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Références Bibliographiques Dr. Mohamed BENCHERIF, "Moteurs à Combustion Intern

Références Bibliographiques Dr. Mohamed BENCHERIF, "Moteurs à Combustion Interne, Combustion et Eléments de Carburation". Université des Sciences et de la Technologie d’Oran - Mohammed Boudiaf, (2018). SOMMAIRE Sommaire Page Chapitre 1 Généralités sur les moteurs à combustion interne 1-1. Introduction 1 1-2. Vue globale du Moteur Volumétrique à piston à quatre temps 3 1-3. Principales différences entre le moteur à essence et le moteur diesel 13 1-4. Cycle théorique pour les moteurs diesel rapides 15 1-5. Caractéristiques du moteur à combustion interne 16 Chapitre 2 Principe de fonctionnement et cycles théoriques 2-1. Dosage du carburant dans les moteurs à essence 21 2-2. Principe de fonctionnement du moteur à 4 temps 21 2-2-1. Moteur à allumage commandé 22 2-2-2. Moteur à allumage par compression 23 2-2-3. Etude thermodynamique du cycle théorique 25 Chapitre 3 Analyse du cycle réel 3-1. Cycle réel du moteur à combustion interne 31 3-2. Phase d’admission 33 3-3. Phase de compression 36 3-4. Phase de détente 38 3-5. Phase d’échappement 38 Chapitre 4 Puissances et Rendements 4-1. Position instantanée du Piston (cm) 40 4-2. Vitesse instantanée du Piston (cm/s) 41 4-3. Accélération instantanée du Piston (cm²/s) 41 4-4. Diagramme d’indication 41 4-5. Pression moyenne indiquée (pmi) 42 4-6. Puissance moyenne indiquée (Pi) 43 4-7. Puissance effective (Pe) 44 4-8. Consommation spécifique indiquée (bi) 45 4-9. Rendement indiqué (ηi) 45 4-10. Consommation spécifique effective (be) 46 4-11. Rendement effectif (ηe) 46 4-12. Calcul de la vitesse moyenne du piston (m/s) 47 4-13. Courbes caractéristique s d’un moteur à combustion interne 48 4-14. Le couple moteur (Nm) 48 4-15. La puissance (KW) 48 4-16. Calcul des efforts sur le système Piston-Bielle-Manivelle 49 Chapitre 1 Généralités sur les MCI Chapitre 1 Généralités sur les moteurs à combustion interne 1 1-1. Introduction Le moteur à combustion interne est une machine motrice qui sert à convertir de l’énergie emmagasinée dans un carburant (Pouvoir Calorifique) en une énergie thermique (Chaleur, Enthalpie, Energie Calorifique), puis en une énergie mécanique (Travail Mécanique, Couple). Dans les moteurs à combustion interne, la production de l’énergie thermique se fait dans un volume fermé (Chambre de Combustion, cylindre moteur) confiné par la culasse, les soupapes fermées, la tête du piston et la chemise. La détente des gas produits par la combustion du carburant actionne des organes actifs (Piston-Bielle-Manivelle) qui récupèrent cette énergie pour la convertir en travail utile (Arbre moteur). D : diamètre d’alésage. S : course du piston. r : rayon de la manivelle. Lb : Longueur de la bielle. θ : Angle Vilebrequin. Vc : Volume chambre de combustion PMH : Point Mort Haut. PMB : Point Mort Bas. Figure 1-1. Schéma synoptique du système Piston-Bielle-Manivelle. D’un point de vue purement académique, le moteur à combustion interne et la combustion constituent deux interfaces de recherche touchant aussi bien le domaine expérimental que théorique. En effet, l’industrie liée au design et à l’architecture du moteur, ainsi que la combustion regroupent des motoristes, des ingénieurs en construction mécanique, des énergéticiens, des métallurgistes en plus des chimistes et des physiciens. Beaucoup de spécialités telles que l’électronique, la commande et le contrôle ainsi que l’informatique industrielle se sont immiscées dans l’industrie de l’automobile et du moteur à combustion avec l’apparition de l’injection électronique et des calculateurs. Ceci grâce à la gestion électronique du moteur par BUS-CAN proposée par BOSCH vers 1980, appliquée sur des moteurs Mercedes en 1982 et généralisée dans toute l’Europe en 2000. Chapitre 1 Généralités sur les moteurs à combustion interne 2 Depuis son apparition, le moteur à combustion interne n’a cessé d’évoluer. Cependant, cette évolution peut être regroupée en trois grandes phases conjoncturelles : Phase 1 Augmentation du rendement thermique, de couple et de la puissance du moteur Apparition du moteur à explosion et prolifération de son usage dans le transport et l’industrie. Puis, apparition du moteur diesel. Cette phase s’est focalisée sur l’amélioration des performances du moteur à combustion interne. Phase 2 Diminution de la consommation en carburant Tarissement des ressources énergétiques dans le monde ainsi que les fameuses crises pétrolières couplées aux très fortes demandes hydrocarbures et en carburants. Ceci a conduit tous les motoristes à se concentrer sur la réduction de la consommation spécifique en carburant du moteur. Phase 3 Diminution des nuisances du moteur Limitation des émissions polluantes émanant des moteurs montés sur les véhicules du trafic routier. Ainsi, avec les seuils de pollution de plus en plus sévères ont engagés les motoristes à concevoir