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Marcel Ginu POPA Machines thermiques 1
MACHINES MACHINES THERMIQUESTHERMIQUES
Notions générales sur les moteurs à combustion interne
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 2
HHISTORIISTORIQUEQUE
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 3
Dans leDans le mondemonde
• 1767 – machine à vapeur
• 1771 – véhicule à vapeur (CUGNOT)
• 1860 – moteur à combustion interne LENOIR; S/D=140/70 mm. OTTO et LANGEN perfectionnent le moteur de Lenoir
• 1861 – BEAU DE ROCHAS – le moteur à quatre temps (Académie française)
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Dans leDans le mondemonde
• 1877 – OTTO met en fonction le premier moteur à quatre temps
• 1890 – moteur à tête incandescent (semi-diesel)
• 1893 – moteur à allumage par compression (RUDOLF DIESEL)
• 1897 – moteur de RUDOLF DIESEL atteint un rendement de 26,2%
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EEn ROn ROUUMMAANINIEE
• 1904 – « Bumbăcăria mecanică » Colentina (Cotonnerie mécanique) – moteurs diesel Carels (240 CP chacun)
• « IAR » Braşov – avions• « 23 August » Bucureşti (ancien
« MALAXA », maintenant « FAUR ») – automoteurs et locomotives, moteurs pour installations de forage pétrolier
• « TRACTORUL » Braşov - tracteurs
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EEn ROn ROUUMMAANINIEE
• « AUTOCAMIOANE » Braşov - camions
• « IM » Reşiţa (Întreprinderea Mecanică (Entreprise mécanique)) – moteurs diesel de locomotive SULZER et ALCO
• 1968 – « DACIA » Piteşti – voitures
• « IMM » (Entreprise mécanique MUSCELUL) Cîmpulung Muscel – voitures tout-terrain
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EEn ROn ROUUMMAANINIEE• « TIMPURI NOI » Bucureşti – moto compresseurs,
motopompes, moteurs à deux temps, motofaucheuse (HATZ)
• « UZINA 2 » Braşov - carburateurs
• « ELECTROPRECIZIA » SĂCELE Braşov – équipement électrique
• « ELBA » (ELECTRO-BANAT) Timişoara – équipement électrique
• « HIDROMECANICA » Braşov – turbosoufflantes
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EEn ROn ROUUMMAANINIEE• « SINTEROM » – Cluj Napoca – bougies• « IPAS » (Entreprise de Pièces Auto et de fil
de fer) Sibiu – ressorts et amortisseurs• 1975 – « INMT » (Institut National de Moteurs
Thermiques) Bucureşti – recherche-développement et conception des moteurs à combustion interne (a réalisé la voiture LĂSTUN)
• « MOTOARE DIESEL » – Bucureşti – moteurs diesel, des auto spéciales pour incendies
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EEn ROn ROUUMMAANINIEE
• 1982 – « OLTCIT » Craiova (ultérieurement DAEWOO, depuis avril 2008 FORD) – voitures
• 1986 – fabrique de voitures « LĂSTUN » Timişoara
• 2006 – RTR (Renault Technologie Roumanie) – recherche-développement des voitures
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LE PRINCIPE DE LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTFONCTIONNEMENT
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Parties composantes du moteur
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Moteurs à quatre temps
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• Pendant le déroulement du cycle, le piston, actionné par le mécanisme bielle-manivelle, occupe deux positions très importantes dans le cylindre :– PMH – le point mort haut – quand le volume des
gaz de cylindre est minimum (volume de la chambre de combustion)
– PMB – le point mort bas – quand le volume des gaz de cylindre est maximum
• Le déplacement du piston entre les deux points morts est la course de piston, ce déplacement du piston étant nommé encore « tempstemps » du moteur
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 14
• Pendant ce cycle le piston fait quatre course, tandis que le vilebrequin tourne deux fois
• Donc le cycle à quatre temps se déroule pendant deux rotations de vilebrequin
• Le cycle peut se dérouler et dans une seule rotation du vilebrequin
• C’est le cycle à deux temps
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 15
Moteur à deux temps
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 16
