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1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 1 / 5 L

LEESS MMOOTTEEUURRSS AA CCOOMMBBUUSSTTIIOONN IINNTTEERRNNEE

Objectifs du cours

Rendre l'élève capable de :

- Différencier un moteur à combustion interne et à combustion externe - Citer les quatre phases du cycle d'un moteur à quatre temps - Citer et situer les différents éléments constituants un moteur - Définir les différentes caractéristiques dimensionnelles

Pré requis

Aucun pré requis n'est nécessaire

__________________________________

ORIGINE DU MOTEUR A COMBUSTION INTERNE

Premier problème posé : convertir l'énergie chimique contenue dans un combustible en énergie calorifique ( chaleur ), puis convertir cette chaleur en

énergie mécanique ( travail ).

Evolution historique.

? 1ère solution : machine à combustion externe : la machine à vapeur. Vapeur sous pression distributeur bielle volant Eau

Chaleur

cylindre piston tige de poussée

Combustible

Comburant (air)

1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 2 / 5

- L'énergie chimique contenue dans le combustible est convertie en chaleur par combustion. - Ce processus nécessite un comburant ( l'air, en général ). - Le fluide ( ici l'eau ) est chauffé et produit de la vapeur sous pression. - Le distributeur conduit la vapeur sous pression vers l'une des faces du piston, l'autre étant automatiquement mise en communication avec l'air libre. - Il résulte de la pression s'exerçant sur la face du piston une force. - Cette force est transmise à la bielle par l'intermédiaire de la tige de poussée. - La bielle agit sur le volant, transformant le mouvement de translation alternatif du piston en un mouvement de rotation du volant. - On appelle rendement le rapport entre l'énergie consommée (énergie chimique contenue dans le carburant ) et l'énergie produite (énergie mécanique recueillie sur l'axe du volant ) - Le rendement d'une telle machine est de 15 à 20% ? 2ème solution : machine à combustion interne (principe) Combustion piston cylindre tige de poussée bielle vilebrequin volant du combustible + comburant Ici, la combustion du mélange gazeux ( combustible + comburant ) se déroule à l'intérieur de la machine ( combustion interne ), une plus grande partie de la chaleur produite est convertie en travail ( jusqu'à 50%) Remarque : cette machine ne peut fonctionner qu'avec des combustibles susceptibles d'être vaporisés, alors que la machine à vapeur peut utiliser des combustibles solides.

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MOTEUR A 4 TEMPS A ALLUMAGE COMMANDE

- Problème posé : assurer la combustion d'une charge ( carburant + comburant ) à l'intérieur d'une enceinte de volume variable. - L'accroissement de pression " P » dû à la combustion crée un effort " F » sur la surface " S » de l'élément mobile de l'enceinte ( le piston ) tel que F = P * S . - La force " F » peut être convertie en travail mécanique " W » par le déplacement " l » du piston tel que W = F * l - La détente des gaz dans le cylindre provoque le déplacement du piston - C'est la combustion et la détente des gaz qui produit cette phase motrice ( ou temps moteur ) et non une " explosion » comme on a improprement qualifié ce processus à son origine. - On remarque que la pression " P » évolue dans l'enceinte selon le déroulement contigu et contradictoire de la combustion et du déplacement du piston ( le déroulement de la combustion tend à faire croître la pression, mais la descente du piston fait croître le volume, donc tend à faire chuter la pression ) - Avant de brûler la charge, 2 temps sont nécessaires : - un temps pour l'introduction de la charge dans le cylindre (admission ) - un temps pour ramener le piston au début de sa course en comprimant la charge (compression ) - Il faut ensuite initier la combustion ( allumage ) - Enfin, une fois la combustion - détente achevée, il faut évacuer les gaz brûlés (échappement) avant de recommencer un cycle. - On appelle cycle la succession des phases suivantes : ? Admission ? Compression ? Combustion détente ? Echappement

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A1)- Schéma de principe du moteur à 4 temps à allumage commandé

Bougie d'allumage

Came d'admission came

d'échappement

Poussoir

ressort soupape

d'échappement soupape d' admission injecteur sonde de

tubulure richesse

d' admission piston

papillon des gaz pot

catalytique

Filtre à air

Maneton bielle

Vilebrequin cylindre

1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 5 / 5 A2) Caractéristiques dimensionnelles

Section du cylindre S volume mort v cylindrée unitaire V

Point mort haut (P.M.H)

Course

Point mort bas (P.M.B)

Alésage A

d

Course

- L'alésage " A » est le diamètre intérieur du cylindre - La course " C »est la distance parcourue par le piston entre son point mort haut et son point mort bas. Elle est déterminée par la distance " d » comprise entre axe de vilebrequin et axe du maneton ( C = 2* d ) - La cylindrée unitaire " V » est la volume compris dans un cylindre entre le P.M.H et le P.M.B. - Le rapport volumétrique r est le rapport entre le volume total dans le cylindre (quand le piston est au P.M.B ) et le volume restant quand le piston est au P.M.H (volume mort, ou volume de la chambre de combustion ) C

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