Moteur à explosion et moteur à combustion

HISTORIQUE DU MOTEUR THERMIQUE

                 En 1860, l’ingénieur belge naturalisé français Etienne Lenoir, réalise le premier moteur à deux temps, moteur fixe qui fonctionne au gaz d’éclairage (ou par dilatation des gaz) sans compression avant l’allumage. La date de 1862, l’ingénieur français Beau de Rochas eut l’idée de remplacer le charbon par le gaz directement utilisable dans le cylindre. Il arriva à l’idée du cycle à quatre temps du moteur à explosion. En 1875, l’ingénieur allemand Otto mit au point le premier moteur à explosion à quatre temps par l’expérimentation. Mais, en 1887, Fernand Forest améliora le moteur Otto. Le moteur à gaz à quatre temps d’Otto et Lancen (Kôln-Deutz) apparut à la date de 1876. En 1880, Clerk construit le premier moteur à deux temps avec pompe séparée et compression. Fernand Forest construit de même un moteur vertical sans soupapes refroidi par air pour la date de 1881. De son coté, Daimler, après avoir travaillé en association avec Otto, construit un moteur monocylindre verticale à carburateur avec allumage à tube incandescent tournant à plus grand régime de vitesse de rotation. En 1885, Fernand Forest réalise encore d’un moteur à deux pistons opposés verticaux et un carburateur à flotteur et gicleur. Il construit en 1881, un moteur à quatre cylindres, à soupapes commandées. L’apparition du moteur à deux temps à pistons plats avec un balayage spécial des gaz connut pour la date de 1938. Le moteur à piston rotatif apparut pour la date de 1957.En 1893, le premier moteur qui porte le nom d’un ingénieur allemand, Rudolf Diesel fut construit et essayé. Il fut remplacé, en 1897 un moteur fonctionnant par injection pneumatique de charbon pulvérisé, par un système alimenté en pétrole brut et offrant déjà un rendement satisfaisant (247g.(ch.h)-1). Avec une cylindrée de 19,6l, le premier moteur Diesel Développait d’une puissance de 14,7kW à 172tr.min-1.

COURBE DE LA PUISSANCE EFFECTIVE

               Les courbes de puissance effective des deux moteurs de même puissance effective maximale auront l’allure donnée par la figure de l’annexe 2. On voit que la courbe moins arrondie de la puissance effective Pe du moteur Diesel est plus ascendante et pointue que celle du moteur à essence. La puissance effective du moteur Diesel croît rapidement entre les régimes 1.000tr.min-1 et 2.350tr.min-1. Tandis que celle du moteur à essence augment lentement entre les régimes 1.000tr.min-1 et 5.400tr.min-1.Au régime de 500tr.min-1, la puissance effective est égale à 5,53kW pour le moteur à essence. Mais, la puissance effective est de 10kW au régime de 500tr.min-1 pour le moteur Diesel. On constate que pour un régime de 1.500tr.min-1, ce moteur Diesel dispose d’une puissance effective égale à 38,2kW, par contre pour ce moteur à essence il faut être à un régime de 3.000tr.min-1 pour obtenir cette puissance. Ainsi, la puissance effective Pe maximale 55,1kW est atteinte au régime de 2.350tr.min-1 pour le moteur Diesel, mais elle est au régime de 5.400tr.min-1 pour le moteur à essence. Au régime 2.350tr.min-1, la valeur de la puissance effective du moteur à essence est égale à 29,87kW qui est inférieure à la valeur de 55,1kW de la puissance effective maximale du moteur Diesel. Il résulte réellement selon les courbes obtenues, que ce moteur à essence est un moteur de type « plat » dont on tire une puissance effective maximale importante 55,1kW avec un faible couple de 97,44Nm au régime de grande valeur de 5.400 tr.min-1. Ce moteur Diesel est au contraire d’après sa courbe représentative de la puissance effective Pe, un moteur de type « poussé », dans lequel il bénéficie d’une puissance effective élevée 55,1kW que grâce à son couple élevé de valeur 223,9Nm au bas régime de 2.350tr.min-1.

