MACHINES THERMIQUES

1. MACHINES THERMIQUES Notions générales sur les moteurs à combustion interne Machines thermiques

2. HISTORIQUE Machines thermiques

3. Dans lemonde • 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) Machines thermiques

4. Dans lemonde • 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% Machines thermiques

5. En ROUMANIE • 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 Machines thermiques

6. En ROUMANIE • « 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 Machines thermiques

7. En ROUMANIE • « 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 Machines thermiques

8. En ROUMANIE • « 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 Machines thermiques

9. En ROUMANIE • 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 Machines thermiques

10. LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Machines thermiques

11. Parties composantes du moteur Machines thermiques

12. Moteurs à quatre temps Machines thermiques

13. 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 « temps » du moteur 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 Machines thermiques

15. Moteur à deux temps 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 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 : Machines thermiques

18. REALISATION DU MELANGEET SON ALLUMAGE Machines thermiques

19. Réalisation du mélange 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 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 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 Machines thermiques

23. Qualité du mélange Machines thermiques

24. La qualité du mélange est appréciée par des critères qui exprime la proportion entre le combustible et l’air • Le dosage– d est le rapport entre la quantité de combustible et la quantité d’air du mélange, les deux quantités étant exprimées en unités de masse Machines thermiques

25. DOSAGEd 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 est : 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 ds est : Machines thermiques

28. La richesse ou la pauvreté d’un mélange se réfère toujours au carburant • Donc : • Mélange pauvre : • Mélange théorique (stœchiométrique) : • Mélange riche : Machines thermiques

29. Le coefficient de dosage d’ou rapport air-combustibleA/C est l’inverse dudosage Machines thermiques

30. 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 d ni le rapport A/Cn’exprime pas directement la qualité du mélange (il faut mémoriser les quantité théorique d’air As des différents carburants pour apprécier la qualité du mélange) Machines thermiques

31. Machines thermiques

32. On introduit un nouveau critère pour apprécier directement la qualité du mélange : • le COEFFICIENT D’EXCES D’AIRl Machines thermiques

33. Pour 1 kg de carburant l’air nécessaire pour sa combustion théorique ou stœchiométrique est As • En conséquence, le coefficient d’exces d’air l sera : Machines thermiques

34. Mélange pauvre : • Mélange théorique (stœchiométrique) : • Mélange riche : Machines thermiques

35. Valeurs pour l Machines thermiques

36. Certains constructeurs utilisent le terme « richesse » pour apprécier la qualité du mélange air-carburant • La richesse – notée ici d et le rapport entre le dosage d et le dosage théorique ou stœchiométrique ds : Machines thermiques

37. Ainsi, pour un mélange air-essence avec le dosage d =1/10 et le dosage théorique ou stœchiométrique ds =1/14,5 , la richesse est d = 145 % • Donc 45% plus riche que le dosage stœchiométrique Machines thermiques

38. Supposant 1 kg de carburant comme référence on peut établir une relation de liaison entre la richessed et le coefficient d’excès d’air l : Machines thermiques

39. ou une relation de liaison entre le dosage d , le rapport air-carburant A/C et le coefficient d’excès d’air l : Machines thermiques

40. Allumage du mélange Machines thermiques

41. 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 » Machines thermiques

42. ALLUMAGE COMMANDÉ MOTEUR À ALLUMAGE COMMANDÉ (MAC) MOTEUR ÀESSENCE; MOTEUR OTTO 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 » Machines thermiques

44. AUTOALLUMAGE du mélange air-gazole CONDITIONS : Pression élevée et Température élevée dans le cylindre au moment d’injection de gazole MOTEUR À ALLUMAGE PAR COMPRESSION MOTEUR DIESEL (MD) Machines thermiques

45. PARAMETRES CONSTRUCTIFSET FONCTIONNELS Machines thermiques

46. Paramètres constructifs Machines thermiques

47. Les paramètres constructifscaractérisent la construction du moteur • Ces paramètres restent inchangés, pour un moteur déjà construit pendant toute sa duré de vie • Ils sont : Machines thermiques

48. Alésage D, en mm (le diamètre nominal du cylindre) • Course de piston S, en mm (le chemin parcouru par le piston entre les deux points morts PMH et PMB) Machines thermiques

49. 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 Machines thermiques