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
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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
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détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas
Détente
Le cycle théorique
3ème temps
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détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas
Fin de détente
Le cycle théorique
3ème temps
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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
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Détente isochore : ouverture de la soupape d'échappement
Échappement des gaz brûlés
Le cycle théorique
4ème temps
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Échappement des gaz brûlés
Le cycle théorique
4ème temps
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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
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Admission des gaz
1er temps
Le cycle pratique
Copyright© 2001 Matthieu MORICE
Fin de l’admission des gaz
1er temps
Le cycle pratique
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Début de la phase de compression
2ème temps
Le cycle pratique
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Admission des gaz
2ème temps
Le cycle pratique
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Explosion des gaz
2ème temps
Le cycle pratique
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Détente
3ème temps
Le cycle pratique
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Détente
3ème temps
Le cycle pratique
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Fin de détente
3ème temps
Le cycle pratique
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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
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Échappement des gaz brûlés
4ème temps
Le cycle pratique
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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