Chapitre 2. Le cycle théorique Beau de Rochas

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1 Chaitre Le cycle théorique Beau de Rochas 1 Les quatre oérations d un moteur thermique Une oération est l ensemble des rocessus hysico-chimiques rerésentant une étae dans le fonctionnement du moteur. Les quatre oérations d un moteur à iston sont : 1 - Admission du mélange gazeux. La descente du iston rooque une déression et ar conséquent une asiration des gaz. - Comression de la charge admise. Le gaz admis dans un remier tems est comrimé. 3 - Combustion + détente des gaz brûlés. Au moment où le iston arrie au PMH, une étincelle jaillit qui rooque la combustion du mélange gazeux. La combustion est resque instantanée. La ression des gaz chasse le iston ers le bas. 4 - chaement des gaz brûlés. Le iston remonte en éacuant les gaz brûlés ers l'extérieur souae d'admission souae de refoulement Mouement du iston ouerte PMH PMB PMB PMH PMH PMB ouerte PMB PMH On définit un tems du moteur comme une course de iston ou 180 ilebrequin. Les quatre oérations se déroulent les unes à la suite des autres ou dans d'autres circonstances, les unes en même tems que d'autres. ans le remier cas, un tems du moteur est égal à une oération. Il s'agit alors d'un moteur 4 tems. ans le deuxième cas, les oérations se cheauchant, le tems est différent de l'oération, il s'agit d'un moteur tems. Chaitre - 1

2 Le cycle Beau de Rochas Le cycle est la suite de hénomènes qui se reroduisent dans un ordre déterminé aec retour aux conditions initiales..1 Hyothèses du cycle Beau de Rochas 1 l'ouerture et la fermeture des souaes sont instantanées. les ressions s'égalisent instantanément. la combustion est instantanée. il n'y a as d'échange de chaleur aec les arois.. Lois thermodynamiques..1 Paramètres définissant l'état d'un gaz - : ression ( Pa ou bar - : temérature (K - V : olume (m³, dm³ ou cm³ - m : masse ( kg.. Lois et diagramme indicateur Le cycle des moteurs est en général rerésenté sur un diagramme indicateur. Il s agit d un diagramme résentant en ordonnée la ression et en abscisse le olume ( diagramme (,. Loi des gaz arfaits La loi des gaz arfaits s exrime comme : nr aec R constante des gaz arfaits et n nombre de moles 8.31 J/mole.K Si le nombre de moles n est constant, on eut écrire : V 1 Pour lus d informations, oir cours de thermodynamique constante Chaitre -

3 Loi de Gay-Lussac - transformation isobare constante constante Une transformation est dite isobare quand elle s'effectue à ression constante. Loi de Charles - transformation isochore constante constante Une transformation est dite isochore quand elle s'effectue à olume constant. Loi de Boyle - Mariotte - transformation isotherme constante constante Une transformation est dite isotherme quand elle s'effectue à temérature constante. ransformation adiabatique constante constante Une transformation est dite adiabatique quand elle s'effectue sans échange de chaleur aec l'extérieur. Remarque : le est une grandeur thermodynamique qui est constante our les gaz arfaits et aut Chaitre - 3

4 .3 escrition du cycle.3.1 L'admission ( AB Le olume augmente et la ression dans le cylindre tend à diminuer. L'air extérieur ient combler le olume inoccué. Comme l'on considère que les ressions s'égalisent instantanément, la ression dans le cylindre reste égale à la ression atmoshérique..3. La comression ( BC Le olume diminue et les souaes sont s. La ression et la temérature ont donc augmenter. Les gaz sont comrimés. La transformation est adiabatique : il n'y a as d'échange de chaleur aec l'extérieur..3.3 La combustion et la détente ( C La combustion est instantanée, la transformation est donc isochore. Lorsque le iston redescend, la ression diminue et le olume augmente. La transformation est adiabatique. La détente est le tems moteur..3.4 L'échaement ( BA Lors de l'ouerture de la souae d'échaement, la ression chute brusquement et retombe à la ression atmoshérique uis le reste est éacué ar la remontée du iston. L'échaement se termine au PMH, le oint de déart du cycle. Chaitre - 4

5 .4 Alication : calcul des aleurs en chaque oint onnées : + V 1600 cc 00 cc t admission 0 C t fin combustion 1800 C emande : Remlir le tableau suiant. oint olume (cm³ temérature (K ression (bar 1 : début admission : début comression 3 : début combustion 4 : début détente 5 : début échaement Chaitre - 5

6 .5 Calcul du rendement Le rendement du cycle s exrime ar le raort entre l énergie utilisable à la sortie du cycle et l énergie fournie au cycle. L énergie fournie au moteur est l énergie contenue dans le carburant et libérée endant la combustion. L énergie utilisable est la différence entre la chaleur reçue endant la combustion et la chaleur erdue dans les gaz d échaement. e manière Pour le cycle Beau de Rochas : Q1 chaleur Q chaleur Q1 C ( Q C ( th nergie 1 générale traail utile η traail fourni η η th reçue nergie nergie reçue fournie erdue B C C B : nergie nergie utilisée fournie erdue ar la combustion à l' échaemen t Q1 Q Q1 1 Q Q1 ransformation de l'exression du rendement * * B f ( ρ 1 f ( e la même manière C ( B? C?- 1 ρ ρ Arès remlacement de et B, le rendement du cycle Beau de Rochas ou rendement théorique s exrime comme : 1 η th 1 1 ρ Chaitre - 6

7 Facteurs influençant la aleur du rendement 1. n théorie, le rendement ne déend que du raort olumétrique. Il augmente aec le raort olumétrique mais l augmentation est de moins en moins sensible. ρ ρ η η Les gaz ne sont as arfaits; le est ariable : des gaz arfaits de l'air d'un mélange air + essence 1.3 à 1.35 On a intérêt à rendre le le lus grand ossible si on désire un rendement éleé. On eut en conclure que le rendement augmente si le mélange s'aaurit. Chaitre - 7

8 Questionnaire d étude concernant le chaitre 1. A artir de la loi des gaz arfaits, retrouer les différentes simlifications ermettant d obtenir une isobare, une isotherme,...et schématiser ces transformations dans un diagramme indicateur.. Réaliser l étude thermodynamique du cycle Beau de Rochas. 3. émontrer la formule du rendement thermique du cycle Beau de Rochas. 4. onner les facteurs influençant le rendement du cycle et montrer comment éolue ce rendement en fonction de ces facteurs. Chaitre - 8

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