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Examen : BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR Code : MAVPM Spécialité : MAINTENANCE E

Examen : BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR Code : MAVPM Spécialité : MAINTENANCE ET APRES-VENTE AUTOMOBILE Session : 2002 Epreuve : VERIFICATION DES PERFORMANCES D’UN MECANISME Durée : 6h Coef : 4 VERIFICATION DES PERFORMANCES D’UN MECANISME Le sujet est constitué de deux thèmes indépendants. PREMIER THEME : DISTRIBUTION VARIABLE Le sujet se compose : - Document technique DT1, DT2 et DT 3 pages 1/16 à 3/16. - Travail demandé TD1 et TD2, pages 4/16 et 5/16. - Document réponse DR1 et DR2, pages 6/16 et 7/16. DEUXIEME THEME : VEHICULE DE COMPETITION SUR TERRE Le sujet se compose : - Document technique DT4, DT5 et DT 6 pages 8/16 à 10/16. - Travail demandé TD3, TD4, TD5, TD6 et TD7, pages 11/16 à 15/16. - Document réponse DR3, page 16/16. Barème / 200 Premier thème : DISTRIBUTION VARIABLE N° 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 Poids 5 3 5 4 6 6 8 3 6 N° 3.4 3.5 3.6 3.7 4 5.1 5.2 5.3 5.4 Poids 4 5 5 5 8 8 8 5 6 Deuxième thème : VEHICULE DE COMPETITION SUR TERRE N° 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.2.1 1.2.2 Poids 6 5 5 10 10 5 5 6 N° 1.2.3 1.2.4 1.2.5 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2. Poids 10 6 8 5 5 6 80 AUCUN DOCUMENT N’EST AUTORISE BTS MAVA Vérification des performances Page : 1/16 DISTRIBUTION VARIABLE I-ETUDE DE LA DISTRIBUTION VARIABLE SUR LA RENAULT LAGUNA PHASE 2 Elle équipe les véhicules propulsés par le moteur " F4R 780" 2.0 l 16V de 140ch. La gestion moteur est assurée par un dispositif d’injection multipoint indirecte et séquentielle Siemens Sirius 32 commandé par un calculateur gérant en même temps l’allumage. II- FONCTIONNEMENT DE LA DISTRIBUTION VARIABLE: La distribution variable est du type tout ou rien par décaleur d’arbre à cames qui agit par modification du calage des soupapes d’admission. Ce système nécessite donc 2 arbres à cames en tête. Le décaleur est commandé par une électrovanne. Celle ci autorise le passage de l’huile qui pilote le décaleur lorsque le régime moteur est compris entre 1450 et 4300 tr/min. Document technique : DT1 Electrovanne Poulie d’arbre à cames d’échappement Décaleur Poulie d’arbre à cames d’admission BTS MAVA Vérification des performances Page : 2/16 Nmoteur<1450tr/min et Nmoteur >4300tr/min 1450tr/min< Nmoteur <4300tr/min Admission non déphasée Admission déphasée Angle en degré Angle en degré A.O.A. ( avant PMH ) 10 A.O.A. ( après PMH ) 6 R.F.A. ( après PMB ) 61 R.F.A. ( après PMB ) 77 A.O.E. ( avant PMB ) 41 A.O.E. ( avant PMB ) 41 R.F.E. ( après PMH ) 4 R.F.E. ( après PMH ) 4 Pour profiter de l’inertie des gaz et ainsi accroître le remplissage du moteur ; il est nécessaire que l’instant de fermeture de la soupape corresponde à l’instant où la colonne de gaz atteint sa pression maximale dans le cylindre. Ainsi si la soupape d’admission se fermait trop tard, la perte de remplissage serait due à un reflux vers le conduit ouvert. Pour respecter les normes anti pollution, on introduit des gaz d’échappement afin de réduire la teneur en oxygène des gaz admis. III- FONCTIONNEMENT DU DECALEUR: Le décaleur d’arbre à cames est logé dans la poulie d’entraînement de l’arbre à cames d’admission. La roue (1) à palettes (3) liée à l’arbre à cames (2) peut tourner d’un angle de 16° en fonction de la pression d’huile qui est dirigée du côté avance ou retard sur chacune des faces des palettes (3). Le décaleur provoque donc une différence angulaire de 16° entre la couronne dentée (4) et l’arbre à cames (2). Pas de décalage Décalage Document technique : DT2 BTS MAVA Vérification des performances Page : 3/16 IV- DONNEES: Moteur Cylindrée : V = 1998 cm3 Nombre de cylindres: n = 4 Rapport volumétrique : ε = 9,8 Puissance effective à 5500 tr/min : Peff = 102 kW Couple maxi à 3750 tr/min : Cm = 188 N.m Rendement effectif global : ηeff. = 0,34 (à tous les régimes avec et sans décaleur). Carburant: Mélange stœchiométrique du super carburant : 14,8 g d’air pour 1g de super carburant Constante caractéristique du mélange des gaz admis dans le cylindre: r = 287 J.kg-1.K-1 Pouvoir Calorifique Inférieur du supercarburant : Pcisuper = 45 MJ.kg-1 Température du mélange en fin d’admission sans déphasage : T1 = 15 °C Pression au point mort bas sans déphasage (fin d’admission) : p1 = 0,95.105 Pa Coefficient adiabatique de compression et de détente : γ = 1,29 Richesse: R = 1 