel est responsable catolyti que pour les moteurs essence des pluies ocides .

13% des émissions et les filtr es à particules pour les de dioxyde de soufre sont dus au moteurs diesel.

Ces derniers sont situés transport automobile.

à la sorti e des échappements du • 03 : l'ozone.

Le cycle de formation et moteur : ils stockent les particules de destruction de l'ozone contenue s dans les gaz d'échappement atmosphérique est très comp lexe.

La et, dans un deuxième temps, ils brûlent prod uction artificielle de ce gaz peut les particules afin de les éliminer.

Les conduire à un déséquilibre de la filtres à p articules doivent être changés quantité naturelle d 'ozone .

l'ozone tous les 120000 km.

entraîne sur l'homme des difficultés Les réglementations permettent aussi respiratoires importantes ainsi qu'une d'orienter les pratiques :des mesures irritation des yeux et des muqueuses .

Il fiscales favorisent l'utilisation de peut aussi déclencher des crises véhicu les moins polluants, des mesures d'asthme.

astreignantes régulent la circul ation ou • Métaux : le plomb est le plus en limite n t les vitesses.

dangereux des métaux produits par un Le comp ortement individuel peut aussi moteur automobi le .

Il pénètre le corps donner d es résultats probants dans la indifféremment par inhalation ou par lutte cont re la pollution .

Le choix du l'épiderme pour atteindre finalement le véhicule, de sa cylindr ée, une conduite 15 sang, perturbant g ravement les calme et régu lière, permet de réduire Qi .t:: t:: fonctionnements des orga nes et le efficacement l'émission de gaz u développement des enfants.

polluants d'origine automobile.

~·~ ~"' ll~ lES DIFFÉRENTS TYPES DE CARBURANT LE POT CATALYTIQUE ~-5 ~ 0 • l'essence : produit liquid e de la "O.J " - ~ ~ Le pot cata lytique est situé en fin du ~ -~ ~~ processus de combustio n du moteur à ..,., essence.

Son rôle est d'éliminer la ~~ 0.~ nocivité des produits d'éc happement """ z., en transformant chimiq uement , par • c ~ ~ oxydo réduction, les gaz nocifs en gaz "'"" inoffens if s .

Les gaz d'échappement en ~-~ entrant dans le pot traversent une ~.§ ~~ distillation du pétrole, stocké à l'état multitude de petits canaux dont les :::18 liquide .

parois sont recouvertes de métaux ' " """ • le gasoil : produit liquide de la précieux (platine, rhodium).

Au contact 'U distillation du pétrole , moins raffiné que de ces métaux, les gaz (CO, NOx , 0" u~ l'essence , stocké à l'état liquide .

hydrocarbures) subissent des ~i5 c ' • Le GPL (Gaz Pétro le Liqu éfié) : transformations chimiques, et form ent w,._ •0 mélange de butane et de propane plus des produits moins polluants (C02 , Ulm S"' dense que l 'air , stocké à l'état liquide .

H20, N2 ) .

Pour un fonctionnement !;t~ • le GNV (Gaz Naturel pour Véhicule) : efficace du pot catalytique, la quantité Ul' z~ un méthane deux fois moins dense que d'oxygène contenue dans les gaz 0· E~ l'air , stocké à l'état gazeux , sous d'échappement doit être constante.

.@ ~ pression.

Une sonde mesure cette teneur à @-w l'entrée du pot et optimise le recyclage 2: ~ ::;o.

lES NORMES EUROPÉENNES des gaz e n régulant le dosage ::;~ Les normes antipollution européennes air/essence .

Il faut remarquer que le (Eurol , Euro2, Euro3, Euro4) définissent pot catalytique n e fonctionne pas en les limit es de pollution imposées aux permanence : quand le véhicule est constructeurs.

Elles prennent en froid, lorsqu'il fonctionne a u ralenti ou compte quatre facteurs : le niveau de lorsqu'il y une forte variation du régime monoxyde de carbone CO) ; le niveau moteur (accélération, décélération), le d 'hydrocarbures imbrûlés (HC) ; le recyclage est nul.

Enfin, il est impératif niveau d'oxydes d'azote (NOx) ; le d 'utiliser de l'essence sans plomb car niveau de mélange de NOx et HC cet élément chimique détruit les (depuis 1993).

composants du catalyseur.. »