LES CARACTERISTIQUES MOTEUR

EXERCICE Recherchez les caractéristiques du moteur que vous souhaitez. Vous indiquerez : - Nom de la voiture - Cylindrée du moteur - Alésage - Course - Nombre de cylindres - Rapport volumétrique - Puissance du moteur avec le régime associé - Couple du moteur avec le régime associé Vous rechercherez la définition de l’alésage et de la course du moteur

1 – DEFINITIONS Alésage PMH Course PMB Piston Cylindrée unitaire La cylindrée unitaire : La cylindrée totale : Diamètre du cylindre Distance entre le PMH et le PMB, c’est-à-dire la distance parcouru par le piston Course C’est le volume balayé par un piston PMB Piston C’est le volume balayé par l’ensemble des pistons du moteur Cylindrée unitaire

Rappels de mathématiques La surface d’un cercle est égale à :  multiplié par le rayon au carré Soit la formule : S = .r² Le volume d’un cylindre est égal à : La surface du cercle par la hauteur du cylindre Soit la formule : h r V = .r².h mais r = D/2 On peut écrire : 2 V = . D ( )² .h D² 4 V = . .h ou En automobile le diamètre s’appelle : et la hauteur : l’alésage la course

2 – LA CYLINDREE UNITAIRE C’est le volume d’un cylindre du moteur. Piston Course Alésage PMB PMH Vu La cylindrée unitaire se calcule avec la formule : Vu = .A².C 4 Avec : Vu en cm³ A en cm C en cm

3 – LA CYLINDREE TOTALE C’est le volume de tous les cylindres du moteur. La cylindrée totale se calcule avec la formule : Alésage PMH Vt = .A².C. n 4 Course Avec : Vt en cm³ A en cm PMB C en cm Piston n : nombre de cylindres Nota : 1 litre = 1000 cm³

PMH PMB Piston EXERCICE Replacez sur le dessin les caractéristiques de votre moteur. Calculez avec précision la cylindrée unitaire la cylindrée totale PMH PMB Piston Remarque : lorsque course = alésage, lorsque course < alésage, le moteur est dit Carré le moteur est dit Super carré

4 – LE RAPPORT VOLUMETRIQUE C ’est le rapport existant entre le volume du cylindre V+v (cylindrée) et le volume de la chambre de combustion v Le rapport volumétrique est représenté par le signe (rhô).   ou Rv v PMH  = V + v v V Avec : V en cm³ PMB v en cm³  sans unité Piston

INTERPRETATION Théoriquement, à l’admission, le mélange air/essence envahi le volume V + v, puis ce mélange est comprimé dans un volume v. Pour un rapport volumétrique de 10 v = (V + v ) / 10 Ce qui engendre Des pressions importantes, ce qui est bon pour la puissance Des températures importantes,ce qui peut provoquer la combustion du mélange air/essence sans étincelle à la bougie (auto inflammation) Pour un moteur essence, le rapport volumétrique ne peut dépasser 11. Que peut il se passer si la chambre de combustion est calaminée, c’est-à-dire recouverte d’une couche de dépôts de résidus de combustion ? Le volume de la chambre de combustion diminue. En reprenant la formule d’origine du rapport volumétrique Rv = (V = v) / v, on s’aperçoit que Rv augmente et peut dépasser 11, ce qui engendre des phénomènes d’auto inflammation

5 – LE COUPLE MOTEUR F = P . S C = F . r La pression de combustion agit sur la tête du piston et lui communique une force F = P . S Avec : F en déca-Newton (daN) P en bars (B) S en cm² Cette force est répercutée sur la bielle, qui elle même l’a transmet au vilebrequin au niveau des manetons Donc le couple moteur est le produit de la force (exercée par la bielle) par la longueur du bras de manivelle du vilebrequin. C = F . r Avec : C en Newton x mètre (Nm) F en Newton (N) r en mètre (m)

6 – LE TRAVAIL Le travail (W) est égal au produit de la force exercée sur la bielle par le déplacement du point d’application. Le déplacement de la force pour un tour est égal à : 2  Donc le travail moteur pour 1 tour sera égal à : W = C 2  Pour un nombre de tours donnés (n) : W = C 2  n

7 – LA PUISSANCE La puissance est le travail réalisé dans l’unité de temps : la seconde Donc la puissance d’un moteur est égale au quotient du travail par le temps Travail W (en joules) C 2  n P = = = = Watts Temps t (en secondes) 60 OU P = C x ω avec ω = ( π x N) / 30 avec P en watt C en mN ω en radian / seconde N en tours / min

En d’autres termes, on peut faire un parallèle avec le soulevé de poids. L’haltérophile de gauche peut porter 60Kg alors que celui de droite en soulève 150. On peut dire que le second a plus de force que le premier, en automobile, il aurait plus de COUPLE. Par contre, celui-ci fait 6 levées/min contre 2 pour celui la. Il porte donc 6 x 60 = 360 Kg/min contre 2 x 150 = 300Kg/min On peut dire que le premier a plus de que le second (l’habit ne fait pas le moine). PUISSANCE

À puissance égale, le camion a de couple et de vitesse tandis que la voiture a de vitesse et de couple beaucoup peu beaucoup peu

EXERCICE : Étude du moteur RENAULT CLIO SPORT A partir des données suivantes, on vous demande : - de calculer la cylindrée du moteur - de calculer le volume d’une chambre de combustion - de justifier la puissance du moteur à 4000tr/min sachant le couple à ce régime - de justifier le couple du moteur à 5250tr/min sachant la puissance à ce régime Alésage x Course : 82,7 x 93 Type moteur : 4 cylindres en ligne Rapport volumétrique : 10 Couple maxi : 200 mN à 5300tr/min Puissance maxi : 172 chevaux à 6200 tr/min

 = V + v v Calcul de la cylindrée : Vt = .A².C. n 4 Feuille de calculs Vt = ( x 8,27 2 x 9,3 x 4 ) / 4 = 1998 cm3 Calcul de la chambre de combustion  = V + v v  x v = V + v v = 1998 / (10-1) = 1998 / 9 = 222 cm3 pour 4 chambres ( x v) – v = V v x ( - 1) = V v unitaire = 222 / 4 = 55,5 cm3 v = V / ( - 1)

À 5300tr/min, le couple est de 200 mN P = C x 2 π n / 60 = 200 x 2 x 3,14 x 5300 / 60 = 110947 W soit 110947 / 736 = 150 chevaux À 6200 tr/min, la puissance est de 172 ch soit 172 x 736 = 126592 w = 126,6Kw P = C x 2 π n / 60 C = (P / (2 π n / 60)) = (126592 / (2 x 3.14 x 6200 /60)) = 195 mN