• Parce que le cycle à deux temps se déroule dans une seule rotation du vilebrequin tandis que le cycle à quatre temps se déroule pendant deux rotations de vilebrequin on peut tirer d’ici la conclusion qu’un moteur à deux temps a une puissance deux fois qu’un moteur à quatre temps (de même cylindrée et même vitesse de rotation)
• False !• Au moteur à deux temps seulement une partie
de la course de détente est motrice, le reste de la course étant destinée à l’échange des gaz
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 17
• Cette partie motrice de la course de détente s’appelle « course utile »
• Si on fait le rapport entre cette course utile et la course de détente entière on obtient « le coefficient de la course utile » cu qui a des valeurs de 0,7 à 0,85
• Résulte d’ici que la puissance du moteur à deux temps a une puissance deux fois cu que la puissance d’un moteur à quatre temps :
444u2 P7,1...4,1P85,0...7,02Pc2P
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 18
RREALISATION DU EALISATION DU MELANGEMELANGE ET SON ET SON
ALLUMAGEALLUMAGE
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 19
Réalisation du mélange
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 20
• Pour le fonctionnement cyclique du moteur les gaz brûlés de précédent cycle doivent être remplacés par un chargement frais
• Ce chargement frais peut être :– L’air – quand le carburant est introduit
directement à l’intérieur du cylindre– Un mélange air+carburant, ce mélange
étant préparé à l’extérieur du cylindre par injection dans le collecteur d’admission (injection appelée encore injection indirecte) ou par carburation
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 21
• Pour assurer une combustion de très bonne qualité le carburant doit être vaporisé et mélangé avec l’air dans un temps très court
• On peut réduire la duré de formation de mélange par la pulvérisation du carburant
• Ce processus est réalisé par l’agrandissement de la vitesse relative entre le combustible liquide et l’air
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 22
• En principe la pulvérisation peut être réalisée :
– Soit par carburation – quand la vitesse du courent d’air este plus grande que telle du combustible liquide (le nom correct est éjection)
– Soit par injection – quand la vitesse du combustible liquide este plus grande que telle du courent d’air
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 23
Qualité du mélange
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• La qualité du mélange est appréciée par des critères qui exprime la proportion entre le combustible et l’air
• Le dosage – dd est le rapport entre la quantité de combustible et la quantité d’air du mélange, les deux quantités étant exprimées en unités de masse
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• DOSAGE dd
air'dmasse
ecombustibldemassed
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 26
• La quantité minimum d’air nécessaire pour la combustion complète (théorique ou stœchiométrique) est la quantité théorique d’air
• Le dosage correspondante s’appelle dosage théorique ou stœchiométrique
• Supposant la quantité de référence de combustible de 1 kg et notant la quantité d’air de mélange disponible pour sa combustion A, le dosage d d est :
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 27
• On fait la notation As pour la quantité d’air nécessaire à la combustion théorique ou stœchiométrique d’un kilo de combustible
• Par suite, le dosage théorique ou stœchiométrique ddss est :
A1
d
ss A
1d
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• La richesse ou la pauvreté d’un mélange se réfère toujours au carburant
• Donc :
• Mélange pauvre :
• Mélange théorique (stœchiométrique) :
• Mélange riche :
sdd
sdd
sdd
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• Le coefficient de dosage d’d’ ou rapport air-
combustible A/C A/C est l’inverse du dosage
ecombustibldemasseair'dmasse
CA
d1
d
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• La quantité théorique ou stœchiométrique d’air As dépende de nature de carburant :
– As =14,50…14,70 kg pour l’essence
– As =9,00 kg pour l’éthanol
– As =5,78 kg pour le méthanol
– As =34,48 kg pour l’hydrogène, etc.
