Moteurs alternatifs.

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1 Moteurs alternatifs

2 I Principe de fonctionnement
Diagramme de distribution

3 Diagramme de Watt

4 Banc d ’essai moteur Courbes caractéristiques

5 Les freins Électrique (TELMA) Hydrauliques

6 III Dispositifs auxiliaires
. et et

7 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

8

9

10

11 Allumage des MAC

12 Carburation et injection des MAC
Tension injecteur Temps tn tn+d 12V

13 Injection des MD

14 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:

15 Diagrammes de Clapeyron et T,s:

16 Calcul de chaque évolution:
we,qe Instant i Instant i+1 1er Principe en SF:

17 Évolution 1,2: qe12=0, rév, GI Évolution 2,3: v=cte, qe23=xqc Évolution 3,4: p=cte, qe34=(1-x)qc

18 Travail et rendement du cycle:
Évolution 4,5: qe=0, rév, GI: Travail et rendement du cycle:

19 Combustion totalement isochore Y=1
IV-3 Beau de Rochas: Combustion totalement isochore Y=1 Valeur correcte: g=1,3

20 IV-4 Rendement du cycle mixte:

21 V Amélioration des cycles pour moteurs alternatifs
Rendement des cycles pour MA sont faibles: 45% Théoriquement (voir Van Wylen et Sonntag) EchimiqueEmécanique 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??

22 V-1 Cycle équivalent de Carnot

23 V-2 Amélioration des cycles

24 VI Gaz réel VI-1 Gaz parfait non idéal Etc…
Capacité calorifique en J/moleK diatomique H2O: CO2: Etc… Les fonctions d’état:

25 Chercher la température de fin de compression isentropique = résoudre:
Exemple: et Chercher la température de fin de compression isentropique = résoudre:

26 VI-2 Diagramme s-log(v)

27 Pertes thermiques et mécaniques
Echange convectif et radiatif Frottement

28 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

29 Combustion diphasique
2°) Modes de propagation Déflagration homogène laminaire Influence de la turbulence Combustion diphasique

30 V-2 Combustion dans les moteurs à allumage commandé
1°) combustion normale: Avance allumage 25 à 40°

31 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

32 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…

33 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)

34 V-3 Combustion dans les moteurs Diesel
La combustion est vive puis lente Indice de cétane Combustion vive => cliquetis MD Avant Camions ou HDI

35 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