Moteurs alternatifs
I Principe de fonctionnement Diagramme de distribution
Diagramme de Watt
Banc d ’essai moteur Courbes caractéristiques
Les freins Électrique (TELMA) Hydrauliques
III Dispositifs auxiliaires . et et
Gain de Peff mais heff faible Turbo compressé Turbo Compound Atmosphérique Compressé Atmosphérique Gain de Peff et de heff Gain de Peff mais heff faible
Allumage des MAC
Carburation et injection des MAC Tension injecteur Temps tn tn+d 12V
Injection des MD
IV Modélisation des moteurs alternatifs IV-1 Hypothèses: Admission échappement à pa Compression détente adiabatique réversible Gaz idéal r=287J/kgK, g=1,3 à1,4 Combustion mixte: isochore puis isobare Si l>1: Si l<1:
Diagrammes de Clapeyron et T,s:
Calcul de chaque évolution: we,qe Instant i Instant i+1 1er Principe en SF:
Évolution 1,2: qe12=0, rév, GI Évolution 2,3: v=cte, qe23=xqc Évolution 3,4: p=cte, qe34=(1-x)qc
Travail et rendement du cycle: Évolution 4,5: qe=0, rév, GI: Travail et rendement du cycle:
Combustion totalement isochore Y=1 IV-3 Beau de Rochas: Combustion totalement isochore Y=1 Valeur correcte: g=1,3
IV-4 Rendement du cycle mixte:
V Amélioration des cycles pour moteurs alternatifs Rendement des cycles pour MA sont faibles: 45% Théoriquement (voir Van Wylen et Sonntag) EchimiqueEmécanique à 99% pour les combustions?? Transformer Echimique=>Emécanique : piles à combustible, mais rendements médiocres, combustibles spéciaux, puissances spécifiques faibles… Avec les cycles dithermes, on peut espérer 80%. Pour TC=1500K et TF=300K: Application des cycles à rendement maxi: Carnot, Stirling, Ericsson??
V-1 Cycle équivalent de Carnot
V-2 Amélioration des cycles
VI Gaz réel VI-1 Gaz parfait non idéal Etc… Capacité calorifique en J/moleK diatomique H2O: CO2: Etc… Les fonctions d’état:
Chercher la température de fin de compression isentropique = résoudre: Exemple: et Chercher la température de fin de compression isentropique = résoudre:
VI-2 Diagramme s-log(v)
Pertes thermiques et mécaniques Echange convectif et radiatif Frottement
V Combustion dans les moteurs alternatifs V-1 Rappels 1°) Le délai d’auto inflammation q: p V Combustion dans les moteurs alternatifs p croît => q diminue q mini pour R<1
Combustion diphasique 2°) Modes de propagation Déflagration homogène laminaire Influence de la turbulence Combustion diphasique
V-2 Combustion dans les moteurs à allumage commandé 1°) combustion normale: Avance allumage 25 à 40°
2°) combustion anormale: cliquetis Onde de choc réfléchie par parois Vibrations 5kHz (cliquetis) End gaz p,T Bang détériorations mécaniques et thermiques, pollution - Forte charge - bas régime - Trop fort taux de compression ou avance - Délai d’auto inflammation trop faible - Température parois ou gaz - Richesse trop faible
3°) Indice d’octane Améliorations: - Chiffrer la résistance au cliquetis des carburants - Moteur CFR, comparaison avec mélange octane (long délai) - heptane (délai court) Carburant Essence de distillation Sans plomb GPL Ethanol Méthanol MTBE Méthane H2 RON 40 95-98 97-99 120 126 118 130 60 MON 85-88 99 96 101 Saturnisme - Plomb tétraéthyle mais: Pots catalytiques Améliorations: Récession des soupapes - Sans plomb mais: Par: Procédés de distillation Transformation molécules…
4°) Adaptation des carburants de substitution aux MAC Gaz! CH4, H2 ou alcools Pouvoir comburivore (et PCI): alcools (7 à 9)<< essences de pétrole (15)=> consommation élevée +Modification de l’alimentation=>MTBE Ma=11,7 Chaleur massique est constante =>Puissance constante Indice octane: alcool>>essence de pétrole =>rendement élevé (si r adapté)
V-3 Combustion dans les moteurs Diesel La combustion est vive puis lente Indice de cétane Combustion vive => cliquetis MD Avant Camions ou HDI
V.4 Pollution: Législation automobile Imbrûlés solides: Suies diesels 0,08g/km =>Filtres à particules Oxydes de soufre: désulfuration mais Pb: catalyseurs Oxydes d’azote: mélanges pauvres, HT°C, 0,08g/km (essence), 0,25g/km (diesels)=> catalyse Oxydes de carbone: - CO2 inévitable et proportionnel à la conso - CO 0,5g/km (Diesels), 1g/km (essence)=>catalyse