• Par suite, ni le dosage dd ni le rapport A/CA/C n’exprime pas directement la qualité du n’exprime pas directement la qualité du mélangemélange (il faut mémoriser les quantité théorique d’air As des différents carburants pour apprécier la qualité du mélange)
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Combustible
Qualité du mélangeQualité du mélange
Dosage Dosage théorique dthéorique d
Rapport théorique air-Rapport théorique air-combustible A/Ccombustible A/C
GazoleMazoutEssenceMéthanolÉthanolMéthaneHydrogène
0,0700,0720,0680,1730,1110,0580,029
14,4014,0014,705,789,00
17,2434,48
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• On introduit un nouveau critère pour apprécier directement la qualité du mélange :
le COEFFICIENT D’EXCES D’AIR
roduitintcarburantducombustionlapournécéssairthéoriqueair
moteurducylindreledansadmisréelair
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• Pour 1 kg de carburant l’air nécessaire pour sa combustion théorique ou stœchiométrique est As
• En conséquence, le coefficient d’exces d’air sera :
sAA
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• Mélange pauvre :
• Mélange théorique (stœchiométrique) :
• Mélange riche :
1
1
1
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Valeurs pour Le type de moteur MAC
Combustible liquide 0,85-0,95
Combustible gazeux 0,95-1,40
MD
Combustible liquide
Admission normale
Injection directe en volume
1,40-1,70
Injection directe sur paroi 1,30-1,50
Injection indirecte 1,10-1,40
Suralimenté
Injection directe en volume
1,70-2,00
Injection directe sur paroi 1,50-1,70
Injection indirecte 1,30-1,70
Combustible gazeux (diesel-gaz) 1,40-2,20
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• Certains constructeurs utilisent le terme « richesserichesse » pour apprécier la qualité du mélange air-carburant
• La richesserichesse – notée ici et le rapport entre le dosage dd et le dosage théorique ou stœchiométrique ddss :
100dd
s
%
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• Ainsi, pour un mélange air-essence avec le dosage d d =1/10 et le dosage théorique ou stœchiométrique dds s =1/14,5 , la la
richesserichesse est = 145 %
• Donc 45% plus riche que le dosage stœchiométrique
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• Supposant 1 kg de carburant comme référence on peut établir une relation de liaison entre la richesserichesse et le coefficient d’excès d’air :
1AA
A1A1
dd s
s
s
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ou une relation de liaison entre le dosage dd , le rapport air-carburant A/CA/C et le coefficient d’excès d’air :
1A1
ACA1
A1
dss
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Allumage du mélange
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• Le mélange air-carburant est allumé par un déchargement électrique (une étincelle) entre les électrodes d’une bougie déclenché à la fin de la course de compression dans un mélange presque homogène
• Ce procédé est appelé « allumage commandé »
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 42
ALLUMAGE COMMANDÉ
MOTMOTEUEUR R ÀÀ A ALLUMAGLLUMAGE E COMMANDÉCOMMANDÉ (MA (MACC))
MOTMOTEUEUR R ÀÀ ESSENCEESSENCE;; MOTEUR MOTEUR OTTOOTTO
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 43
• Une autre possibilité d’allumé le mélange air-carburant et d’augmenté la pression et la température de l’air admis par une compression élevée de celui-ci pendant la course de compression jusqu’à des niveaux que le carburant injecté ici s’auto enflamme
• Ce procédé est appelé « autoallumage »
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AUTOALLUMAGE du mélange air-gazoleCONDITIONS :CONDITIONS :
Pression élevée Pression élevée et
Température élevéeTempérature élevéedans le cylindre au moment d’injection de gazole
MOTEUR À ALLUMAGE PAR COMPRESSION
MOTEUR DIESEL (MD)
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PARAMETRPARAMETRESES CONSTRUCTICONSTRUCTIFSFS
ETET FFOONCNCTTIONIONNENELLSS
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Paramètres constructifs
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• Les paramètres constructifs caractérisent la construction du moteur
• Ces paramètres restent inchangés, pour un moteur déjà construit pendant toute sa duré de vie
• Ils sont :
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• Alésage DD, en mm(le diamètre nominal du cylindre)