Modifications dues au décaleur Le décaleur provoque une augmentation de remplissage à 2800 tr/min de 6% de la masse du mélange admis. Hypothèse Pour les études théoriques suivantes on admet qu’en fin d’admission la masse de gaz frais (mélange carburé) occupe tout le volume situé au dessus du piston lorsqu’il se trouve au point mort bas, dans les conditions de pression et de température indiquées, bien que la fermeture des soupapes d’admission se réalise avec du retard. Document technique : DT3 BTS MAVA Vérification des performances Page : 4/16 V- TRAVAIL DEMANDE: 1- Etude de la distribution: 1.1- Tracer sur le document réponse DR1 page 6/16, les épures circulaires de distribution. 1.2- Justifier l’augmentation du remplissage (voir II page 1/16). 2- Détermination des caractéristiques moteur et carburant: 2.1- Déterminer la chaleur massique à volume constant Cv du mélange (capacité thermique massique à volume constant). 2.2- Déterminer la cylindrée unitaire Vunit. 2.3- En déduire les volumes au PMB : V1, et au PMH : V2 ( volume de la chambre de combustion). 2.4- Déterminer la masse volumique du mélange ρ1 en fin d’admission sans déphasage (piston au PMB). 3- Vérification du gain de puissance à 2800 tr/min ( fonctionnement du décaleur) 3.1- Déterminer la pression et la température en fin de compression adiabatique p2 et T2. sans déphasage. On pose (x) la valeur d’augmentation du remplissage de la masse de mélange lorsque le décaleur fonctionne. On note mmél masse de mélange admis sans le décaleur et m’mél masse de mélange admis avec le décaleur. Soit m’mél = mmél +x • mmél = mmél • (1+x) 3.2- Déterminer la pression d’admission p1’ en fonction de p1 et de x. On rappelle que la température d’admission T1 n’a pas varié. 3.3- Montrer que la masse de carburant .introduite dans un cylindre m’ess peut s’écrire sous la forme : m’ess. = 640. 8 , 15 ) 1 ( x + .10-6. (kg) 3.4- En déduire, en fonction de x, la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion de cette masse de carburant. 3.5- A partir de la quantité de chaleur produite pour un cylindre, calculer, en fonction de x, la puissance calorifique à 2800 tr/min. Travail demandé: TD1 BTS MAVA Vérification des performances Page : 5/16 3.6- Calculer les puissances effectives avec et sans décaleur à 2800 tr /min pour x = 0,06. 3.7- En déduire le pourcentage d’augmentation de la puissance à 2800 tr/min. Vérifier à l’aide des courbes représentées DR1 page 6/16 votre résultat. 4- Etude de la courbe des variations de la puissance ( DR1 page 6/16): On constate après 4300 tr/min, un manque de puissance du véhicule. Ce manque de puissance est attribué au système de décalage. Expliquer, à l’aide de la courbe des variations de la puissance (DR1 page 6/16), quel dysfonctionnement du décaleur peut-être la cause de ce manque de puissance ? 5- Etude du cycle à 2800 tr/min Données L’augmentation du remplissage de la masse du mélange carburé est x = 6%. Le rendement de combustion ηcom = 1. La masse de mélange admis m’mél.=678.10-6 kg . Q’23=1931J , Cv=990J/kg.K , T2=558K, p2= 18.105Pa, p3 = 11,06 MPa, p4 = 0,58 MPa, V2 = 57 cm3 et V1 = 556 cm3 . Les transformations sont considérées : 1→2 isentropique, 2→3 isochore, 3→4 isentropique, 4→1 isochore. Le cycle sans décalage : 1,2,3,… est représenté sur le document réponse DR2 page 7/16. Pour le cycle avec décalage : 1’,2’,3’,… : 5.1- Déterminer la pression de fin d’admission p’1.. En déduire T’2 et p’2. 5.2- Déterminer T’3, puis la pression p’3’. 5.3- Déterminer T’4, puis la pression p’4. 5.4- Après avoir défini p’ et V’ pour chacun des états, tracer l’allure du cycle théorique (1’, 2’, 3’, 4’, 1’) déphasé sur le document réponse DR2 page 7/16 et faire apparaître la différence de travail théorique. Travail demandé: TD2 BTS MAVA Vérification des performances Page : 6/16 I-EPURES CIRCULAIRES DE DISTRIBUTION Admission non déphasée Admission déphasée II-COURBE DES VARIATIONS DE LA PUISSANCE Zone d’intervention du décaleur. Document réponse: DR1 BTS MAVA Vérification des performances Page : 7/16 III- CYCLES THEORIQUES: Courbes P = f(V) Document réponse : DR2 BTS MAVA Vérification des performances Page : 8/16 VEHICULE DE COMPETITION SUR TERRE OBJET DE L’ETUDE : Le véhicule faisant l’objet de cette étude doit remplacer un véhicule deux roues motrices « tout à l’arrière ». Il possède quatre roues motrices et une architecture d’implantation mécanique permettant d’améliorer la motricité et la stabilité en course uploads/s1/bts-ava-2002-distribution-variable.pdf