COURBE DE CONSOMMATION SPECIFIQUE

                  Les courbes de consommation spécifique CS des deux moteurs sont représentées sur une même figure de l’annexe 2. La courbe de la consommation spécifique CS du moteur à essence est moins incurvée vers le haut en fonction du régime d’utilisation par rapport à la courbe plus incurvée vers le haut de la consommation spécifique du Diesel. Elle est due par un débit très agréable de la pompe d’injection au Diesel, et un débit médiocre du carburateur pour le moteur à essence pendant chacun de régime d’utilisation. Le régime d’utilisation de cette consommation spécifique peut atteindre une grande valeur. Pour le régime 500tr.min-1, la valeur 217,2g.(kW.h)-1 pour le moteur Diesel est moins importante par rapport à celle du moteur à essence de valeur 306,97g.(kW.h)-1. La valeur minimale 244,6g.(kW.h)-1 n’est pas atteinte au régime 2.500tr.min-1 qui correspond à l’obtention du couple maximal du moteur à essence. Cette valeur minimale pour le moteur à essence est atteinte seulement au régime 3.500tr.min-1. Au contraire, pour le moteur Diesel, la valeur minimale CS=184,65g.(kW.h)-1 est obtenue au même régime 1.500tr.min-1 correspondant à l’obtention du couple maximal. Tandis que la consommation spécifique du moteur à essence possède une valeur 271,06g.(kW.h)-1 à ce régime.

CONCLUSION

On peut tirer lors de cette comparaison les conclusions suivantes :
ƒ Le couple d’un moteur est fonction normalement de sa cylindrée, la bonne conservation du couple en fonction de la vitesse de rotation dépend de la réalisation soignée du moteur ;
ƒ La puissance maximale identique est atteinte au régime inférieur pour le moteur Diesel par rapport au régime du moteur à essence ;
ƒ Un moteur de faible cylindrée bien étudié permet de disposer au régime maximum d’une puissance relativement très intéressante en raison de son faible encombrement et de rendement ;
ƒ Pour le moteur à essence, sa consommation spécifique minimale et son couple maximal ne sont pas atteints avec un même régime. Sa consommation spécifique minimale est obtenue avec le régime de rotation 3.500tr.min-1 et son couple maximal est au régime de rotation 2.500tr.min-1. mais, la consommation spécifique minimale et le couple maximal sont atteints au même régime de rotation 1.500tr.min-1 pour le Diesel ; Pour ces deux moteurs, leur consommation spécifique minimale et leur couple maximal ne sont pas obtenus sur chacun de régime de rotation qui engendre la puissance effective maximale. En particulier, ces deux moteurs ayant une puissance effective maximum identique peuvent avoir des possibilités d’utilisation différentes en raison de leur couple différent.On établit au tableau récapitulatif suivant la comparaison faite en ce qui concerne les courbes caractéristiques.

Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES ABBREVIATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
INTRODUCTION
PARTIE I: GENERALITES SUR LE MOTEUR THERMIQUE
CHAP I: HISTORIQUE ET CLASSIFICATION DU MOTEUR THERMIQUE
I.1. HISTORIQUE DU MOTEUR THERMIQUE
I.2. CLASSIFICATION D’UN MOTEUR THERMIQUE
PARTIE II: CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU MOTEUR A ESSENCE
CHAP II: CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DU MOTEUR A ESSENCE CALCUL DES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES ET LE TRACE DU DIAGRAMME DU CYCLE MOTEUR
II.1. DONNEES SUR LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DU MOTEUR
II.2. CALCUL DES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU CYCLE MOTEUR
a. 1er temps : Admission
b. 2e temps : Compression
c. 3e temps : Explosion-Détente
d. 4e temps : Echappement
II.3. DIAGRAMME DU CYCLE PROPRE DU MOTEUR A ESSENCE
CHAP III: PRESSIONS- PUISSANCES- COUPLES – RENDEMENTS – CONSOMMATIONS DU MOTEUR A ESSENCE
III.1. PRESSIONS
III.1.1. CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE INDIQUEE DU CYCLE THEORIQUE
III.1.2. CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE INDIQUEE
III.2. PUISSANCES
III.2.1. ENUMERATION DE LA PUISSANCE EFFECTIVE
III.2.2. CALCUL DE LA PUISSANCE INDIQUEE
III.2.3. CALCUL DE LA PUISSANCE MECANIQUE
III.2.4. DIAGRAMME DE LA PUISSANCE EFFECTIVE
III.3. COUPLES
III.3.1. COUPLE NOMINAL DU MOTEUR
III.3.2. COUPLE MOTEUR
III.3.3. DIAGRAMME DU COUPLE
III.4. RENDEMENTS
III.4.1. CALCUL DE RENDEMENT THERMIQUE THEORIQUE
III.4.2. CALCUL DE RENDEMENT THERMIQUE INDIQUE
III.4.3. CALCUL DE RENDEMENT MECANIQUE
III.4.4. CALCUL DE RENDEMENT EFFECTIF
III.5. CONSOMMATIONS
III.5.1. CALCUL DE LA CONSOMMATION SPECIFIQUE EFFECTIVE
III.5.2. CALCUL DE LA CONSOMMATION SPECIFIQUE INDIQUEE
III.5.3. COURBE DE LA CONSOMMATION SPECIFIQUE
CHAP IV: TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION DU MOTEUR A ESSENCE
IV.1. CULASSE
IV.2. BLOC-CYLINDRE
IV.3. PISTON
IV.4. BIELLES ET VILEBREQUIN
IV.4.1. TYPE DE BIELLE DU MOTEUR A ESSENCE
IV.4.2. TYPE DU VILEBREQUIN DU MOTEUR A ESSENCE
IV.5. SYSTEME DE DISTRIBUTION
IV.6. SYSTEME DE CARBURATION
IV.7. SYSTEME D’ALLUMAGE
IV.8. SYSTEME DE REFROIDISSEMENT
PARTIE III: CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU MOTEUR DIESEL
CHAP V: CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DU MOTEUR DIESEL. CALCUL DES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES ET LE TRACE DE DIAGRAMME DU CYCLE MOTEUR
V.1. DONNEES SUR LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DU MOTEUR
V.2. CALCULDES PARAMETRES THERMODYNAMIQUE DU CYCLE MOTEUR
a. 1er temps : Admission ou aspiration
b. 2e temps : Compression
c. 3e temps : Injection- Combustion- Détente
d. 4e temps : Echappement
V.3. COURBE DU CYCLE REEL DU MOTEUR DIESEL
CHAP VI: PRESSIONS- PUISSANCES- COUPLES- RENDEMENTS- CONSOMMATIONS DU MOTEUR DIESEL