• Course de piston SS, en mm(le chemin parcouru par le piston entre les deux points morts PMH et PMB)
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 49
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 50
Alésages : domaines
• Voitures : D ≤ 100 mm • Camions et tracteurs : 90 ≤ D ≤ 140 mm• Camions lourds : 140 ≤ D ≤ 175 mm• Locomotives : 165 ≤ D ≤ 280 mm• Moteurs stationnaires petits: D ≤ 90 mm• Moteurs stationnaires moyens: 90 ≤ D ≤ 140 mm• Moteurs stationnaires grands ou de navire D > 280
mm
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 51
• La cylindrée unitaire VVSS , en litres , est le volume engendré par le piston entre les deux points morts (c’est le volume d’un cylindre) :
• La cylindrée totale Vt , ou cylindrée du moteur, est la somme des cylindrées individuelles de tous les i cylindres :
SD
VS 4
2
St ViV
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• Le rapport entre le volume maximum du cylindre et le volume minimum de celui-ci s’appelle rapport volumétrique ou taux
de compression :
• Le volume minimum du cylindre est le volume de la chambre de combustion Vc
imummin
imummax
V
V
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• Tenant compte de cylindrée unitaire et de volume de la chambre de combustion le rapport volumétrique (taux de compression) devient :
c
S
c
cS
c
a
imummin
imummax
VV
1V
VVVV
V
V
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• L’augmentation du rapport volumétrique est bénéfique pour le rendement thermique théorique du cycle moteur
• Mais ce rapport volumétrique doit être limité pour éviter les phénomènes de combustion anormale : détonation et allumage parasites (pré-allumage ou post-allumage)
1kt
11
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 57
Rapport volumétrique : domaines• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (admission
naturelle) : =8-12• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (suralimentés) :
=7-9• Moto à moteurs à deux temps : =7-9• Moto à moteurs à quatre temps : =8-11• Voitures à moteurs diesel, injection directe : =18-20• Voitures à moteurs diesel, injection indirecte : =21-23• Camions et tracteurs à moteur diesel, injection directe : =15-19• Moteurs diesel suralimentés : le rapport volumétrique descende pour
limiter la pression maximum dans le cylindre : 150-170 bars – moteurs de voiture; 200-250 bars – gros moteurs
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 58
Paramètres fonctionnels
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• Les paramètres fonctionnels précisent le régime de fonctionnement du moteur
• Ces paramètres se modifient pendant le fonctionnement du moteur en même temps avec le régime de celui-ci
• Ils sont :
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• Vitesse de rotation nn
• Charge du moteur
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• La vitesse de rotation nn est le nombre de rotation faits par le vilebrequin du moteur en unité de temps
• Unité de mesure : tr/min; min-1; 1/min
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Vitesse de rotation : domaines
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (admission naturelle) : n=4500-7500 tr/mn
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (suralimentés) : n=5000-7000 tr/mn
• Moto à moteurs à deux temps : n=4000-8000 tr/mn• Moto à moteurs à quatre temps : n=5000-9000 tr/mn• Voitures à moteurs diesels, quatre temps : n=4000-5000 tr/mn• Camions et tracteurs : n=1500-2400 tr/mn• Locomotives : n=700-1800 tr/mn• Moteurs stationnaires grands ou de navire : n=60-150 tr/mn
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 63
• La charge du moteur est le taux de chargement du moteur
• La charge du moteur peut être appréciée par le travail mécanique produit par cycle dans un cylindre
• Ce travail mécanique peut être évalué sur un diagramme de variation de la pression dans le cylindre du moteur – le diagramme indicative p-V (après le nom du premier appareil d’enregistrement de la pression dans le cylindre du moteur en corrélation avec la position du vilebrequin; tous les grandeurs qui se réfèrent à ce diagramme s’appellent indicatives)
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 64
• Le travail mécanique indicatif LLii est donné par la boucle positive AA du diagramme indicative p-V
