Soutenance mémoire
APERÇU GLOBAL
Historique
Le célèbre inventeur Allemand Rodolphe Diesel est né le 18 mars 1858 à Paris, rue Notre Dame de Nazareth dans le troisième Arrondissement où il exerça la plus grande partie de son activité d’ingénieur. En 1892, il déposa à Berlin un premier brevet décrivant un moteur fonctionnant par injection pneumatique de charbon pulvérisé. Ce n’est qu’en 1897 que Diesel fabrique son premier moteur. Ce premier moteur est un moteur monocylindre à injection, il a une puissance de 20 [Ch], il tourne 172 [tr/mn] et avait un poids de 5000 [kg], un alésage de 250 [mm], une course de 400 [mm], et une consommation spécifique de 275 [g/Ch/h]. Le rendement thermique était de 26,2 [%].
Rudolf Diesel disparaît dans des circonstances mystérieuses à bord du paquebot à vapeur allemand Dresden dans la nuit du 29 septembre 1913.
Description du moteur diesel
Définition
Le moteur diesel est un moteur thermique, à combustion interne c’est-à-dire la source d’énergie a lieu à l’intérieur du cylindre. Il fonctionne au gasoil, injecté dans la chambre de combustion et s’enflamme sous l’effet de la chaleur produite par la composition avec l’air comprimé à la fin de compression. C’est donc un moteur à allumage par compression, dont l’alimentation se fait par pompe injection.
Les différents organes du moteur
Les organes constitutifs d’un moteur sont divisés en deux catégories :
– Organes fixes
– Organes mobiles .
a) Organes fixes
Ce sont le carter d’huile, le cylindre, la culasse, le bloc moteur.
❖ Bloc moteur ou bloc cylindre
Le bloc-moteur ou carter-cylindres est la partie la plus massive, il contient les cylindres et reçoit l’ensemble des organes du moteur : équipement d’injection, vilebrequin, distribution, auxiliaires électriques,… Le bloc moteur doit être étanche et robuste afin de résister aux pressions élevées qui règnent dans les cylindres pendant la combustion.
❖ Joint de culasse
Le joint de culasse assure l’étanchéité entre la culasse et le bloc cylindre. Il comporte des ouvertures à l’endroit de chaque cylindre, des orifices pour le passage des goujons de fixation de la culasse et pour le système de commande et des soupapes et la circulation du liquide de refroidissement. L’étanchéité du gaz est alors assurée par un bossage sur la chemise qui s’incruste dans le joint lors du serrage de la culasse. L’étanchéité à l’huile et au liquide de refroidissement est assurée par des joints en silicone résistants aux hautes températures.
❖ La culasse
Disposé à l’extrémité supérieure du cylindre, elle ferme le cylindre et fait partie des éléments constitutifs de la chambre à combustion. Son rôle est de comporter les éléments de distribution et les injecteurs. Elle assure aussi l’acheminement et l’évacuation des gaz (air frais, gaz brûlés). Très fortement sollicitée du point de vue thermique, des chambres d’eau sont nécessaires pour son refroidissement.
❖ Le carter d’huile
Le carter d’huile est réalisé soit en tôle emboutie, soit ou coulé en alliage léger. Il est positionné sous le bloc moteur et constitue la réserve d’huile du circuit de graissage, et sert de couvercle qui ferme les différentes faces du moteur.
b) Organes mobiles
La transmission du couple moteur est assurée par un système dynamique comportant trois éléments principaux : le piston, la bielle et le vilebrequin.
❖ Le piston
Le piston est une pièce mobile, il coulisse dans le cylindre selon un mouvement rectiligne de va et-vient, avec la culasse, il délimite l’enceinte où se produit la combustion, communément appelée la chambre de combustion. Le piston est un élément essentiel dans la chaîne motrice, sa fonction consiste à transformer la pression qui s’exerce sur son sommet lors de la combustion en effort sur la bielle. Des gorges dans lesquelles se logent les segments (trois à cinq) sont usinées autour du piston afin d’assurer l’étanchéité entre la chambre de combustion et le carter. La tête du piston peut être plate ou présenter un relief (généralement concave appelé le bol). Ce relief contribue à la turbulence dans le cylindre au moment de l’injection, favorisant ainsi le mélange air-carburant préalable à la combustion.
❖ Bielle
Elle transmet le mouvement rectiligne alternatif du piston au vilebrequin. La bielle doit pouvoir résister à des efforts de compression très élevés. Elle se compose :
● d’un pied qui s’articule sur l’axe du piston,
● d’un corps percé longitudinalement pour le passage de l’huile,
● d’une tête de bielle, en deux parties, qui s’articule sur le vilebrequin . Elle porte aussi des demi-coussinets antifriction.
❖ Vilebrequin
Le vilebrequin est la manivelle qui reçoit la poussée de la bielle et fournit un mouvement rotatif à partir du mouvement alternatif du piston. La force exercée par la bielle applique au vilebrequin un couple qui se retrouve au bout de celui-ci sous forme de couple moteur. A l’une des extrémités du vilebrequin, le couple moteur est utilisé pour entrainer le véhicule, un démarreur, etc. A l’autre extrémité, une fraction du couple disponible permet d’entrainer les auxiliaires du couple : la distribution (arbre à cames, soupape, etc.), le générateur électrique (dynamo ou alternateur), le compresseur de climatisation, etc.
❖ Volant moteur
Le volant moteur est un disque fixé sur l’extrémité du vilebrequin afin de réaliser l’équilibrage de la rotation du vilebrequin. Grace à son inertie, il régularise la vitesse de rotation du moteur.
