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La motorisation des automobiles par moteur

à combustion interne

L’automobileSociété, Culture et Techniques1STI2D Lycée Roosevelt de Reims

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Sommaire

1 Un saut technologique qui suit le moteur àvapeur

2 Le moteur essence

Description des quatre temps

Etude thermodynamique

Bilan énergétique

3 Le moteur diesel

4 Evolutions récentes et perspectives

La motorisation

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Un saut technologiquequi 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.

La motorisation

En 1860, l’essai sur une voiture

donne des résultats mitigés…

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Un saut technologiquequi 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.

La motorisation

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Un saut technologiquequi 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.

La motorisation

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Le moteur essenceà quatre temps

Les 4 temps du moteur

Admission Compression

Combustion Echappement

1: Admission2: Compression3: Combustion4: Echappement

La motorisation

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Le moteur essenceà quatre temps

Pour équilibrer les

efforts, la plupart des

moteurs 4 temps

possèdent 4 cylindres.

La motorisation

Moteur à 4 Temps - YouTube.flv

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Le moteur essence à quatre temps

La poussée

Certains moteurs à piston de forte puissance comprennent 6 ou 10 cylindres. Dans ce cas ils sont souvent disposés en V.

Moteur Ferrari 10 cylindres utilisé en Formule 1

DessinV6

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Étude thermodynamiquedu moteur à combustion

La motorisation

Le moteur 4 temps à essence

Le cycle de Beau de Rochas

Alphonse de Beau de Rochas, Ingénieur français (1815-1908)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 .

Copyright© 2001 Matthieu MORICE

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Admission des gaz

Le cycle théorique

1er temps

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Admission des gaz

Le cycle théorique

1er temps

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Admission des gaz

Le cycle théorique

1er temps

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Admission des gaz

Le cycle théorique

1er temps

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Fin de l’admission des gaz

Le cycle théorique

1er temps

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Début de la phase de compression

Le cycle théorique

2ème temps

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compression adiabatique (sans échange de chaleur)

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Compression des gaz

Le cycle théorique

2ème temps

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compression adiabatique (sans échange de chaleur)

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Explosion des gaz

Le cycle théorique

2ème temps

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combustion isochore (à volume constant) : c'est la phase de combustion, assez rapide pour supposer que le piston est au point mort haut

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Détente

Le cycle théorique

3ème temps

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détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas

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Détente

Le cycle théorique

3ème temps

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détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas

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Fin de détente

Le cycle théorique

3ème temps

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détente adiabatique : sous l'effet de la pression, le piston est repousséjusqu'au point mort bas

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Début de l’échappement des gaz brûlés

Le cycle théorique

4ème temps

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Détente isochore : ouverture de la soupape d'échappement

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Échappement des gaz brûlés

Le cycle théorique

4ème temps

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Échappement des gaz brûlés

Le cycle théorique

4ème temps

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Étude énerg étiqueCette aire correspond à

l’Énergie théorique fournie par kg de gaz

pour un cycle de 4 temps moteurs.

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Cette aire correspond àl’Énergie théorique

fournie par kg de gaz pour un cycle de 4 temps

moteurs.

Étude dimensionnelle : analyse de l’homog énéité des formules

Énergie = travail en

N*m = kg*m²/s²

Aire de cette courbe :

Pression en

Pa = N/m² = kg/s²/m

Volume en m3

Donc l’aire est exprimé en

pression * volume = kg*m²/s²

= travailCopyright© 2001 Matthieu MORICE

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Admission des gaz

Le cycle pratique

1er temps

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Admission des gaz

1er temps

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Le cycle pratique

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Admission des gaz

1er temps

Le cycle pratique

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Admission des gaz

1er temps

Le cycle pratique

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Fin de l’admission des gaz

1er temps

Le cycle pratique

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Début de la phase de compression

2ème temps

Le cycle pratique

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Admission des gaz

2ème temps

Le cycle pratique

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Explosion des gaz

2ème temps

Le cycle pratique

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Détente

3ème temps

Le cycle pratique

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Détente

3ème temps

Le cycle pratique

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Fin de détente

3ème temps

Le cycle pratique

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Début de l’échappement des gaz brûlés

4ème temps

Le cycle pratique

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Échappement des gaz brûlés

4ème temps

Le cycle pratique

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Échappement des gaz brûlés

4ème temps

Le cycle pratique

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Bilan énerg étique d’un moteur essence

La motorisation

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Le moteur dieselLa motorisation

Premier

modèle

inventé par

Rudolf Diesel

en 1893

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Le moteur dieselLa motorisation

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.

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Le moteur dieselLa motorisation

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

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Evolutions récentes et perspectives

La motorisation

La généralisation des

turbocompresseurs

qui améliorent les

performances et

réduisent les

consommations .

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Evolutions récentes et perspectives

La motorisation

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.

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Evolutions récentes et perspectives

La motorisation

A l'occasion du Salon de Genève mars 2012, 4 organisations internationales ont lancé l'initiative '50 by 50', qui viseà réduire de 50 % la consommation de carburant des véhicules à l'horizon 2050.

Quels que soient les progrès, à une échéance plus ou moins lointaine, la ressource du pétrole sera épuisée !

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Evolutions récentes et perspectives

La motorisation

Les évolutions permettent de réduire lapollution émise par chaque véhicule:- réduction de la consommationet 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 ?

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FIN