• La boucle négative BB du diagramme indicative p-V représente l’échange des gaz et, habituellement elle est incluse dans le rendement mécanique
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 65
• Ce travail mécanique indicatif est une fonction de cylindrée du moteur et ne peut pas servir comme critère de comparaison entre les moteurs du point de vue de perfectionnement du cycle moteur
• En conséquence, on introduit une notion nouvelle travail mécanique spécifique faisant le rapport entre le travail mécanique indicatif LLii et la cylindrée unitaire VVSS notion appelée encore
pression moyenne indicative pression moyenne indicative ppii (elle a les dimensions d’une pression) :
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S
ii V
Lp
Pression moyenne indicative (indiquée)
ppii ou travail mécanique
spécifique indiqué [MPa; kJ/ℓ]
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 67
• Cette grandeur pression moyenne pression moyenne indicative indicative ppii est une pression hypothétique, constante qui actionnant pendant la course de détente du piston produit le travail mécanique indicatif LLii
• Ce paramètre permet apprécier la perfection du cycle moteur et peut être utilisé pour comparer les moteurs entre eux: le meilleur sera celui qui a la pression le meilleur sera celui qui a la pression moyenne plus grande moyenne plus grande
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 68
• Ce paramètre pression moyenne indicative ppii établi on peut calculer la puissance puissance
indicative indicative du moteur PPii
• La puissance du moteur est le travail mécanique effectué dans l’unité de temps
• Donc :
2
niVp
2
niL
tempsiL
P Siii
i
temps
Travail mécanique indicative
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 69
• pi – en MPa ou kJ/ℓ
• VS – en litres
• Vt – en litres
• n – en tr/min • =4 – moteur à quatre temps• =2 – moteur à deux temps
30
nVp30
niVpP tiSii
Tient compte des unités de mesure des
paramètres
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 70
• Cette puissance PPii ce produit au niveau du cylindre du moteur
• À l’utilisateur le moteur lui fourni la puissance effective PPee plus petite grâce aux consommation interne du moteur (puissance perdue : par frottement, pour l’échange des gaz, pour entrainer les équipements auxiliaires – pompe d’eau, pompe à huile, pompe d’injection, arbre à cames, etc.)
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 71
• Le rapport de les deux puissances PPee et PPii nous donne une image sur degré de perfectionnement de la construction du moteur
• Ce rapport s’appelle produit au niveau du cylindre du moteur rendement mécanique m
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 72
i
em P
P
Pe = 54 kW DIN; 56 kW SAE; 53 kW ISO
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 73
Pression moyenne effective ou travail mécanique spécifique effectif
ppee [MPa; kJ/ℓ]
imS
ee p
niV
Pp
30
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 74
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (admission naturelle) : pe=0,8-1,1 MPa
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (suralimentés) : pe=1,1-1,5 MPa
• Moto à moteurs à deux temps : pe=0,4-0,6 MPa
• Moto à moteurs à quatre temps : pe=0,7-1,0 Mpa
• Moteurs diesels, injection indirecte (admission naturelle) : pe0,8 MPa
• Moteurs diesels, injection indirecte (suralimenté) : pe=1,2-1,4 MPa
• Moteurs diesels, injection directe (admission naturelle) : pe=0,7-0,8 MPa
• Moteurs diesels, injection indirecte (suralimenté) : pe>1,2-1,4 MPa
• Moteurs diesels, injection directe sur paroi : pe=0,7-1,0 MPa
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 75
Couple moteur effectif MMee [Nm]
30n
MMP eee
n
PM e
e 5509
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 76
• La puissance développée par le moteur ne doit pas affecter l’usure du moteur
• On défini la puissance effective continue PPe,conte,cont – la plus grande puissance produite par le moteur en continu sans restrictions de durée garantie par le constructeur en conditions atmosphériques spécifiées, les performances de puissance et l’usure l’usure normale du moteurnormale du moteur n’étant pas affectées
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 77
• La puissance nominale PPe,ne,n est la puissance continue maximum
• Elle se produit à la vitesse de rotation nominale nnnn
• En pratique il y a la nécessité que le moteur fonctionner en régimes de surcharge, mais elle affecte l’usure normale du moteur
