Chapitre III : Moteurs thermiques
Pour un moteur de cylindré unitaire V 0, le travail indiqué Wi correspond à l’aire du cycle réel est donnée par la relation : Wi = P mi V 0 D’où, la puissance indiquée pour un moteur à 4 temps est : 2 0 Pmi / N: de tours / min V de cylindres en litre avec: 900 en kgf cm nb V nb en Cv V N Pi Pmi P
LA PUISSANCE DES MOTEURS DAUTOMOBILES - ADILCA
La puissance d’un moteur thermique se rapporte donc à l’énergie délivrée par unité de temps, mais aussi à l’énergie consommée sous forme de carburant dans le même laps de temps (voir dossier ADILCA ‘‘ combustion des carburants ’’)
Caract”ristiques fonctionnelles des moteurs diesels marins
moyenne effective indiqu”e est ”lev”e, plus le moteur est puissant De plus, cette don-n”e sert ‹ calculer la puissance indiqu”e du moteur Pour obtenir la pression moyenne effective indiqu”e, il faut dÕabord proc”der ‹ la prise du diagramme P-V 2 P P (kPa) (kPa) V(m3) V(m3) Travail indiqu” Travail indiqu” Pression moyenne
Chapitre 3 Motorvermogen
Pour un moteur avec un nombre de cylindre Z la formule devient : W i = Z p i s A z 1 Rendements 2 Le rendement thermique indiqué La puissance dans le cylindre est produite par la combustion du combustible Par kilogramme de carburant H 0 kJ de chaleur est produit H 0 est le pouvoir calorifique du combustible Diesel Oil (DO) : H 0 = 40000kJ/kg
THERMODYNAMIQUE ET THERMODYNAMIQUE ET THERMIQUE THERMIQUE
thermique « reçu » Fonction d’état : indépendante « du chemin » Grandeurs algébriques comptées positives si le système « reçoit », négative sinon Machine motrice : moteur, turbine Wr < 0 Machine réceptrice : PAC, frigo, compresseur Wr > 0 On se place du point de vue du fluide et non de l’arbre mécanique de sortie
Chapitre 26 Moteurs `a combustion interne - solutions
Puissance ´electrique kWe 2430 1820 1207 Puissance thermique r´ecup´erable-M´elange H T kW 495 264 79-Huile kW 237 211 184-Eau de refroidissement kW 417 371 310-Gaz d’´echappement kW 1424 1204 916 Somme des puissances thermiques utilisables kW 2573 2050 1489 Somme des puissances d´elivr´ees kW 5003 3870 2696 Puissance thermique `a´evacuer
Les rendements BTS MCI
puissance maximale rapportée à la cylindrée pouvant caractériser la compacité du moteur Dans cette leçon nous allons étudier uniquement les rendements 1 / Le RENDEMENT EFFECTIF ηeff ou η global Le rendement effectif ou global d’un moteur est égal au rapport de l’énergie effective recueillie sur
Exemple : Démarrage direct : Choix des composants
– relais thermique ; – contacteur ; – fusibles et sectionneur porte-fusibles 3 Étude de cas : Il faut réaliser les circuits de puissance et de commande permettant le démarrage direct à un sens de rotation d'un moteur asynchrone triphasé Le réseau d'alimentation de l'atelier dans lequel va être installé le moteur est :
TD29 Démarrage direct : Choix des composants - OSEC
– relais thermique ; – contacteur ; – fusibles et sectionneur porte-fusibles 3 Étude de cas : Il faut réaliser les circuits de puissance et de commande permettant le démarrage direct à un sens de rotation d'un moteur asynchrone triphasé Le réseau d'alimentation de l'atelier dans lequel va être installé le moteur est :
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Chapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 54Chapitre III : Moteurs thermiques.
III.1 : Introduction.
Un moteur thermique à combustion interne est un organe transformateur d'énergie. Il transforme l'énergie thermique produite par la combustion (carburant + comburant) en énergie motrice mécanique. Un moteur est dit à combustion interne si la combustion se fait à l'intérieur du moteur. On parle de moteur à combustion externe si l'énergie est transportée par un fluide caloporteur à l'extérieur de celle-ci. Cas d'une turbine à vapeur par exemple. III.2 : Différents types de moteurs thermiques à combustion interne. Il existe deux grands types de moteurs à combustion interne :Les moteurs fournissant un couple sur un arbre.
- Moteurs thermiques à combustion interne à pistons alternatifs * Moteurs à allumage commandé ( moteurs à essence) * Moteurs Diesel - Moteurs thermiques à combustion interne à Pistons Rotatifs - Turbines à gaz.Les moteurs à réaction.
- Turboréacteurs - Statoréacteurs - Pulsoréacteurs - Moteur-fusée III.2.1 : Moteurs thermiques à pistons alternatifs. Moteurs thermiques utilisant l'énergie thermique produite par une combustion d'un gaz carburé (carburant - comburant) pour obtenir de l'énergie mécanique par transformation du mouvement de translation du piston en mouvement de rotation d'arbre (vilebrequin).Chapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 55Définition du cycle à 4 temps
On appelle cycle l'ensemble des phases qui se succèdent dans le moteur. Dans notre cas, le cycle comprend quatre phases ou temps : Temps admission : aspiration d'air ou de mélange air-essence.Temps compression : de l'air ou du mélange.
