Principe de fonctionnement du moteur

- Principe de la combustion

- Principe du cycle 4 temps

- Aspect thermodynamique

- Comparaison Essence - Gazole

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

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

Essence

Essence

1http://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn1400.html

Apparence: liquide mobile

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

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

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

Gazole

Gazole

1http://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn1400.html

Apparence: liquide mobile

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

Composition typique du gazole

75% dhydrocarbures saturs (principalement paraffines:

isoparaffines et cycloparaffines)

25% dhydrocarbures aromatiques (naphtalnes et

alkylbenznes)

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

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.

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

O se passe la combustion ?

Gazole

Air

Dans un milieu tanche:

- cylindre

- au-dessus de la tte du

piston

Consquences de la combustion

Gazole

Air

Echauffement => Pression

Pression => Pousse du piston

Pousse du piston =>

Rotation du vilebrequin

Piston position dbut de la

course P.M.H

0 = 0 tour

Admission dair frais

Dbut du premier temps

Ouverture

de la soupape

dadmission

Soupape dchappement

ferme.

Admission dair frais

Premier temps

90 = 1/4 de tour

Admission dair frais

Premier temps

Admission dair frais

Premier temps

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

Deuxime temps: la compression

Soupape

dadmission

ferme.

Soupape

dchappement

ferme

Deuxime temps: la compression

Deuxime temps

360 = 1 tour

P.M.H

Fin du deuxime temps

Dbut du troisime temps

Soupape

dadmission

ferme.Soupape

dchappement

ferme

Troisime temps: la combustion -dtente

Troisime temps

Troisime temps

Troisime temps

540 = 1 tour et 1/2

Fin du troisime temps

Dbut du quatrime temps

Soupape

dadmission

ferme.

Soupape

dchappement

ouverte.

Quatrime temps: chappement

Quatrime temps: chappement

Quatrime temps: chappement

720 = 2 tours

Fin de lchappement

Et le cycle continu.

Fin du quatrime temps

Fin du cycle

Animation du cycle 4 temps

Premier temps:

Admission

Deuxime temps:

Compression

Troisime temps:

Combustion Dtente

Quatrime temps:

Echappement

Aspect thermodynamique

Cycle Otto thorique

0 1

0 1

0 1

Q1

Q2

Cycle Otto rel

Diffrences entre le cycle Otto

thorique et rel

A

Cycle idal

Cycle rel

A

AllumageB

B

C

D

Cycle Gazole rel