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11/04/2020 1 UED UED 3.2 Introduction aux moteurs à combustion interne Introduction aux moteurs à combustion interne (Licence Electromécanique S6) Année Universitaire : 2019-2020 Université Batna 2 Mostapha Ben Boulaid Faculté de technologie Département d’électrotechnique MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE وزارة اﻟﺘﻌﻠ ـــــﻢ اﻟﻌﺎﻟـــــﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ I I : Historique (Evolution des moteurs à combustion interne) Evolution des moteurs à combustion interne) 1690: Denis Papin met au point la « machine atmosphérique à pistons flottants », qui actionne un piston grâce à l’énergie thermique de la vapeur d’eau. Difficilement exploitable dans des conditions industrielles, cette invention est modifiée tour à tour par les Anglais Thomas Savery, puis Thomas Newcomen. L’Ecossais James Watt ajoute la touche finale en optimisant le rendement de la machine de Newcomen et en s’affranchissant par là même de la pression atmosphérique, et donc des conditions locales. Il fabrique alors la première machine fonctionnant uniquement à la vapeur. Pour la première fois, l’homme est capable de produire son énergie sans être tributaire des animaux, de l’eau ou du vent. La machine à vapeur est intimement liée à la révolution industrielle, à tel point que l’on ne sait pas vraiment laquelle est à l’origine de l’autre. Au XXè siècle, la machine à vapeur sera remplacée par d’autres machines, comme la turbine ou le moteur électrique. 1859: Le moteur à explosion, aussi appelé moteur à combustion interne, se base sur le principe qu'une explosion permet de dilater les gaz et donc d'entraîner un piston dans un cylindre. C'est ce procédé qu'a utilisé Denis Papin en 1690, puis James Watt, qui utilisaient alors de la vapeur. Le moteur à combustion interne est plus efficace que la machine à vapeur. En effet, la combustion ne se fait plus à l'extérieur du moteur (dans une chaudière, par exemple), mais à l'intérieur, ce qui évite les déperditions de chaleur et améliore donc considérablement le rendement. Le premier moteur à explosion efficace est inventé par le Français d'origine Belge Etienne Lenoir. Il fonctionne au gaz de ville, alors largement disponible et bon marché, et fournit une puissance de 3 ch maximum avec un de rendement η~5%) 1864: le Français Alphonse Beau de Rochas développe le modèle théorique du cycle à quatre temps pour améliorer le rendement du système. 1867: Moteur de Otto & Langen: (η~11% et rotation<90 rpm) 1876: Otto invente le moteur à 4 temps à allumage par bougie (η~14% et rotation< 160 rpm) 1880: Moteur deux temps 1892-1897 : Rudolf Diesel invente le moteur quatre temps à allumage par compression qui prendra plus tard le nom de son inventeur. 1957: Wankel invente le moteur à piston rotatif Source : http://www.linternaute.com/science/invention/inventions/415/moteur-a-explosion.shtml et autres 2 3 Principe de la machine à vapeur et le moteur à CI Fonction du moteur à CI Fonction du moteur à CI 4 5 II II : Technologie des moteurs à CI et terminologie II-1 Rôle du moteur à CI dans l’automobile Situé dans un compartiment aménagé généralement à l'avant pour les véhicules de transport de marchandises et à l'arrière pour les véhicules de transport en commun. Le Moteur à CI Assure la propulsion du véhicule par transformation d'une énergie thermique due à la combustion en énergie mécanique. Il est composé d’organes fixes et d’autres organes amovibles plus d’autres accessoires complémentaires. II-2 Anatomie du moteur à CI Le Moteur à CI à trois composants principaux : a- Le carter d’huile carter d’huile (également appelé « bac à huile ») qui contient l’huile de lubrification. b- Le bloc cylindre bloc cylindre qui abrite les cylindres cylindres et les pistons pistons et soutient le vilebrequin. vilebrequin. C- La culasse culasse qui contient l’arbre à cames l’arbre à cames, les soupapes soupapes et les bougies. bougies. 