[PDF] 2. Notions sur la combustion Réaction globale de combustion = é

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2. Notions sur la combustion- combustion = étape du processus de transformationde l"énergie

- l"accroissement de la pression dans les cylindres dû à l"échauffement des produits de combustion, est à l"origine du travail mécaniquerecueilli sur l"arbre du moteur. - la réaction de combustion correspond à un réarrangement des atomes existant dans les REACTIFS pour conduire à la formation d"espèces nouvelles ou

PRODUITS de combustion.

Les réactifs de la combustion dans un moteurL"air atmosphérique (comburant)- Composition moyenne de l"air sec atmosphérique ( % volume):

Oxygène

O

2: 20,9 -Azote

N

2: 78,1

auxquels s"ajoutent les gaz rares : Argon Ar : 0,93 - Néon Ne :0,0018 - Hélium He : 0,0005, Krypton Kr : 0,0001 - Xénon Xe : 0,00001- ainsi que de l"anhydride carbonique CO :de 0,03

à0,04

carbonique CO 2:de 0,03

à0,04

- Pour la plupart des calculs, on peut adopter la compositionapprochée suivante :

Oxygène : 20,9 % vol -Azote : 79,1 % vol.

Soit : 79,1/20 ,9 = 3,78 moles de

N

2associées à chaque mole d"

O 2. - L"air se présentera donc sous la forme d"une mole d"oxygèneet de 3,78 moles d"azote : O 2 + 3,78.N 2

Combustibles pour moteurs

- Le fonctionnement correct des moteurs à pistons exige l"utilisation de combustibles aptes à une combustionrapide,complète,sans résidussolides. - Les combustibles liquides dérivés du pétrole répondent parfaitement à ces exigences. - Terminologie : tendance est de parler de manière générale de "combustibles». - Les combustibles usuels sont obtenus en soumettant le pétrole brut à une distillationdestinée à séparer diverses fractions. Chaque tranche de produits ainsi séparée est en outre susceptible de subir divers traitements complémentaires (cracking, isomérisation, (cracking, isomérisation, - Courbe de distillation TBP (true boiling point) d"un pétrole brut. Par ordre de température de distillation croissante on trouve : - les gaz liquéfiés - l"essence (35/200 °C) - le kérosène ou " pétrole » (250/280 °C ) - le gasoil (/370 °C) - les huiles légères et lourdes - le brais

Equationde combustion- Réactionglobalede combustion = équation chimique reliant les réactifs aux

produits. - En mélangestoechiométrique(mélange qui contient la quantité d"air juste nécessaire pour brûler le combustible présent) d"un hydrocarbure de formuleCnHm et d"air sec atmosphérique, on a en supposant la combustion complète : CnH m+ (n + m/4).(O

2+ 3,78.N

2) ⇒n.CO

2+ m/2.H

2O + 3,78.(n + m/4).N

2+ DH c Avec DH c, enthalpie de combustion

Rapport air/carburant stoechiométrique - Pouvoir comburivoreL"équation de combustion stoechiométrique précédente :CnH

m+ (n+m/4).(O

2+ 3,78.N

2) ⇒n.CO

2+ m/2.H

2O + 3,78.(n+ m/4).N

2 permet de calculer la masse d"air nécessaire pour brûler 1g de carburant : ys= masse d"air/masse de carburant = ce rapport air/combustible est parfois appelé pouvoir comburivore m n.12

28.78,332.4/mn

ce rapport air/combustible est parfois appelé pouvoir comburivore

Exemple pour un combustible C

8H

18, on obtient :

ys= ? Dosage stoechiométrique- Combustible de composition CnH m= (CH y)navec y = m/n on a : n.(CH y+ (1+ y/4).(O

2+ 3,78.N

2))⇒n.(CO

2+ y/2.H

2O + 3,78. (1+y/4).N

2) - la masse d"air nécessaire pour brûler 1g de carburant vaut : - Le rapport y=H/C (nombre d"atomes) suffit ainsi à déterminer lesconditions de combustion stoechiométrique par y1228.78,332.4/y1 s y conditions de combustion stoechiométrique par L"inverse du rapport air/combustible stoechiométrique s"appelledosage stoechiométrique ds y12y4.49,34 s y ss1dy=

Richesse d"un mélange air/carburant-dosage-excès d"air- Si la combustion n"a pas lieu dans des conditions stoechiométriques, on peut écrire

CnH m+ A.(O

2+ 3,78.N

2) ⇒n

CO2 .CO 2+ n H2O .H

2O + n

N2.N 2+ n O2.O 2 - Dans ce cas la rapport masse d"air/masse de carburant vaut : - L"inverse deys"appelle dedosaged : m n. 12

28.78,332.A

y y1d= - On définit laRICHESSE(f) du mélange par : -On a donc : y triquestoechioméréel f yy f s s dd== - On peut déterminer le débit d"air d"un moteur à partir: - de la mesure du débit de combustible - de la connaissance de la nature du combustible - de la richesse masse d"air = masse de combustible - Le lien entre

Aet la richesse est évident :

ds1.1. f m n.1 A ffff <<<<1 mélange pauvre f fff= 1 mélange stoechiométrique. f fff >>>>1 mélange riche 4 n. A f - Dans les publications anglaises et américaines on trouve les termes : Air/Fuel ratio :A/F (masse d"air/masse de combustible) Fuel/Air ratio : F/A(masse de combustible/masse d"air) - La notion deFuel-Air équivalence Ratio(F/A ER.) ou Relative Mixture strenght (R.M.S.) ou relative Fuel-Air Ratio, représentent les mêmes expressions que la richesse : Fuel -Air

équivalence

Richesse d"un mélange air/carburant-dosage-excès d"air (suite) Fuel -Air

équivalence

- Dans les publications allemandes, de même que dans le mondedes turbines à gaz et des chaudières, on trouve la notion deCoefficient d"excès d"air llll(Luftzahl) qui est égal à l"inverse de la richesse : stoechioréel AFAF Ratio fl1=

Gasoil 50 PPM depuis janvier 2009- 50 particules de soufre par million7 fois plus propre que l'eurodiesel (350 PPM)- Meilleure combustion

(plus complète et plus propre) - Moins de frais d'entretien du véhicule - Recommandé pour toutes les générations de moteurs diesel (classiques, HDI, DCI, TDI, ...) - Moins de gaz nocifs (réduction des maladies respiratoires)

3- Définitions-fonctionnement

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