• En conséquence, les surcharges sont limitées en temps et intervalle de répétition
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 78
• Les puissances correspondantes à ces régimes de surcharge sont appelées puissances effectives intermittentes puissances effectives intermittentes PPe,ie,i
• Elle se produit à la vitesse de rotation nominale nnnn
• La puissance effective maximum puissance effective maximum PPe,maxe,max est la plus grande valeur de la puissance effective intermittente
• Il est obligatoire indiquer la vitesse de rotation de puissance effective maximum nnPP
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 79
• Le taux de chargement du moteur est la charge du moteur (en régime stabilisé de fonctionnement n=const et la puissance développée par le moteur est identique avec la puissance demandée par l’utilisateur)
• La charge du moteur est appréciée par le coefficient de charge, relatif coefficient de charge, relatif ou le taux taux de charge de charge
• Le taux de charge taux de charge du moteur est noté avec la lettre grecque
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 80
Taux de charge
(Coefficient de charge relatif)
.constncont,e
e
PP
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 81
Charge du moteur
• Pe = 0 = 0 charge vide
• 0 < P0 < Pee < P < Pe,conte,cont 0 < 0 < < 1 charge partielle < 1 charge partielle
• PPee = P = Pe,conte,cont pp = = cc = 1 charge continue = 1 charge continue
• Pe > Pe,cont 1 <i< 1,1 charge intermittente
• Pe = Pe,max│n t = 1,1 pleine charge (charge totale)
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 82
• Notations des charges du moteur :– Aux moteurs diesel de camion, locomotive,
stationnaires, de navires :• 110% – pleine charge (charge totale)• 100% – charge continue
– Aux moteurs de voiture :• 100% – pleine charge (charge totale)• 85% – charge continue
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 83
MOTEUR À MOTEUR À ALLUMAGE ALLUMAGE COMMANDÉCOMMANDÉ
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 84
MOTEUR MOTEUR DIESEL DIESEL
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 85
Réglage de la charge
au moteur à allumage
commandé
Position du papillon des gaz
ChargeCharge
fraîchefraîche
Marcel Ginu POPA 86
Réglage de la charge au moteur
diesel
Machines thermiques
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 87
INDICES ÉCONOMIQUES
ET DE PERFORMANCE
DU MOTEUR
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 88
Indices économiques du
moteur
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 89
• Les indices économiques du moteur sont :
– Le rendement effectif ee
– Le rendement indicatif ii
– La consommation spécifique effective de carburant ccee
– La consommation spécifique indicative de carburant ccii
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 90
• L’efficacité de transformation de la chaleur en travail mécanique utilisable (donc effectif) est appréciée par le rendement rendement
effectif du moteur effectif du moteur ee
• La définition du rendement effectif : le rapport entre l’énergie obtenue (travail mécanique utilisable) et l’énergie consommée pour sa obtention
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 91
PCIC
3600P
kgkJ
PCIhkg
C
hs
3600s
kJP
kgkJ
PCIhkg
C
kWPconsomméeEnergie
obtenueEnergie
cb,h
e
cb,h
e
cb,h
ee
kWh
gP
C1000c
e
cb,he
ee
6
e
cb,he c
constPCIc106,3
PCIP
C1000
10003600
Pouvoir Calorifique Inférieure du carburant
Consommation horaire de carburant
consommation spécifique effective de
carburant
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 92
PCIC3600P
cb,h
ii
kWh
gP
C1000c
i
cb,hi
ii
6
i cconst
PCIc106,3
Rendement indicatif de carburant
consommation spécifique indicative de carburant
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 93
Rendement indicatif et effectif : domaines
• Moteurs à allumage commandé : i=0,28-0,34
• Moteurs à allumage commandé : e=0,25-0,32
• Moteurs diesel stationnaires grands ou de navire : e=0,52-0,57
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 94
Consommation spécifique effective de carburant : domaines
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (admission naturelle) : ce=350-250 g/kWh
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (suralimentés) : ce=380-280 g/kWh
• Moto à moteurs à deux temps : ce=600-400 g/kWh
