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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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