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UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI-BOUMEDIEN Faculté de Génie-

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI-BOUMEDIEN Faculté de Génie-Mécanique et Génie des Procèdes Département Thermo-Energétique Réaliser par: Binôme №13 * BENYAHIA ARAB * BENDRER BILAL ABDEL ILLAH Master-1- Energétique et Moteurs 2015-2016 Page 1 of 17 Introduction: Un moteur à combustion interne 4 temps, est un dispositif qui convertit à l’intérieur d’une chambre de l’énergie chimique disponible dans un combustible en énergie mécanique. L’énergie mécanique est plus souvent disponible sur un arbre en rotation (énergie cinétique de rotation par l’intermédiaire d’un mécanisme cinématique « bielle-manivelle »), pour enfin fournir cette énergie sous forme de couple moteur. But : L’objectif de ce TP est de déterminer les différent performances qui existe dans un moteur, que ce soit les puissances, rendements, les températures, les débits, le couple mécanique, la consommation spécifique, la richesse du mélange et la vitesse de rotation à partir d’un moteur monocylindrique, à quatre temps. Description du banc d’essai : Le banc d’essai appelé TD 43 est construit à partir d’un moteur diesel, monocylindrique, à quatre temps. Ce moteur peut fonctionner au gas-oil ou bien à l’essence, et refroidi par l’eau. Ainsi qu’il est caractérisé par un taux de compression variable. Le banc est équipé des instruments nécessaires pour mesurer : La vitesse de rotation du moteur. La puissance au frein. Le couple mécanique. La température des gaz d’échappement. Les températures d’entrée et de sortie de l’eau de refroidissement et son débit. Le débit d’air. Le débit volumique du combustible consommé. Page 2 of 17 Ce banc d’essai est composé des organes suivants - Un moteur à combustion interne : Il s’agit d’un moteur monocylindrique à quatre temps pouvant fonctionner avec différent carburants (essence, gas-oil, GPL) Ce moteur est construit de telle manière qu’on peut varier le taux de compression en jouant sur la position de la culasse grasse à une clef mécanique. - un moteur électrique : Ce moteur nous aide à démarrer ou à freiner le moteur à combustion. Aussi il est utilisé pour prélever les valeurs de la puissance, le couple… Page 3 of 17 - Un système d’alimentation : Il comporte un réservoir et un réseau de fiole visible et de volume connu, avec un chronomètre en peut déterminer la consommation de fuel. - Un système de refroidissement : Il est composé d’un ventilateur, un radiateur, un réservoir d’eau, un thermomètre disposer a l’intérieur du réservoir et une pompe à eau. Le moteur est refroidi par la circulation de l’eau dans le bloc moteur et la culasse vers le radiateur qui dissipe la chaleur dans l’atmosphère. Les températures de l’eau sont mesurées à l’entrée et à la sortie dans la chemise. - Un système de lubrification : - Une console de commande et de mesure : Elle comporte les équipements nécessaires à l’ajustement de la charge et de la vitesse de la dynamo en mode moteur électrique, ainsi que des voyants indiquant la surchauffe, la survitesse et la surtension du moteur qui activent le circuit d’arrêt d’urgence. Manipulation : On fait tourner le moteur et on le laisse chauffé un bon moment avant de commencer le travail. On choisit un taux de compression (ex. :=11) (le réglage de taux de compression fait par une petite pièce qui sert à contrôler le volume mort de cylindre à l’intérieur du moteur), On ouvre la vanne du gasoil et de l’eau (l’ouverture de la vanne d’eau est faite après un choix meilleur de débit) et on fait varier la vitesse de rotation d’un pas égale à 250 tr/ Page 4 of 17 min, pour un intervalle de [1000, 2250]. Pour chaque vitesse de rotation on lit les paramètres suivant : le couple et la puissance au frein, Les températures d’entrée et de sortie de l’eau et son débit, la température d’échappement, les pertes de pression de l’air et le temps qu’il faut pour le moteur consomme 8ml et 16ml d’hauteur du gasoil. On refait la même procédure pour des autre taux de compression. Remarque : dans ce TP on a travaillé avec deux taux de compression (=11, =14) uniquement sur la version gaz. Les tables des mesures : =14 Vitesse 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Frein Couple (N.m) 17 19 23,5 24,5 24,5 23,5 Puissance (KW) 1,9 2,8 4 4,8 5,75 6,4 Friction Couple (N.m) 4,3 5,7 6,4 7,5 8 8,7 Puissance (KW) 0,45 0,75 1 1,37 169 2,05 Combustible 