1. Description d’un moteur thermique

Le moteur est d’abord alternatif à combustion interne, c'est-à-dire que le travail est produit par la combustion du mélange, à l’intérieur d’un cylindre dans lequel se déplace un piston en mouvement alternatif. Les deux limites extrêmes du mouvement sont appelées respectivement point mort haut ou extérieur (PMH ou PME) et point mort bas ou inferieur (PMB ou PMI). Le volume balayé entre ces deux points constitue la cylindrée unitaire, et si d est le diamètre du

cylindre (ou alésage) et C l course du piston, la cylindrée V s’écrit : .

Le rapport volumique de compression est la rapport entre les volume PMB et PMH :

. Sa valeur est déterminante pour les performances du moteur, les valeurs les

plus usuelles sont proches de 10 pour un moteur essence et de 18 à 20 pour un moteur Diésel.

Au point mort haut le volume résiduel est appelé volume mort ; il détermine ce que l’on appelle la chambre de combustion, qui est donc la portion de volume limité par la culasse, le haut de chemise et la partie supérieur du piston.

Le mouvement alternatif du piston est transmis sous forme de rotation à l’arbre moteur, ou encore vilebrequin, par l’intermédiaire du système bielle-manivelle.

Les soupapes permettent d’introduire et d’évacuer les gaz du cylindre. La culasse obture le cylindre et constitue la chambre de combustion. Elle reçoit le dispositif d’allumage des moteurs AC, porte les sièges des soupapes ainsi que les organes de distribution.

La charge du moteur est le rapport du travail fourni par le moteur ç un certain régime sur le travail maximal possible à ce régime.

OPERATIONS ROLE ASSURE PARPréparation du mélange air-essence transformation en mélange gazeux

Le carburateur

Admission dans le cylindre Soupape d’admissionCompression du gaz Le pistonInjection de gasoil sous pression Pompe à injectionInflammation, allumage Etincelle électriqueTransformation du mouvement rectiligne alternatif du piston en mouvement circulaire

L’ensemble piston-bielle-arbre moteur

Uniformisation du mouvement de l’arbre moteur

Le volant calé sur l’arbre moteur

Evacuation des gaz brulés La soupape d’échappementOuvertures et fermetures périodiques des soupapes

Les organes de distribution

Graissage et refroidissement Circuit de circulation d’huile, d’eau ou air

2. Hypothèses de fonctionnement pour les cycles théoriques

Inertie des gaz supposée nulle. Levée instantanée des soupapes d’où équilibre de pression instantanée entre

l’atmosphère et l’intérieur du cylindre. Combustion instantanée du mélange gazeux. Compression et detente adiabatique, c'est-à-dire échange de chaleur entre les gaz et les

parois.

3. Cycles théoriques étudiés

- Beau de Rochas pour les moteurs AC- Diésel pour les moteurs à allumage par compression- Cycle mixte de Sabathé pour les moteurs AC et Diésel- Cycle de Stirling

Cycle théorique du moteur essence de Beau de Rochas ou Otto (1862).La combustion s’effectue à volume constant.Allure du cycle dans le diagramme (P,V) :

Remarque : la pression au point 4, la pression d’échappement, est supérieure à la pression atmosphérique. Le cycle rejette des gaz encore valorisable par une détente.Données : le rapport volumétrique de compression :

Données : le rapport volumique de compression . Le rapport des

pressions dans la combustion :

4. Bilan énergétique

Seule la partie 1-2-3-4 est en vas clos (masse d’air constante)

Travail utile

Chaleur de combustion

Rendement thermique

0 - 1 Admission : aspiration d’air+essence à Patm

1 - 2Compression adiabatique réversible

et

2 - 3Combustion à volume constant

et

3 - 4Détente adiabatique réversible

et

4 – 5

5 - 6

Mise à l’atmosphèreDétente à l’ouverture de la soupape d’échappement

Echappement : évacuation des gaz

5. Schéma de principe