Temps combustion-détente : inflammation rapide du mélange provoquant une brusque montée en pression des gaz puis leur détente. Temps échappement : évacuation des gaz brûlés. On constate que seul le troisième temps fournit de l'énergie, c'est le temps moteur, les trois autres temps sont résistants. Principaux cycles du moteur à combustion interne Les trois (03) principaux cycles du moteur à combustion interne peuvent être résumés de la manière suivante : Cycle de BEAU DE ROCHAS (cycle à apport de chaleur à volume constant) utilisé dans les moteurs à allumage commandés (Fig-A). Cycle diesel pur (cycle à apport de chaleur à pression constante) concerne les moteurs à allumage par compression (Fig-B). Cycle de SABATHE ou cycle mixte appelé aussi cycle de SEILIGER. C'est une combinaison des cycles de BEAU DE ROCHAS et DIESEL pur (Fig-C). L'étude de ces cycles peut être effectuée à l'aide du diagramme (P,V) et c'est ce type de diagramme que nous utiliserons. v0 = v : Volume mort ou volume des gaz emprisonnés dans la chambre de combustion.P P P Q'1>0
3 3 3'
2 Q1>0 Q1>04 Q1>0 2 4
2 Q2<0 Q'2<0
Q2<0 Q2<00 1 0 1 0 Admission Admission Admission
V V V
a) Cycle de BEAU DE ROCHAS b) Cycle Diesel pur c) Cycle de SABATHE ou SEILIGER
Echappement
Compression
adiabatiqueDétente
Adiabatique
Compression
adiabatiqueCombustion
Isobare
Détente
Adiabatique
Echappeement
Comb isochore
Chapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 56 V1 = V0 + v (V0 : cylindrée unitaire = గ.మAvec : (c) est la course du piston.
III.2.1.1 - Moteurs thermiques à explosion ou à allumage commandé (Moteurs à essence ). Le moteur à explosion est un moteur à combustion interne, principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile, moto, camion, bateau), pour une multitude d'outils mobiles (tronçonneuse, tondeuse à gazon) ainsi que pour des installations fixes (groupe électrogène, pompe). Il s'agit de tous les moteurs utilisant comme carburant de l'essence, de l'alcool, voire un gaz (GPL) ou autre, et dont la combustion doit être déclenchée par une source d'énergie externe (bougie). Ces moteurs transforment l'énergie potentielle chimique stockée dans un carburant en travail (énergie mécanique) grâce à des combustions très rapides, d'où le terme " d'explosion ». Ils sont constitués d'un ou plusieurs cylindres confinant les combustions. Dans chaque cylindre, un piston coulisse en un mouvement rectiligne alternatif. Ce mouvement est transformé en rotation par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston au vilebrequin, un assemblage de manivelles sur un axe. Le cycle de fonctionnement se décompose analytiquement en quatre temps ou phases. A B : Admission des gaz carburés (air + carburant) (ma + mc). B C : Compression adiabatique du mélange. Fermeture de la soupape d' admission, puis remontée du piston qui comprime le mélange jusqu'à30 bars et 400 à 500 °C dans la chambre de combustion ;
v vV V V PPVPVPCteVP
2 1 1 2 2211.On pose v
vV : rapport volumétrique de compressionChapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 57 1 1 2 1 1 2122
1 11 1 V V T
TVTVTCteTV
1 1 2 1 2 T T P P Soit C D : Combustion à volume constant (explosion). Apport de chaleur par combustion de mC en présence de l'oxygène de ma.Q1 = (ma + mc).Cv (T3 - T2) = mc.Pci
Avec : ma : Masse d'air.
mc : Masse du carburant.Pci : Pouvoir calorifique du carburant.
D E : Détente adiabatique des gaz. (temps moteur) Les gaz chauds à une pression de 40 à 60 bars repoussent le piston, vers le point mort bas (PMB) initiant le mouvement : 1 4 3 1 211 2 1 1 3 4 4 3 T T T T V V V V T T
E B : Echappement des gaz brûlés,
Remontée du piston vers le point mort haut (PMH) en chassant les gaz brûlés détendus dans le collecteur d'échappement avec dégageant de chaleur Q2,Avec : Q2 = (ma + mc) Cv (T1- T4).
Chapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 58Fig : 2 Fonctionnement d'un moteur 4 temps
Fig :1 Description du moteur à 4 temps
Admission Compression Détente Echappement
Chapitre III : Moteurs thermiques
Thermo propulsion I (par Dr HENNI MANSOUR Z) Page 59 Rendement théorique du cycle de Beau de Rochas. 2 1 232231
232
2131
23
1 2 31
2 31
4 4 3 1 2 23
14 23
41
1 2 1 21
11 11..1 1 .1 11 T T TTT TTT TTT TTTT TT TT TT T TTTT T T TOrTT TT
TTCvmcma
TTCvmcma
Q Q Q QQ Q W Q We th th th 1 2 1111TT th Q1 Q2
Fig n° 3
Cycle de BEAU DE ROCHAS.
Course C
Volume mort
Q1 =(ma + mc).Cv (TD - TC)
= mc.PciQ2 = (ma + mc) Cv (TB- TE).
1111C B thT T