La motorisation des automobiles par moteur à combustion interne

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1 La motorisation des automobiles par moteur à combustion interne L automobile Société, Culture et Techniques 1STI2D Lycée Roosevelt de Reims

2 La motorisation Sommaire 1 Un saut technologique qui suit le moteur à vapeur 2 Le moteur essence Description des quatre temps Etude thermodynamique Bilan énergétique 3 Le moteur diesel 4 Evolutions récentes et perspectives

3 La motorisation Un saut technologique qui suit le moteur à vapeur En 1859, l'ingénieur belge Etienne Lenoir dépose son brevet d'un «moteur à gaz et à air dilaté», un moteur à combustion interne à deux temps. En 1860, l essai sur une voiture donne des résultats mitigés

4 La motorisation Un saut technologique qui suit le moteur à vapeur En 1862, le physicien Beau de Rochas améliore l'invention de Lenoir en mettant au point un cycle thermodynamique à quatre temps.

5 La motorisation Un saut technologique qui suit le moteur à vapeur la «Daimler Stahlradwagen», première voiture avec un moteur à combustion interne, est présentée sur le stand de Panhard et Levassor à l Exposition universelle de Paris en 1889.

6 La motorisation Le moteur essence à quatre temps Admission Compression 1: 2: 3: 4: Echappement Admission Compression Combustion Les 4 temps du moteur Combustion Echappement

7 La motorisation Le moteur essence à quatre temps Pour équilibrer les efforts, la plupart des moteurs 4 temps possèdent 4 cylindres. Moteur à 4 Temps - YouTube.flv

8 La poussée Le moteur essence à quatre temps Certains moteurs à piston de forte puissance comprennent 6 ou 10 cylindres. Dans ce cas ils sont souvent disposés en V. Dessin V6 Moteur Ferrari 10 cylindres utilisé en Formule 1

9 La motorisation Étude thermodynamique du moteur à combustion Le moteur 4 temps à essence Le cycle de Beau de Rochas Alphonse de Beau de Rochas, Ingénieur français ( ) Alors que Lenoir avait construit le premier moteur à explosion à gaz (1859), il établit le cycle thermodynamique idéal des moteurs à explosion à quatre temps (1862), à allumage extérieur. Ses idées furent appliquées et développées par Otto (1876). Une querelle d'antériorité eut d'ailleurs lieu.

10 1er temps Admission des gaz Le cycle théorique

11 1er temps Admission des gaz Le cycle théorique

12 1er temps Admission des gaz Le cycle théorique

13 1er temps Admission des gaz Le cycle théorique

14 1er temps Fin de l admission des gaz Le cycle théorique

15 2ème temps Début de la phase de compression compression adiabatique (sans échange de chaleur) Le cycle théorique

16 2ème temps Compression des gaz compression adiabatique (sans échange de chaleur) Le cycle théorique

17 2ème temps Explosion des gaz combustion isochore (à volume constant) : c'est la phase de combustion, assez rapide pour supposer que le piston est au point mort haut Le cycle théorique

18 3ème temps Détente détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repoussé jusqu'au point mort bas Le cycle théorique

19 3ème temps Détente détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repoussé jusqu'au point mort bas Le cycle théorique

20 3ème temps Fin de détente détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repoussé jusqu'au point mort bas Le cycle théorique

21 4ème temps Début de l échappement des gaz brûlés Détente isochore : ouverture de la soupape d'échappement Le cycle théorique

22 4ème temps Échappement des gaz brûlés Le cycle théorique

23 4ème temps Échappement des gaz brûlés Le cycle théorique

24 Étude énergétique Cette aire correspond à l Énergie théorique fournie par kg de gaz pour un cycle de 4 temps moteurs.

25 Étude dimensionnelle : analyse de l homogénéité des formules Cette aire correspond à l Énergie théorique fournie par kg de gaz pour un cycle de 4 temps moteurs. Énergie = travail en N*m = kg*m²/s² Aire de cette courbe : Pression en Pa = N/m² = kg/s²/m Volume en m 3 Donc l aire est exprimé en pression * volume = kg*m²/s² = travail

26 1er temps Admission des gaz Le cycle pratique

27 1er temps Admission des gaz Le cycle pratique

28 1er temps Admission des gaz Le cycle pratique

29 1er temps Admission des gaz Le cycle pratique

30 1er temps Fin de l admission des gaz Le cycle pratique

31 2ème temps Début de la phase de compression Le cycle pratique

32 2ème temps Admission des gaz Le cycle pratique

33 2ème temps Explosion des gaz Le cycle pratique

34 3ème temps Détente Le cycle pratique

35 3ème temps Détente Le cycle pratique

36 3ème temps Fin de détente Le cycle pratique

37 4ème temps Début de l échappement des gaz brûlés Le cycle pratique

38 4ème temps Échappement des gaz brûlés Le cycle pratique

39 4ème temps Échappement des gaz brûlés Le cycle pratique

40 La motorisation Bilan énergétique d un moteur essence

41 La motorisation Le moteur diesel Premier modèle inventé par Rudolf Diesel en 1893

42 La motorisation Le moteur diesel Son fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du gasoil ou gazole. Les quatre temps du cycle Diesel sont : 1 admission d'air, 2 compression de l'air par remontée du piston, 3 injection - combustion détente, 4 échappement des gaz brûlés.

43 La motorisation Le moteur diesel Le cycle thermodynamique du moteur Diesel présente une géométrie différente de celui à essence. Les quatre temps du cycle Diesel sont : 1 admission P à A, 2 compression de A à B, 3 combustion & détente de B à D 4 échappement de D à P

44 La motorisation Evolutions récentes et perspectives La généralisation des turbocompresseurs qui améliorent les performances et réduisent les consommations.

45 La motorisation Evolutions récentes et perspectives L utilisation de l Injection directe à haute pression sur les moteur Diesel, la multiplication des soupapes sur les moteurs à essence Le système Common Rail de BOSCH.

46 La motorisation Evolutions récentes et perspectives A l'occasion du Salon de Genève mars 2012, 4 organisations internationales ont lancé l'initiative '50 by 50', qui vise à réduire de 50 % la consommation de carburant des véhicules à l'horizon Quels que soient les progrès, à une échéance plus ou moins lointaine, la ressource du pétrole sera épuisée!

47 La motorisation Evolutions récentes et perspectives Les évolutions permettent de réduire la pollution émise par chaque véhicule: - réduction de la consommation et meilleure combustion (réduction particules HC) - utilisation d un pot catalytique qui vise à réduire la nocivité des gaz d'échappement, -utilisation d un filtre à particules (FAP) dans le cas du Diesel (réduction CO mais pas du Nox!). Ces avancées technologiques seront-elles suffisantes avec l évolution du parc automobile?

48 FIN