moteurs_thermiques alternatifs

7/28/2019 moteurs_thermiques alternatifs

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MOTEURS THERMIQUES ALTERNATIFS


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RAPPEL : Moteurs = Gnrateurs dnergie mcanique

ENTREE du systme : 1 source nergtique

Energie

thermique

Energielectrique

Energiehydraulique

Energie pneumatique

Conversionen nergiemcanique

Moteur linaire

Force xdplacement

CoupleMoteur rotatif

Systme moteur

SORTIE 1 travail mcanique (Emc) Force ou Couple


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SOURCE ENERGETIQUE

HYDRAULIQUE ELECTRIQUE THERMIQUE PNEUMATIQUE

Moteur

linaire

Moteur

rotatif

Moteur

linaire

Moteur

rotatif

Moteur

(linaire)

Moteur

rotatif

Moteur

linaire

Moteur

rotatif

Combustioninterne

Combustionexterne

Machines vapeur ;

Moteur stirling

Machinesynchrone

Machineasynchrone

Alternatifs- Moteurs pistons

Cadre de la prsentation : moteurs thermiques alternatifs ou combustioninterne

Turboracteurs ;

Turbines gaz

Flux continu (turbomachines)


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Gamme :

>2000T

> 20m>30000

75000> 2 m3> 1 m 27Max

14 g 4 cm 600,020,16

cm3

6 mm1Min

MasseLong.N[rpm]

Peff[kW]

Cyl.Unit.

AlsageNb. Cyl.

Application : Transport- Vhicules 2 roues, automobiles, routier, transport maritime, aronautique

Production dnergie- Gnratrices, groupes de cognration (chaleur-force)

Machines- Machines de chantier, machines agricoles

Autres- Modlisme,


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Application : exemple

Micro moteur thermique


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Moteur Pratt & Whitney(18 cylindres, 45.9 L, 2500 cv)


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Moteur DUCATI996R(2 cylindres, 996 cm3, 123 cv)


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BMW 3l bi-Turbo (135i, 335i, X6)BMW 3l bi-Turbo (135i, 335i, X6)

BMW 3l bi-Turbo (135i, 335i, X6)


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Moteur LMBD9408

(V8, 16L, 440 kW @ 2100 1/min)


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Moteur SULZER-WARTSILA(12 cylindres, 2-Temps, 21845L, 89640 cv en continu)


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Description des composants

Carter cylindre (bloc moteur)Relie lensemble des composants !Fixation des organes auxiliaires

Fixation de la bote vitesseFixation des supports moteurs


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Cylindre (ft)Rle : Guidage du piston ;

Als dans le bloc moteur ou pice rapporteEvacuation de la chaleur

Cylindre

Cartercylindre


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PistonTransmet les efforts des gazEfforts mcaniques & thermiques

Pmax : 70 bars (moteurs essence atmosphriques) 200 bars (moteurs Diesel suraliments)

Contient les segments

Piston demoteur Wankel


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Piston demoteur 2Tmarin


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Bielle- Liaison entre le piston et le vilebrequin- Fatigue mcanique cyclique alterne

compression (d la pression des gaz Pgaz)

traction (d aux forces dinerties FInertie)- Pied de bielle : li laxe du piston- Tte de bielle : li au vilebrequin

Tte debielle

pied debielle


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VilebrequinAssure la transformation du mouvement linaire du piston

en un mouvement rotatif sur larbre de sortie

Paliers tourillons(A)Porte de la bielle manetons(C)

Equilibrage du moteur

contrepoids (B)Couple moteur de sortie Arbre (D)


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Volant moteur(ou volant dinertie)Rduire les acyclismes (alternance

couple positif et ngatif)

et assurer le dmarrage


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Bas moteur- Carter cylindre

- Piston- Bielle- Vilebrequin( Arbre dquilibrage )- Volant moteur

- Pompe huile

BMW 318i

Haut moteur- Culasse (non reprsente)

- Systme de distribution


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Culasse- Conduits dadmission et dchappement

- Systme de distribution - Systme dinjection- Systme dallumage - Refroidissement des parties chaudes- Gomtrie de la chambre de combustion- Joint de culasse (tanchit aux gaz, leau et lhuile)


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Systme de distribution- Arbre cames

- Soupapes & ressorts, lumires- Commande de distribution- Entranement des auxiliaires & accessoires( Systmes de distribution variable )


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Arbre cames

- Admission de lair frais (soupape adm.)- Evacuation des gaz brls (soupape ch.) Impos par le profil de came

Came

Ressort

soupape

culasse


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Disposition de lAAC : Latral : (1) En tte (commande par linguet ou tige) : (2) En tte (commande par culbuteur) : (3)

En tte (attaque directe) : (4)


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Soupapes- Rle : assurer le transfert des fluides- Etanchit aux gaz (porte & sige)- Rappel mcanique

RessortCame (desmodromique)

- Rappel pneumatique


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Lumires- Remplace le systme de distribution- Orifices douverture dans le cylindre- Uniquement sur les moteurs 2 Temps


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Commande de distribution- Entranement du systme de distribution Par chane oucourroie (incl. tendeurs) Par pignon

