la motorisation des automobiles par moteur à combustion...
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La motorisation des automobiles par moteur
à combustion interne
L’automobileSociété, Culture et Techniques1STI2D Lycée Roosevelt de Reims
Sommaire
1 Un saut technologique qui suit le moteur àvapeur
2 Le moteur essence
Description des quatre temps
Etude thermodynamique
Bilan énergétique
3 Le moteur diesel
4 Evolutions récentes et perspectives
La motorisation
Un saut technologiquequi suit le moteur à vapeur
En 1859, l'ingénieur belge Etienne Lenoir
dépose son brevet d'un «moteur à gaz et à
air dilaté», un moteur à combustion interne
à deux temps.
La motorisation
En 1860, l’essai sur une voiture
donne des résultats mitigés…
Un saut technologiquequi suit le moteur à vapeur
En 1862, le physicien Beau de Rochas améliore
l'invention de Lenoir en mettant au point un cycle
thermodynamique à quatre temps.
La motorisation
Un saut technologiquequi suit le moteur à vapeur
la « Daimler Stahlradwagen »,
première voiture avec un
moteur à combustion interne,
est présentée sur le stand de
Panhard et Levassor à
l’Exposition universelle de Paris
en 1889.
La motorisation
Le moteur essenceà quatre temps
Les 4 temps du moteur
Admission Compression
Combustion Echappement
1: Admission2: Compression3: Combustion4: Echappement
La motorisation
Le moteur essenceà quatre temps
Pour équilibrer les
efforts, la plupart des
moteurs 4 temps
possèdent 4 cylindres.
La motorisation
Moteur à 4 Temps - YouTube.flv
Le moteur essence à quatre temps
La poussée
Certains moteurs à piston de forte puissance comprennent 6 ou 10 cylindres. Dans ce cas ils sont souvent disposés en V.
Moteur Ferrari 10 cylindres utilisé en Formule 1
DessinV6
Étude thermodynamiquedu moteur à combustion
La motorisation
Le moteur 4 temps à essence
Le cycle de Beau de Rochas
Alphonse de Beau de Rochas, Ingénieur français (1815-1908)Alors que Lenoir avait construit le premier moteur à explosion à gaz
(1859), il établit le cycle thermodynamique idéal des moteurs à explosion à quatre temps (1862),
à allumage extérieur. Ses idées furent appliquées et développées
par Otto (1876). Une querelle d'antériorité eut
d'ailleurs lieu .
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
Le cycle théorique
1er temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
Le cycle théorique
1er temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
Le cycle théorique
1er temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
Le cycle théorique
1er temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Fin de l’admission des gaz
Le cycle théorique
1er temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Début de la phase de compression
Le cycle théorique
2ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
compression adiabatique (sans échange de chaleur)
Compression des gaz
Le cycle théorique
2ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
compression adiabatique (sans échange de chaleur)
Explosion des gaz
Le cycle théorique
2ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
combustion isochore (à volume constant) : c'est la phase de combustion, assez rapide pour supposer que le piston est au point mort haut
Détente
Le cycle théorique
3ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas
Détente
Le cycle théorique
3ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas
Fin de détente
Le cycle théorique
3ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas
Début de l’échappement des gaz brûlés
Le cycle théorique
4ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Détente isochore : ouverture de la soupape d'échappement
Échappement des gaz brûlés
Le cycle théorique
4ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Échappement des gaz brûlés
Le cycle théorique
4ème temps
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Étude énerg étiqueCette aire correspond à
l’Énergie théorique fournie par kg de gaz
pour un cycle de 4 temps moteurs.
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Cette aire correspond àl’Énergie théorique
fournie par kg de gaz pour un cycle de 4 temps
moteurs.
Étude dimensionnelle : analyse de l’homog énéité des formules
Énergie = travail en
N*m = kg*m²/s²
Aire de cette courbe :
Pression en
Pa = N/m² = kg/s²/m
Volume en m3
Donc l’aire est exprimé en
pression * volume = kg*m²/s²
= travailCopyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
Le cycle pratique
1er temps
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Admission des gaz
1er temps
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Le cycle pratique
Admission des gaz
1er temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
1er temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Fin de l’admission des gaz
1er temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Début de la phase de compression
2ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Admission des gaz
2ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Explosion des gaz
2ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Détente
3ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Détente
3ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Fin de détente
3ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Début de l’échappement des gaz brûlés
4ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Échappement des gaz brûlés
4ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Échappement des gaz brûlés
4ème temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Bilan énerg étique d’un moteur essence
La motorisation
Le moteur dieselLa motorisation
Premier
modèle
inventé par
Rudolf Diesel
en 1893
Le moteur dieselLa motorisation
Son fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du gasoil ou gazole.
Les quatre temps du cycle Diesel sont :
1 admission d'air,
2 compression de l'air par remontée du piston,
3 injection - combustion – détente,
4 échappement des gaz brûlés.
Le moteur dieselLa motorisation
Le cycle thermodynamique du
moteur Diesel présente une
géométrie différente de celui à
essence.
Les quatre temps du cycle Diesel
sont :
1 admission P à A,
2 compression de A à B,
3 combustion & détente de B à D
4 échappement de D à P
Evolutions récentes et perspectives
La motorisation
La généralisation des
turbocompresseurs
qui améliorent les
performances et
réduisent les
consommations .
Evolutions récentes et perspectives
La motorisation
L’utilisation de
l’Injection directe à
haute pression sur
les moteur Diesel, la
multiplication des
soupapes sur les
moteurs à essence
Le système Common Rail de BOSCH.
Evolutions récentes et perspectives
La motorisation
A l'occasion du Salon de Genève mars 2012, 4 organisations internationales ont lancé l'initiative '50 by 50', qui viseà réduire de 50 % la consommation de carburant des véhicules à l'horizon 2050.
Quels que soient les progrès, à une échéance plus ou moins lointaine, la ressource du pétrole sera épuisée !
Evolutions récentes et perspectives
La motorisation
Les évolutions permettent de réduire lapollution émise par chaque véhicule:- réduction de la consommationet meilleure combustion (réduction
particules HC)- utilisation d’un pot catalytique
qui vise à réduire la nocivité des gaz d'échappement,-utilisation d’un filtre à particules (FAP) dans le cas du Diesel (réduction CO mais pas du Nox !).
Ces avancées technologiques seront-elles suffisantes avec l’évolution du parc automobile ?
FIN
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