6 11/04/2020 2 II II- -3 Nomenclature des composants d’un MCI 3 Nomenclature des composants d’un MCI 7 II II- -4 4 Différents formes de disposition des cylindres dans un moteur à CI Différents formes de disposition des cylindres dans un moteur à CI 8 9 II-5 ALESAGE, COURSE, CYLINDREE etc… a) Alésage : a) Alésage : C'est le diamètre des cylindres exprimés en millimètres. Il varie de 90 à150 mm environ. b) Course b) Course : C'est la distance parcourue verticalement par le piston entre le Point Mort Haut (PMH) et le Point Mort Bas (PMB) qui varie de 90 à 179'nm. L'alésage est généralement inférieur à la course. S'ils sont identiques, le moteur est appelé "carré". Si l'alésage est supérieur à la course, il est appelé "super-carré". La tendance actuelle est aux moteurs ayant une course supérieure à l'alésage. c) Cylindrée c) Cylindrée : Le volume engendré par le déplacement du piston entre ses points morts (PMH-PMB) s'appelle la cylindrée unitaire. La cylindrée unitaire multipliée par le nombre de cylindres donne la cylindrée du moteur. Elle varie de 3 à 17 litres. En raison du développement de la suralimentation, les cylindrées moyennes des moteurs modernes sont en diminution Calcul de la cylindrée & Calcul de la cylindrée & le rapport volumétrique le rapport volumétrique dans un moteur à CI dans un moteur à CI 10 IV- Principe de fonctionnement des moteurs à à deux deux temps temps Les moteurs à à deux deux temps temps peuvent peuvent être être réalisés réalisés soit soit selon selon le le principe principe des des moteurs moteurs à à allumage allumage par par compression compression (diesel) (diesel) soit soit selon selon le le principe principe des des moteurs moteurs à à allumage allumage par par étincelle étincelle (à (à carburateur) carburateur). . Dans ces moteurs le cycle est réalisé en deux temps ce qui correspond à un tour du vilebrequin. Le nettoyage du cylindre des gaz brulés et le remplissage de celui-ci par la charge fraiche se produisent uniquement lors du déplacement du piston à côté du PMB. Le balayage du cylindre des produits de combustion est réalisé par la charge fraiche air pour les moteurs diesels et air + combustible pour les moteurs à formation externe du mélange comprimée jusqu’à une certaine pression. Dans les moteurs de grande taille la compression de la charge fraiche et généralement assurée par un compresseur. Selon la réalisation des processus de l’échappement admission on distingue deux types de moteurs à deux temps : - Moteurs à balayage équicourant où l’admission est assurée par des orifices (lumières) ménagés dans le cylindre. L’ouverture et la fermeture de ces orifices sont dirigées par le déplacement du piston. L’échappement peut être assuré soit par des soupapes(figure 1.6) soit par un second piston qui se déplace dans le sens inverse du premier piston. dans ce dernier cas on obtient un moteur avec des pistons se déplaçant dans des sens inverses cette construction assure une bonne qualité des processus de l’échappement – admission. Le Le premier premier temps temps correspond au déplacement du piston du point mort haut vers le cylindre la combustion vient juste de terminer et le processus de la détente des gaz qui représente le temps moteur vient de commencer. Peu avant l’arrivée du piston aux orifices de l’admission les soupapes de de de l’échappement s’ouvrent et les produits de combustion commencent à quitter le cylindre vers le canal de l’échappement. A ce moment la pression brutalement diminue lorsque la pression dans le cylindre devient à peu prés égale à la pression de l’air comprimé dans le récipient ou de quelque peu supérieure les orifices de l’admission s’ouvrent par le piston l’air arrivant sous pression dans le cylindre à travers les orifices de l’admission refoule le reste des produits de combustion à travers les soupapes d’échappement et remplit le cylindre on obtient ainsi le balayage (soufflage) du cylindre. Ainsi le premier temps est consacré pour la réalisation de la combustion, la détente, l’échappement, le soufflage et le remplissage du cylindre. - -Le Le deuxième deuxième temps temps : : Ce temps correspond au déplacement du piston PMB vers le PMH au début de la course du piston, les processus de l’échappement, soufflage et remplissage du cylindre se poursuivent la fin du soufflage du cylindre est déterminée par le moment de la fermeture des orifices de l’admission et des soupapes d’échappement. Les soupapes d’échappement se ferment soit en même temps avec les orifices de l’admission soit de quelque peu en avance dans les moteurs à deux la pression dans le cylindre à la fin de l’admission est de quelque peu supérieur de la pression de la pression atmosphérique et dépend de la pression dans le récipient d’admission à partir du moment de la fin de l’admission et avec la fermeture complète des orifices de l’admission par le piston. Le processus de la compression commence avant l’arrivée du piston au PMH de quelques degrés de rotation du vilebrequin. L’introduction du combustible commence à travers l’injecteur. Ainsi le deuxième temps est consacré au début de la course du piston pour le déroulement de la fin de l’échappement le soufflage et le remplissage du cylindre et avec la uploads/Industriel/ cours-initiation-aux-mci-ued3-2-eltrm.pdf