- Entranement des auxiliaires et accessoiresPompes : eau, huile, carburantAlternateursCompresseurs : air, climatisationPrises de force (entranement mcanique)


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Systme de distribution variableDphasage des profils de cames

Leve de soupape variableDphasage + leve

S d di ib i i bl ( i )


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Systme de distribution variable (suite)

Valvetronic

Variable Valve Timing


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Systme de distribution variable : Valvetronic

P i i d f ti t


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Principe de fonctionnement

Dfinition & Notation

D: AlsageL : CourseR: Rayon de manivelle PMH: Point mort hautPMB: Point mort bas

V0: Volume mort

VU: Cylindre unitaire Volume balay par le piston

VC: Volume total maximal

n: Nombre de cylindres

Vcyl: Cylindre totale du moteur : Rapport volumtrique de compression

2

LR====

PMH0VV ====

========4

D.LV

2

U

U0PMBC VVVV ++++========

UcylV.nV ====

0

0U

V

VV ++++====


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x c et a dpendent de !!!


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x, c et a dpendent de !!!Exemple : L (course) = 77 mm A = 0,3 lA = 128 mm B = 0,2 lB = 192 mm


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Cycles dans les moteurs pistonFonctionnement cyclique ncessite le renouvellement de la charge squence dvnements conscutifs appels phase

1) Admission du mlange : Phase dadmission Remplissage du cylindre

Fluide admis : air oumlange inflammable (air + carburant) Dbut : Chambre de combustion = systme ouvert par les orifices dadmission Fin : Chambre de combustion = systme ferm tanche

2) Compression des gaz : Phase de compression Compression par la remonte du piston Elvation de la pression et de la temprature du fluide Si le fluide admis est uniquement de lair, alors linjection de carburant se faiten fin de compression (exemple : cycle DIESEL)


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3) Combustion du mlange : Phase de combustion - dtente Dbut de la combustion lorsque le mlange les conditions propices linflammation. Peut tre command par un arc lectrique (cycle OTTO)

Energie calorifique dgage augmentation de Pression Laugmentation de pression des gaz va exercer une force sur la tte dupiston et repousser ce dernier vers le bas Phase de dtente

Cette phase est la seule qui procure un travail moteur sur le vilebrequin

4) Echappement des gaz brls : Phase dchappement

Evacuation des gaz brls pour le renouvelement de la charge frache Dbut :Chambre de comb. = systme ouvert par les orifices dchappement Fin : Fermeture des orifices dchappement (mais systme encore ouvert!) Renouvellement du prochain cycle Phase dadmission, compression, etc..


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Cycles 4-tempsFonctionnement selon ces 4 prcdentes phases bien distinctes et conscutives :

Droulement du cycle complet sur 2 tours moteurs 1er tour = Admission (descente du piston) + compression (remonte du piston) 2me tour = Dtente (descente du piston) + chappement (remonte du piston)

Utilisation dun systme de distribution indispensable ( AAC = 0.5 Mot )

Cycles 2 temps


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Cycles 2-tempsFonctionnement sur 1 seul tour vilebrequin

Phase de compression

Lors de la remonte du piston !!! Phase de combustion et dtente Lors de la descente du piston !!!Renouvellement de la charge frache possible uniquement vers le PMB

Condition indispensable au fonctionnement : Padm> Pch

Cycles 2 temps


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Cycles 2-tempsNcessite un processus de balayage afin de transfrer les gaz frais de

ladmission lchappement :

Possibilit dutiliser des clapetspour viter le refoulement des gaz :


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Flux dans les moteurs piston


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p Circuit dadmission AIR Circuit de carburant CARBURANT GAZEUX ouLIQUIDE

Circuit dchappement GAZ DE COMBUSTION Circuit de lubrification HUILE Circuit de refroidissement EAU (interne) ou AIR (externe)

Circuit dadmission

Prise dair assure par les orifices dadmission ventuellement coupl un systme de suralimentation (1 ou 2 tages)

Circuit de carburant


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Circuit de carburant1. Admission dun mlange air + carburant Injection indirecte ( la chambre de comb.) dans le circuit dadmission

2. Admisison dair uniquement dans le cylindre Injection du carburant directement dans la chambre de combustion

Ci i d h


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Circuit dchappementEn gnral, il peut comporter :

Systme dattnuation de bruit ( dB) Systme de dpollution Systme de suralimentation (Turbo)

Circuit de lubrification Rservoir dhuile oucarter Pompe dalimentation Clapet de dcharge Circuits dhuile internes Conduits externes

Filtre(s) huile Echangeurs (eau-huile)

Circuit de refroidissement interne EAU


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Eau + Additifs anti-corrosion & antigel (ex: eau glycole) Rservoir externe au moteur

Pompe eau Noyau deau (circuit deau interne) Thermostat (rle de rgulateur) Echangeur externe Air-Eau ouEau-Eau

Circuit de refroidissement externe AIR

Suppression des composants du circuit deau Evacuation de la chaleur assure par :1. Ailettes de refroidissement situes sur la culasse et le bloc moteur2. Circulation dair externe au moteur Utilisation rserve aux applications des vhicules(avion, scooters, auto)

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