cours2 du moteur d'automobile
DESCRIPTION
cours 2 du module moteur d'automobileTRANSCRIPT
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Principe de fonctionnement du moteur
- Principe de la combustion
- Principe du cycle 4 temps
- Aspect thermodynamique
- Comparaison Essence - Gazole
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La combustion
Le moteur thermique transforme une chaleur en travail mcanique
Conditions de la raction
Compression de lair: Moteur diesel
Etincelle lectrique: Moteur essence
Carburant
Essence
Gazole (Diesel)
Comburant
Oxygne de lair
Les 3 conditions dune combustion
Combustion
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Diffrences entre lessence et le gazole
Lessence est compose dun mlange
dhydrocarbures lgers, majoritairement de
loctane (C8H18) (super). http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/356
Le gazole est constitu dhydrocarbures
plus lourds rpartis autour du ctane ou
hexadcane (C16H34). http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/11006#section=2D-Structure
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Essence
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Essence
1http://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn1400.html
Apparence: liquide mobile
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Essence
Formule chimique:
C8 H18 (approche de 4 8 atomes de
carbone)
Indice doctane: RON 95/98
Caractristiques de distillation: Intervalle de lordre de 30 210C Point initial 27C
Temprature dvaporation: Entre temprature ambiante et 215C
Viscosit: 0.5 0.75 mm/s 20C
Pouvoir calorifique: 44 MJ/kg
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Composition typique de lessence
20% 30% dalcanes, hydrocarbures saturs de formule
CnH2n+2
5% de cyclo-alcanes, hydrocarbures saturs cycliques
30% 45% dalcnes, hydrocarbures insaturs
30% 45% dhydrocarbures de la famille du benzne
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Pour caractriser le comportement des essences ou de leurs constituants vis--vis de la rsistance au cliquetis, la mthode universellement retenue depuis les annes 1920 consiste adopter la notion classique dindice d'octane.
Le comportement de lessence est compar celui de deux hydrocarbures purs choisis comme rfrences.
Il sagit respectivement du 2,2,4 trimthylpentane (encore appel iso-octane), trs rsistant lauto-inflammation et auquel on attribue arbitrairement lindice doctane 100, et du n-heptane, peu rsistant et qui reoit, de ce fait, lindice doctane 0.
Un carburant prsente un indice doctane X sil se comporte, dans des conditions exprimentales dtermines, comme un mlange de X% en volume diso-octane et de (100-X)% de n-heptane.
La mesure des indices doctane seffectue au moyen dun moteur de laboratoire appel CFR (Cooperative Fuel Research).
Indice doctane
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Gazole
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Gazole
1http://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn1400.html
Apparence: liquide mobile
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Gazole
Formule chimique:
C16 H34 (approch de 12 22 atomes de
carbone)
Indice de ctane: > 51
Caractristiques de distillation:point initial >= 150C intervalle de distillation 150 380C
Temprature dvaporation: entre 180 et 370
Viscosit: < 7mm/s 40C
Pouvoir calorifique: 43 MJ/kg
Rsistance au froid: -5C le gazole se trouble
-15C limite de filtrabilit
-18C limite dcoulement
Ce sont les paraffines contenues dans le gazole qui se transforment en cristaux quand la temprature sabaisse
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Composition typique du gazole
75% dhydrocarbures saturs (principalement paraffines:
isoparaffines et cycloparaffines)
25% dhydrocarbures aromatiques (naphtalnes et
alkylbenznes)
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EN 590
CFPP: Cold Filter Plugging Point, temprature minimale laquelle un volume
donn de diesel traverse un filtre bien dfini durant un intervalle de temps
limit (EN 116)
B: 1 mai 31 Octobre, E: 1 novembre 30 avril
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Indice de ctane
Dans le moteur Diesel, il est ncessaire que le gazole prsente une structure chimique favorable lauto-inflammation. Cette qualitsexprime par lindice de ctane.
Le comportement du gazole est compar celui de deux hydrocarbures choisis comme rfrences: le n-ctane, trs auto-inflammable auquel on attribue lindice de ctane 100, et l' mthylnaphtalne, trs rsistant lauto-inflammation et qui reoit l'indice 0.
Un gazole prsente un indice de ctane X sil se comporte comme un mlange de X% de n-ctane et de (100 - X)% d' mthylnaphtalne.
La mesure normalise de lindice de ctane seffectue sur un moteur CFR proche de celui qui est utilis pour la dtermination des indices doctane, mais prsentant videmment une chambre de combustion du type diesel. On ajuste, pour le gazole test, le taux de compression du moteur de sorte que lauto-inflammation se dclenche pour une position bien prcise du piston.
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Ractions chimiques
Diesel (Ctane)
2 C16H34 + 49 O2 32 CO2 + 34 H2O+Chaleur
1 g de ctane, ncessite 14.88 g dair sec
Essence (Octane)
2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O+Chaleur
1 g doctane, ncessite 15.1g dair sec
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O se passe la combustion ?
Gazole
Air
Dans un milieu tanche:
- cylindre
- au-dessus de la tte du
piston
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Consquences de la combustion
Gazole
Air
Echauffement => Pression
Pression => Pousse du piston
Pousse du piston =>
Rotation du vilebrequin
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Piston position dbut de la
course P.M.H
0 = 0 tour
Admission dair frais
Dbut du premier temps
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Ouverture
de la soupape
dadmission
Soupape dchappement
ferme.
Admission dair frais
Premier temps
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90 = 1/4 de tour
Admission dair frais
Premier temps
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Admission dair frais
Premier temps
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Piston position fin de la course
P.M.B
180 = 1/2 de tour
Fin de la phase dadmission
Fin du premier temps
Dbut du deuxime temps
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Deuxime temps: la compression
Soupape
dadmission
ferme.
Soupape
dchappement
ferme
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Deuxime temps: la compression
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Deuxime temps
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360 = 1 tour
P.M.H
Fin du deuxime temps
Dbut du troisime temps
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Soupape
dadmission
ferme.Soupape
dchappement
ferme
Troisime temps: la combustion -dtente
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Troisime temps
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Troisime temps
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Troisime temps
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540 = 1 tour et 1/2
Fin du troisime temps
Dbut du quatrime temps
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Soupape
dadmission
ferme.
Soupape
dchappement
ouverte.
Quatrime temps: chappement
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Quatrime temps: chappement
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Quatrime temps: chappement
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720 = 2 tours
Fin de lchappement
Et le cycle continu.
Fin du quatrime temps
Fin du cycle
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Animation du cycle 4 temps
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Premier temps:
Admission
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Deuxime temps:
Compression
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Troisime temps:
Combustion Dtente
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Quatrime temps:
Echappement
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Aspect thermodynamique
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Cycle Otto thorique
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0 1
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0 1
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0 1
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Q1
Q2
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Cycle Otto rel
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Diffrences entre le cycle Otto
thorique et rel
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A
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Cycle idal
Cycle rel
A
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AllumageB
B
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C
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D
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Cycle Gazole rel