Licence ERDD

Module Électronique Automobile

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Moteur thermique

� Les moteurs thermiques utilisés en automobile sont des moteurs à combustion interne.

� On trouve deux types de moteur:� Moteur à allumage commandé (essence, alcool,

GPL)

� Moteur diesel

� L'énergie potentielle stockée dans le carburant est transformée en mouvement linéaire d'un piston grâce à la combustion d'un mélange air carburant.

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Moteur à allumage commandé

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Historique

• Mis au point en 1864 par NiKolaus Otto selon la théorie d'Alphonse Beau de Rochas de 1862

• La puissance du moteur était alors modulé par la variation de l'avance à l'allumage

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Composants de base

(a) Chambre de combustion

(b) Piston

(c) Segments

(d) Culasse

(e) Bielle

(f) Vilebrequin

(g) Arbre à cames

(h) Soupapes

(i) bougie

a

b

cd

e f

g

h i

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Fonctionnement

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Moteur à allumage commandé

• Moteur à quatre temps: phase 1

Admission d'un mélange air et de carburant vaporisé, présent dans le conduit d'admission, mélange préparé par divers composants (carburateur ou système d'injection indirecte) : ouverture de la soupape d'admission et descente du piston, ce dernier aspire ainsi ce mélange dans le cylindre à une pression de -0,1 à -0 3 bar ;

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Moteur à allumage commandé

• Moteur à quatre temps: phase 2

Compression du mélange : fermeture de la soupape d'admission, puis remontée du piston qui comprime le mélange jusqu'à 30 bars et 400 à 500 °C dans la chambre de combustion;

Le taux de compression est de l'ordre de 1:8

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Moteur à allumage commandé

• Moteur à quatre temps: phase 3

Combustion (détente aux environs du point mort haut) : moment auquel le piston atteint son point culminant et auquel la compression est au maximum ; la bougie d'allumage, connectée à un générateur d'électricité haute tension, produit une étincelle ; la combustion rapide qui s' ensuit constitue le temps moteur ; les gaz chauds à une pression de 40 à 60 bars repoussent le piston, initiant le mouvement ;

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Moteur à allumage commandé

• Moteur à quatre temps: phase 4

Échappement des gaz brûlés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.

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Admission air/essence: carburateur

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Admission air/essence: carburateur

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Allumage

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Étude thermodynamique

Le cycle théorique Le cycle pratique

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Architecture

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Montage

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Fonctionnement

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Moteur diesel

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Historique

• Mis au point entre 1893 et 1897 par l'ingénieur allemand Rudolf Diesel.

• Conçu au départ pour fonctionner au charbon pulvérisé, les problèmes d'usure dus aux résidus ont amené Rudolf Diesel à passer aux carburants liquides (fioul, huiles végétales).

• Le français Lucien-Eugène Inchauspé en fit un moteur performant en inventant la pompe àinjection.

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Composants de base

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Fonctionnement

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Moteur diesel

• Moteur à quatre temps: phase 1

Admission d'air sans restriction. Il n'y a pas de papillon (throttle) qui limite l'arrivée d'air qui de plus peut être « turbochargée ».

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Moteur diesel

• Moteur à quatre temps: phase 2

Compression d'air : fermeture de la soupape d'admission, puis remontée du piston qui comprime l'air jusqu'à 35 bars et 700 à 1500 °C dans la chambre de combustion ;

Le taux de compression est de l'ordre de 1:20

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Moteur diesel

• Moteur à quatre temps: phase 3

Combustion (détente aux environs du point mort haut) : moment auquel le piston atteint son point culminant et auquel la compression est au maximum ; L'ouverture de l'injecteur pulvérise le carburant qui s'enflamme presque instantanément ;

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Moteur diesel

• Moteur à quatre temps: phase 4

Échappement des gaz brûlés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.

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Rendement

• Le rendement d’un moteur à explosion est le ratio de la puissance mécanique (couple * vitesse) restituée par rapport à la puissance thermique fournie par le carburant.

• Actuellement, à leurs meilleurs points de rendement, c’est àdire papillon grand ouvert et à une vitesse de rotation d’environ les 2/3 de leur vitesse maximum, les meilleurs moteurs de série pour usage automobile ont un rendement de :

35% pour un moteur à essence à allumage commandé

45% pour un moteur diesel