des moteurs plus propres. Désormais, le cahier de charges soumis aux constructeurs automobiles et aux motoristes dans le monde doit veiller à garantir la production de moteurs puissants qui ont une consommation acceptable en carburant tout en restant propres. D’une manière générale, les motoristes s’occupent à dresser des bilans thermiques en mesurant ou en calculant le couple moteur, la puissance, le rendement et consommation spécifique en carburant. Un fonctionnement correct du moteur est lié à la qualité du mélange comburant-carburant introduit dans le moteur à combustion interne. Pour les physiciens c’est la nature de flamme qui constitue la pierre angulaire du travail. Ainsi, le moteur à explosion est siège d’une flamme de pré-mélange alors que dans un moteur diesel la flamme est une succession de flammes de pré-mélange et de diffusion rapide puis lente. La flamme étant une entité physique, elle possède une forme (plane, cylindrique ou sphérique) et une vitesse. Elle peut être aussi laminaire, turbulente ou adiabatique. Pour les chimistes la combustion dans le moteur est une réaction d’oxydation rapide. Elle est gouvernée par la cinétique et l’équilibre chimique. Chaque réaction possède une vitesse de Chapitre 1 Généralités sur les moteurs à combustion interne 3 progression liée aux espèces mises-en jeu. L’oxydation peut être interprétée par des mécanismes réactionnels détaillés, réduits ou généralisés, regroupant en fonction de leurs ordres respectifs des réactions globales, des réactions élémentaires et des réactions de dissociation. 1-2. Vue globale du Moteur Volumétrique à piston à quatre temps La structure du moteur volumétrique à piston qu’il soit à essence ou diesel se constitue généralement d’une culasse, d’un bloc moteur et d’un carter d’huile. Les principaux organes mobiles dans le moteur sont le piston, la bielle et le vilebrequin qui représentent l’embiellage où la conversion d’énergie est assurée. Le moteur peut entrainer directement (pignon, chaîne de distribution) ou indirectement (courroie de transmission) plusieurs organes mobiles telles que l’arbre à cames, la pompe à eau, la pompe à l’huile de lubrification, la pompe à vide, la pompe de direction, la pompe d’alimentation en carburant le climatiseur et l’alternateur. Figure 1-2. Vue globale du moteur volumétrique. Vu de profil, le moteur possède un côté chaîne de distribution et un côté volant moteur. Les organes annexes au moteur sont multiples tels que le système de refroidissement, le système de graissage, la suralimentation, la filtration, la transmission, les systèmes d’embrayage et de freinage, la climatisation, l’alternateur et la pompe d’alimentation en carburant. Des normes doivent être utilisées pour situer et nommer les différents points du moteur. Pour cela, l’observateur se place face au côté avant (chaîne) du moteur pour situer les cylindres et tout organe moteur (paliers). Afin de situer le sens de rotation moteur, l’observateur se place face Chapitre 1 Généralités sur les moteurs à combustion interne 4 au volant moteur. Le bloc moteur et la culasse représentent le noyau de tout moteur thermique. En effet, c’est la culasse qui rassemble les éléments et pièces destinés à la distribution telles que l’arbre à cames, les soupapes et les culbuteurs. Le bloc moteur regroupe les éléments mobiles de la ligne d’arbre, soient, les pistons, les chemises, les bielles et le vilebrequin. Le bloc moteur est une pièce maîtresse du moteur car il protège le vilebrequin qui assure l’absorption du travail mécanique et la transmission du mouvement rotatif vers l’extérieur. Si le bloc moteur, la culasse ou bien un des éléments mobiles tels que le piston, la bielle, l’arbre à came ou la chemise se détériores sévèrement, l’arrêt du moteur est quasiment instantané. Un long travail de dépose du moteur dans un atelier et de remplacement des pièces endommagées sont impératifs afin de recouvrir un fonctionnement correct. Figure 1-3. Vue globale des Organes mobiles du moteur diesel. La culasse La culasse assure la fermeture des cylindres dans leur partie supérieure, constituant ainsi la chambre de combustion. Elle permet l'arrivée et l'évacuation des gas, la mise en position des éléments de la distribution et de l'allumage, l'évacuation rapide de la chaleur. La culasse est obtenue par le moulage puis par usinage de la fonte ou d’alliage en aluminium. Les Chapitre 1 contraintes mécaniques étant m les constructeurs ont quasimen légèreté et sa très bonne con pratiqué dans la culasse, l'étan 1. Chambre de combustion 2. Cheminée de bougie 3. Chapelle 4. Canalisation de refroidissemen 5. Guide soupape 6. Rondelle d'appui du ressort 7. Communication avec le bloc 8. Siège de soupape 9. Plan de joint de culasse Figure 1-4. Vue e Le bloc moteur Le bloc est réalisé par moulag Il constitue le bâti du moteur les logements de chemise refroidissement circule librem dressée pour former le plan de uploads/Industriel/ mote-urs.pdf