VI.1. PRESSIONS
VI.1.1. CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE INDIQUEE DU CYCLE THEORIQUE DU MOTEUR
VI.1.2. CALCUL DE LA PRESSION MOYENNE INDIQUEE
VI.2. PUISSANCES
VI.2.1. ENUMERATION DE LA PUISSANCE EFFECTIVE
VI.2.2. CALCUL DE LA PUISSANCE INDIQUEE
VI.2.3. CALCUL DE LA PUISSANCE MECANIQUE
VI.2.4. COURBE DE LA PUISSANCE EFFECTIVE
VI.3. COUPLES
VI.3.1. CALCUL DU COUPLE NOMINAL DU MOTEUR
VI.3.2. CALCUL DU COUPLE MOTEUR
VI.3.3. COURBE DU COUPLE MOTEUR
VI.4. RENDEMENT
VI.4.1. CALCUL DU RENDEMENT THERMIQUE THEORIQUE
VI.4.2. CALCUL DU RENDEMENT THERMIQUE INDIQUE
VI.4.3. CALCUL DU RENDEMENT MECANIQUE
VI.4.4. CALCUL DU RENDEMENT EFFECTIF
VI.5. CONSOMMATIONS
VI.5.1. CALCUL DE LA CONSOMMATION SPECIFIQUE EFFECTIVE
VI.5.2. CALCUL DE LA CONSOMMATION SPECIFIQUE INDIQUEE
VI.5.3. COURBE DE CONSOMMATION SPECIFIQUE
CHAP VII: TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION DU MOTEUR DIESEL
VII.1. LA CULASSE
VII.2. LE BATI-CYLINDRE
VII.3. PISTON
VII.4. VILBREQUIN ET BIELLE
VII.4.1. VILEBREQUIN DU MOTEUR
VII.4.2. BIELLE DU MOTEUR
VII.5. SYSTEME DE DISTRIBUTION
VII.6. SYSTEME D’INJECTION
VII.7. SYSTEME DE REFROIDISSEMENT
PARTIE IV: COMPARAISON DU MOTEUR A ESSENCE AVEC LE MOTEUR DIESEL
CHAP VIII: ETUDE COMPARATIVE AU NIVEAU DES CYCLES REELS
VIII.1. COMPARAISON AUX DIFFERENTES ETAPES DU CYCLE DES DUEX MOTEURS
a. 1er temps
b. 2e temps
c. 3e temps
d. 4e temps
CHAP VIII: ETUDE COMPARATIVE AU NIVEAU DES COURBES CARACTERISTIQUES DES DEUX MOTEURS
VIII.1. COURBE DE LA PUISSANCE EFFECTIVE
VIII.2. COURBE DU COUPLE MOTEUR
VIII.3. COURBE DE CONSOMMATION SPECIFIQUE
VIII.4. CONCLUSION
CHAP IX: ASPECTS TECHNOLOGIQUES DU MOTEUR A ESSENCE COMPARES A CEUX DU MOTEUR DIESEL
IX.1. LA PARTIE FIXE DES DEUX MOTEURS
IX.1.1. CULASSE
IX.1.2. BLOC-CYLINDRE
IX.2. LA PARTIE MOBILE
IX.2.1. LE PISTON
IX.2.2. LA BIELLE
IX.2.3. LE VILEBREQUIN
IX.3. LES ORGANES AUXILIAIRES DES DEUX MOTEURS
IX.3.1. LE SYSTEME DE DISTRIBUTION
IX.3.2. LE SYSTEME D’ALIMENTATION EN CARBURANT
IX.3.3. SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DU MOTEUR
PARTIE V: ETUDE ECONOMIQUE DES DEUX MOTEURS. LES REJETS POLLUANTS DU MOTEUR THERMIQUE RELATIFS A L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
CHAP X: ETUDE DE PERFORMANCE-PRIX
X.1. RAPPORT DE PUISSANCE-PRIX
X.2. RAPPORT DE CONSOMMATION SPECIFIQUE-PRIX
CHAP XI: IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET PROTECTIONS ENVIRONNEMENTALES RELATIFS AUX MOTEURS THERMIQUES
XI.1. LES CAUSE ET LES CONSEQUENCES DE LA POLLUTION
XI.1.1. LES MOTEURS A ESSENCE
XI.1.2. LE MOTEUR DIESEL
XI.2. LES EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUES DU MOTEUR REDUISANT LA POLLUTION
XI.2.1. LE MOTEUR A ESSENCE
XI.2.2. LE MOTEUR DIESEL
XI.3. CONCLUSION
CHAP XII: ORGANIGRAMME DE CALCUL D’UN RENDEMENT DU MOTEUR
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

Télécharger le rapport complet