Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SIV1 – Comportement outil et modèle – cinématique solide indéformable

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ANALYSE CINEMATIQUE MOTEUR THERMIQUE

1. Mise en situation Nous proposons l’étude des performances d’un moteur thermique de scooter et de sa chaîne de transmission jusqu'à la roue arrière.

La motorisation de 50 cm3 étudiée est à 2 temps et à injection : TSDI (Two Stroke Direct Injection). Les avantages sont multiples par rapport à un moteur 2 temps à carburateur: • réduction des émissions de polluants jusqu'à 80%,

• réduction de la consommation de carburant jusqu'à 35%, • réduction de la consommation d’huile jusqu'à 40%, • amélioration de l’agrément de conduite, • réduction du calaminage de l'échappement, • amélioration des performances au démarrage. Documents techniques : DT1, DT2 et DT3 : Dessins d’ensemble (le réducteur de vitesse à double étage est masqué).

Principe de fonctionnement du moteur 2 temps à carburateur. Lors de l'admission il entre dans le moteur un mélange d'air + carburant. Ce mélange est comprimé sous le piston puis envoyé vers la chambre de combustion par les transferts. Lorsque ce mélange arrive dans la chambre de combustion il est utilisé pour évacuer les gaz brûlés. C'est le

balayage. Pour que le balayage soit efficace et complet il faut le prolonger jusqu'à ce que le mélange (air + carburant) neuf commence à sortir par l'échappement. Ce mélange qui sort par l'échappement est gaspillé. Principe de fonctionnement du moteur 2 temps à injection. Lors de l'admission il n'entre dans le moteur que de l'air. Cet air est comprimé sous le piston puis envoyé vers la chambre de combustion par les transferts. Le balayage est effectué avec cet air qui ne comportant pas de carburant n'engendre pas de gaspillage. Le carburant ne sera injecté que lors de la compression quand le piston va remonter.

Figure1 : Scooter.

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2. ETUDE FONCTIONNELLE .

3. ETUDE MODELISATION CINEMATIQUE Cette étude concerne uniquement la partie moteur du système mécanique. Question 1: Décrire le fonctionnement du système de variation de vitesse. Vous pourrez illustrer d’un

schéma cinématique en représentant le variateur dans les deux positions extrêmes. Question 2: Repérer les classes d’équivalence mobiles du sous système moteur sur le document technique

DT2.(piston=rouge,bielle=vert,vilebrequin=bleu) Question 3: A l’aide des documents fournis compléter le schéma cinématique normalisé document

4. ETUDE CINEMATIQUE (loi entrée-sortie) Cette étude concerne uniquement la partie moteur du système mécanique. Objectif de l’étude : - Déterminer la loi entrée sortie du sous-système bielle(2)-manivelle(1) Question 4: Réaliser le graphe des liaisons du sous-système bielle(2)-manivelle(1). Question 5: Réaliser à l’aide la représentation suivante le schéma cinématique du sous-système dans le

plan

!

x0,y

0( ).

Nomenclature : vilebrequin,manivelle (1),bielle (2),piston (3). Paramétrage :

!

AB = R.x1,

!

CB = L.y2,

!

AC = ".x0

!

" = (x0,x1)et

!

" = (x0,x

2),

R=0,02m,L=0,8m Question 6: Donner l’équation

vectorielle permettant de calculer

!

" en fonction de

!

" Question 7: Réaliser les figures de changement de base nécessaires. Question 8: Déterminer la loi entrée-sortie entre

!

" et

!

" , tel que

!

" = f (#,L,R) . Question 9: A l’aide de la loi entrée-sortie, déterminer la course du piston(3) du sous-système. Question 10: Pouvait-on déterminer la course sans déterminer la loi entrée-sortie ?

5. ETUDE CINEMATIQUE (Analyse vitesse) Question 11: Quelle est la trajectoire du point B appartenant à la pièce 1 (vilebrequin) dans son mouvement

par rapport à la pièce 0 (carter). Question 12: Quelle doit être la direction de

!

VB ,S1/ S0

?

Question 13: Calculer le vecteur vitesse

!

VB ,S1/ S0

et prouver votre analyse de la question précédente de 2 manières différentes..

Question 14: Calculer le vecteur vitesse

!

VC ,S3 / S0

et déterminer pour quelle valeur de

!

" cette vitesse est nulle. Conclure.

!

x1

!

y2

!

x0

!

y0

Document DT1 : Plan d’ensemble, vue en coupe C-C

F

Réducteur à double

étage

Carter avant

Echelle non définie.

12

Document DT2 : Vue en coupe moteur (coupe D-D)

Echelle non définie.

13

Document DT3 : Vue suivant F, sans carter avant.

Echelle non définie.

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