• Moto à moteurs à quatre temps : ce=350-270 g/kWh
• Moteurs diesels, quatre temps, injection directe : ce=180-210 g/kWh
• Moteurs diesels, quatre temps, injection indirecte : ce=245-260 g/kWh
• Moteurs stationnaires grands ou de navire : ce=150-165 g/kWh
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Indices de performance du
moteur
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 96
Puissance « litrique » PPL L [kW/ℓ]
(puissance spécifique)
t
max,eL V
PP
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 97
Évolution de la puissance litrique VWVW
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 98
MAC – « Turbo »
MACMD – Voitures
MD – Camions
Évolution de la puissance litrique
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 99
Puissance litrique : domaines• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (admission
naturelle) : PL=35-65 kW/ℓ
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps (suralimentés): PL=50-100 kW/ℓ
• Moto à moteurs à deux temps : PL=30-50 kW/ℓ
• Moto à moteurs à quatre temps : PL=30-70 kW/ℓ
• Moteurs diesel, injection directe (admission naturelle) : PL15 kW/ℓ
• Moteurs diesel, injection indirecte (admission naturelle) : PL25 kW/ℓ
• Moteurs diesel, injection directe (suralimenté) : PL=25-90 kW/ℓ
• Moteurs diesel, injection indirecte (suralimenté) : PL=30-40 kW/ℓ
• Moteurs diesel, injection directe sur paroi : PL25 kW/ℓ
• Moteurs diesel stationnaires, injection indirecte (suralimenté) : PL20 kW/ℓ
• Moteurs diesel stationnaires, injection directe (suralimenté) : PL=8-30 kW/ℓ
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 100
Rapidité du moteur wwp,m p,m [m/s]
10001
30nS
w m,p
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 101
Rapidité du moteur wwp,m p,m [m/s]
• moteurs lentes moteurs lentes : wwp,mp,m < 6,5 m/s
• moteurs semimoteurs semi--rapides rapides : wwp,mp,m = 6,5...9,5 m/s
• moteurs rapides moteurs rapides : wwp,mp,m > 9,5 m/s
• moteurs de locomotive moteurs de locomotive : wwp,mp,m = 9...11,5 m/s
• moteurs de voiture moteurs de voiture : wwp,mp,m = 12...17 m/s
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 102
Puissance « spécifique » PPS S
[W/mm2]
m,pem,pemax,e
S wpconstwpDi
PP
1000
4
10002
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 103
Puissance spécifique
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 104
Puissance spécifique
9.nr,199455MTZ:Source
105
Évolution de la puissance litrique (puissance spécifique)
Pu
issa
nce
litr
iqu
e [
kW/ℓ
]
Cylindrée du moteur [ℓ]
Piston en aluminium sans canal de
refroidissement
Piston en aluminium avec canal de refroidissement
Piston en acier
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 106
Masse « spécifique » mmS S [kg/kW]
max,e
secS P
mm
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 107
Évolution de la masse
spécifique Maybach/MTUMaybach/MTU
9.nr),1992(53MTZ:Source
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 108
Masse spécifique : domaines
• Voitures à moteurs à allumage commandé, quatre temps : ms=3,0-1,0 kg/kW
• Moteurs formule 1 : ms=1,0-0,8 kg/kW
• Moto à moteurs à deux temps : ms=5,0-2,5 kg/kW
• Moto à moteurs à quatre temps : ms=4,0-1,0 kg/kW
• Moteurs diesels, quatre temps, suralimenté : ms=3,0-1,0 kg/kW
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 109
Puissance par cylindre PPCYL CYL [kW/cyl]
i
PP max,eCYL
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 110
Évolution PPCYLCYL
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 111
Puissance par cylindre : domaines
• Voitures à moteurs à allumage commandé : PCYL=7-20 kW/cyl
• Moteurs diesel stationnaires ou de navires : PCYL<3000 kW/cyl
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Masse « litrique » mmL L [kg/ℓ]
t
secL V
mm
Marcel Ginu POPA Machines thermiques 113
Couple moteur « spécifique »
MML L [Nm/ℓ]
t
eL V
MM
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Rapport course/alésage
• S/D < 1 : MAC (parfois MD)
• S/D = 1 : MAC (parfois MD)
• S/D > 1 : MD (parfois MAC)
DS
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Domaines du rapport =S/D
• Moteurs industriels petits et de voitures : 0,95...1,2
• Moteurs des camions : 0,90...1,4• Moteurs des embarcations : 0,94...1,15• Moteurs de locomotive : 0,90...1,35• Moteurs de navire et industriels grands a quatre
temps : 1,05...1,2• Moteurs de navire et industriels grands a deux
temps : 2...3