ETUDE DES CAS
Selon le mode d’injection du combustible, on classe les moteurs diesel en deux catégories :
– Moteur à injection directe
– Moteur à injection indirecte .
Moteurs à injection directe
Sur ce type de moteur, l’injecteur, muni de plusieurs orifices de giclage, débouche directement dans la chambre de combustion. Le piston peut être plat ou comporter une cavité selon que l’on désire donner au mélange un mouvement de turbulence. La turbulence de l’air comprimé mais aussi du gazole injecté favorise alors la combustion du gazole. Le rapport volumétrique est très élevé ainsi que la pression d’injection. La combustion instantanée du mélange gazole /air engendre une pression maximale élevée. Il en résulte un fonctionnement brutal. En contrepartie, la consommation spécifique est faible et démarrage de ce type de moteur ne nécessite aucun système auxiliaire d’aide au démarrage.
Moteurs à injection indirecte
Afin de remédier aux défauts du moteur diesel liés à l’injection directe à savoir : brutalité, cognement, manque de souplesse. Les constructeurs ont été amenés à concevoir in moteur à injection indirecte. L’injecteur débouche alors dans une préchambre dont le volume représente une partie de la chambre de combustion. Cette disposition permet d’employer un rapport volumétrique moins élève ainsi qu’une pression d’injection plus faible. Le moteur est beaucoup plus souple qu’un moteur à injection directe. Les cognements sont atténués ce qui rend son utilisation plus agréable. Ses seuls défauts : une consommation légèrement plus élevée que celle d’un moteur à injection directe, et la nécessité d’utiliser des bougies de préchauffage lors du démarrage du moteur car le rapport volumétrique employé ne permet pas l’auto inflammation du gazole lorsque le moteur est froid.
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie. I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre. I : INTRODUCTION AU MOTEUR DIESEL
I.1 APERÇU GLOBAL
I.1.1 Historique
I.1.2 Description du moteur diesel
I.1.2 .1 Définition
I.1.2 .2 Les différents organes du moteur
I.2 ETUDE DES CAS
I.2.1 Moteurs à injection directe
I.2.1 Moteurs à injection indirecte
I.3 PRINCIPE DU CYCLE DE FONCTIONNEMENT
I.3.1 cycle diesel
I.3.2 Cycle théorique pour moteur diesel
I.3.3 Cycle mixte diesel
I.3.4 Cycle mixte diesel théorique
I.4 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU DIESEL
I.4.1 Avantages
I.4.2 Inconvénients
I.5 SYSTEMES DE REFROIDISSEMENT
I.5.1 Rôle
I.5.2 Types de refroidissement
Chapitre. II : POINT SUR LES BIOCARBURANTS
II.1 GENERALITES
II.2 CLASSIFICATION DES BIOCARBURANTS
II.2.1 Les alcools
II.2.2 L’huile végétale
II.2.3 Le biodiesel
II.3 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES BIOCARBURANTS
II.3.1 Avantages
II.3.2 Inconvénients
Chapitre. III : ETUDE DE L’HUILE D’ARACHIDE
III.1 GENERALITES
III.2 METHODE D’EXTRACTION
III.2.1 Transformation des graines en huile
III.2.2 Le raffinage de l’huile d’arachide
III.3 ANALYSE CHROMATOGRAPHIQUE ET COMPOSITION EN ACIDE GRAS DE L’HUILE
III.4 LES DIFFERENTES PROPRIETES CARBURANT DE L’HUILE
III.5 COMPARAISON DES PROPRIRTES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’HUILE D’ARACHIDE AVEC D’AUTRES HUILE VEGETALES PURES ET LE GAZOLE
Partie. II : ETUDE EXPERIMENTALE
Chapitre. I : CARACTERISTIQUES DU MOTEUR D’ESSAI
I.1 DESIGNATION DU MOTEUR
I.2 CARACTERISTIQUES DU MOTEUR
I.3 LES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU MOTEUR ALIMENTE AU GAZOLE
I.4 PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU MOTEUR ALIMENTE A L’HUILE D’ARACHIDE BRUTE
I.4.1 Hypothèses
I.4.2 Rapport Stœchiométrique de l’huile d’arachide carburant
I.4.3 Les paramètres thermodynamiques
Chapitre. II : COMPARAISON DES EFFETS DEVELOPPES PAR L’HUILE D’ARACHIDE
ET LE GAZOLE SUR LE CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT
II.1 RESULTAS DES ESSAIS
II.1.1 Au niveau de la culasse
II.1.2 Au niveau du pot d’échappement
II.2 TRANSFERTS THERMIQUES DANS LE CYLINDRE
II.2.1 Flux thermique dans le cylindre
II.2.2 Etude thermique des ailettes du cylindre
II.2.2.1 Quantité de chaleur transmise par l’ailette
II.2.2 .2Variation de la température de l’ailette en phase de combustion
II.3 INTERPRETATION DES RESULTATS OBTENUS
II.4 DISCUSSIONS ET SOLUTIONS
II.4.1 Pour la culasse
II.4.2 Pour le pot d’échappement
II.4.3 Pour les ailettes du cylindre
Partie. III : ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ET SOCIO-ECONOMIQUES
Chapitre. I : IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
I.1 DEFINITION
I.2 INTRODUCTION
I.3 IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
Chapitre. II : IMPACTS SOCIO-ECONOMIQUES
II.1 LES IMPACTS POSITIFS SUR LE PLAN SOCIO-ECONOMIQUE
II.2 LES IMPACTS NEGATIFS SUR LE PLAN SOCIO-ECONOMIQUE
II.3 MESURES D’ATTENUATION DES EFFETS NEFASTES
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
