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1 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 1 / 5 LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE Objectifs du cours Rendre l élève capable de : - Différencier un moteur à combustion interne et à combustion externe - Citer les quatre phases du cycle d un moteur à quatre temps - Citer et situer les différents éléments constituants un moteur - Définir les différentes caractéristiques dimensionnelles Pré requis Aucun pré requis n est nécessaire ORIGINE DU MOTEUR A COMBUSTION INTERNE Premier problème posé : convertir l énergie chimique contenue dans un combustible en énergie calorifique ( chaleur ), puis convertir cette chaleur en énergie mécanique ( travail ). Evolution historique.? 1 ère solution : machine à combustion externe : la machine à vapeur. Vapeur sous pression distributeur bielle volant Eau Chaleur cylindre piston tige de poussée Combustible Comburant (air)

2 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 2 / 5 - L énergie chimique contenue dans le combustible est convertie en chaleur par combustion. - Ce processus nécessite un comburant ( l air, en général ). - Le fluide ( ici l eau ) est chauffé et produit de la vapeur sous pression. - Le distributeur conduit la vapeur sous pression vers l une des faces du piston, l autre étant automatiquement mise en communication avec l air libre. - Il résulte de la pression s exerçant sur la face du piston une force. - Cette force est transmise à la bielle par l intermédiaire de la tige de poussée. - La bielle agit sur le volant, transformant le mouvement de translation alternatif du piston en un mouvement de rotation du volant. - On appelle rendement le rapport entre l énergie consommée (énergie chimique contenue dans le carburant ) et l énergie produite (énergie mécanique recueillie sur l axe du volant ) - Le rendement d une telle machine est de 15 à 20%? 2 ème solution : machine à combustion interne (principe) Combustion piston cylindre tige de poussée bielle vilebrequin volant du combustible + comburant Ici, la combustion du mélange gazeux ( combustible + comburant ) se déroule à l intérieur de la machine ( combustion interne ), une plus grande partie de la chaleur produite est convertie en travail ( jusqu à 50%) Remarque : cette machine ne peut fonctionner qu avec des combustibles susceptibles d être vaporisés, alors que la machine à vapeur peut utiliser des combustibles solides.

3 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 3 / 5 MOTEUR A 4 TEMPS A ALLUMAGE COMMANDE - Problème posé : assurer la combustion d une charge ( carburant + comburant ) à l intérieur d une enceinte de volume variable. - L accroissement de pression «P» dû à la combustion crée un effort «F» sur la surface «S» de l élément mobile de l enceinte ( le piston ) tel que F = P * S. - La force «F» peut être convertie en travail mécanique «W» par le déplacement «l» du piston tel que W = F * l - La détente des gaz dans le cylindre provoque le déplacement du piston - C est la combustion et la détente des gaz qui produit cette phase motrice ( ou temps moteur ) et non une «explosion» comme on a improprement qualifié ce processus à son origine. - On remarque que la pression «P» évolue dans l enceinte selon le déroulement contigu et contradictoire de la combustion et du déplacement du piston ( le déroulement de la combustion tend à faire croître la pression, mais la descente du piston fait croître le volume, donc tend à faire chuter la pression ) - Avant de brûler la charge, 2 temps sont nécessaires : - un temps pour l introduction de la charge dans le cylindre (admission ) - un temps pour ramener le piston au début de sa course en comprimant la charge (compression ) - Il faut ensuite initier la combustion ( allumage ) - Enfin, une fois la combustion détente achevée, il faut évacuer les gaz brûlés (échappement) avant de recommencer un cycle. - On appelle cycle la succession des phases suivantes :? Admission? Compression? Combustion détente? Echappement

4 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 4 / 5 A1)- Schéma de principe du moteur à 4 temps à allumage commandé Bougie d allumage Came d admission Poussoir ressort soupape d admission injecteur tubulure d admission came d échappement soupape d échappement sonde de richesse piston papillon des gaz pot catalytique Filtre à air Maneton Vilebrequin bielle cylindre

5 1GMB TECHNOLOGIE Les moteurs à combustion interne 5 / 5 A2) Caractéristiques dimensionnelles Section du cylindre S volume mort v cylindrée unitaire V Point mort haut (P.M.H) Course Point mort bas (P.M.B) Alésage A d Course - L alésage «A» est le diamètre intérieur du cylindre - La course «C»est la distance parcourue par le piston entre son point mort haut et son point mort bas. Elle est déterminée par la distance «d» comprise entre axe de vilebrequin et axe du maneton ( C = 2* d ) - La cylindrée unitaire «V» est la volume compris dans un cylindre entre le P.M.H et le P.M.B. π * A V = S * C = * C Le rapport volumétrique ρ est le rapport entre le volume total dans le cylindre (quand le piston est au P.M.B ) et le volume restant quand le piston est au P.M.H (volume mort, ou volume de la chambre de combustion ) V + v ρ = v