8 ml 44,84 37,75 21,08 18,13 14,87 12,78 16 ml 88 68,25 43,22 35,81 29,37 25,06 Air ΔP 125 150 275 300 375 487,5 Eau de refroidissement Débit 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 Temp.entrée 35 35 35 36 37,5 35 Temp.Sortie 40 40 40 40 40 37,5 Gaz d'échap. Temp.Echap 300 340 420 470 510 515 Page 5 of 17 =11 Vitesse 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Frein Couple (N.m) 17 19 21 22 21 16 Puissance (KW) 2 2,75 3,5 4,5 4,7 4 Friction Couple (N.m) 4,3 5,7 6,4 7,5 8 8,7 Puissance (KW) 0,45 0,75 1 1,37 169 2,05 Combustible 8 ml 45,32 29,22 21,47 17,22 14,34 12,66 16 ml 89,22 58,12 42,56 33,72 28,46 25,22 Air ΔP 125 135 250 275 300 400 Eau de refroidissement Débit 12 12 12 12 12 12 Temp.entrée 37 35 35 37 37 38 Temp.Sortie 40 40 40 40 41 40 Gaz d'échap. Temp.Echap 320 360 409 480 540 600 Page 6 of 17 Calcul et formulation : 1- La puissance au frein : La puissance au frein est le produit entre le couple mécanique et la vitesse angulaire de vilebrequin : Cette puissance effective disponible au vilebrequin du moteur est appelée puissance au frein du fait qu’elle s’obtient en mesurant le couple du moteur alors qu’il entraîne un frein. Le banc d’essai TD 43 un dynamomètre électrique qui dissipe l’énergie dans un réseau de résistances. 2- La puissance indiquée : Le travail fourni par le moteur est numériquement égal à la surface intérieure du diagramme P-V (la surface hachurée là dessous). La puissance correspondante est appelée puissance indiquée. Figure 1 La puissance indiquée est supérieure à celle effectivement disponible au vilebrequin du moteur, puisqu’elle ne tient pas compte des pertes mécaniques. Le travail net par cycle est égal : Pme×AL Où AL : volume balayé par le piston. (Dans ce moteur AL=582.10-6) Pme : pression moyenne effective. Donc la puissance indiquée total du moteur On peut aussi la calculer autrement : Puissance de la friction = puissance indique – puissance au frein Page 7 of 17 3- Le rapport air/carburant (la richesse): Dans les conditions idéales, le rapport air/carburant doit être de l’ordre 15.6 pour obtenir une combustion complète. En pratique, le rendement thermique maximum au frein s’obtient avec un mélange relativement pauvre (=14) ; tandis que la puissance maximale est atteinte pour un rapport plus riche d’environ (=11) ̇ est obtenu par la courbe de calibrage du débitmètre. Cette courbe donne la variation de débit en fonction des pertes de charge où : et g= 9.81m/s La courbe de calibration du débitmètre mesurant le débit d’air Et 4- La consommation spécifique : La consommation spécifique du carburant constitue un critère important pour l’appréciation de l’aspect économique du moteur. Notée Cs fuel, est définit par : Le débit massique fuel et la puissance au frein sont été calculés précédemment 5- Le rendement mécanique : 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 débit d'air massique en kg/h les pertes de charge de l'air en mm H2O Page 8 of 17 Le rendement mécanique est donnée par Ce rendement généralement est compris entre 80% et 90%. 6- Le Rendement volumétrique : La puissance délivrée par un moteur dépend de la charge qu’il est possible d’introduire dans le cylindre. En pratique, le moteur n’aspire pas une pleine cylindrée à chaque course d’admission. Il convient alors de définir le rendement volumétrique de la manière suivante : L’énergie fournie est sous forme de chaleur Page 9 of 17 PCI : pouvoir calorifique inférieur du combustible. PCI (du gasoil) = 39000 kJ/kg 7- La quantité de chaleur absorbée par l’eau de refroidissement : L’eau est entraînée par une pompe circule autour des cylindres entourés d'une chemise, l'eau est refroidie par un contact direct avec l'air ambiant. Donc l’eau absorbe une quantité de chaleur tant que la température de sortie de l’eau est supérieure à la température de l’entrée. Cette quantité est égale à : Courbe de calibration du rotamètre 0 5 10 15 20 25 30 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 LECTEUR DE DÉBITMÈTRE DÉBIT VOLUMIQUE D'EAU EN LITRES/MIN. Page 10 of 17 =14 vitesse 1000 1250 1500 1750 2000 2250 mf (Kg/s) 0,15 0,18 0,32 0,37 0,45 0,53 Sfc (Kg/Kwh) 0,303 0,258 0,311 0,297 0,317 0,342 P au frein (Kw) 1,779 2,486 3,690 4,488 5,129 5,534 P au friction(Kw) 0,450 0,746 1,005 1,374 1,675 2,049 P indique (Kw) 2,2 3,2 4,7 5,9 6,8 7,6 η mécanique 0,80 0,77 0,79 0,77 0,75 0,73 h (m) 0,013 0,015 0,028 0,031 0,038 uploads/Litterature/ tp-moteur-a-taux-de-compression-variable-pdf.pdf