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Les vrais cycles de moteurs thermiques

Les vrais cycles de moteurs thermiques

Le cycle réel d'un moteur thermique est celui qui reflète les conditions effectives de son fonctionnement. Ces conditions sont identifiées avec le diagramme des pressions moyennes dans le cylindre en correspondance avec les différentes positions du piston. La pression indiquée dans un diagramme de pression moyenne est la pression dite moyenne indiquée.

Le diagramme indiqué est le graphique qui représente ce cycle.

Exploitation simplifiée de l'indicateur

L'indicateur est un dispositif utilisé pour obtenir le diagramme indiqué d'un cycle de moteur thermique.

Dans l'indicateur du schéma indiqué, un petit cylindre muni d'un piston retenu par un ressort communique avec la chambre de combustion du cylindre moteur au moyen d'un tube. La tige de piston agit sur un système de leviers qui forment un quadrilatère amplifiant. Le bras de levier le plus long du quadrilatère est pourvu à son extrémité d'un stylet.

Le dessin ci-dessous montre schématiquement comment le diagramme indiqué par l'indicateur est dessiné. L'appareil schématique sert à montrer comment un diagramme indiqué est obtenu, mais ce n'est pas faisable en pratique. Les indicateurs sont, en fait, des dispositifs plus compliqués, qui sont utilisés par des techniciens spécialisés.

Schéma d'un indicateur des cycles réels dans les moteurs thermiques

La pression des gaz est transmise à travers le cylindre. La pression agit sur le piston et, en surmontant la charge du ressort, déplace le piston à une longueur proportionnelle à la valeur de la pression. Le stylet trace donc verticalement une ligne de longueur proportionnelle à la pression agissant sur le piston. Comme tout le dispositif indicateur est fixé au piston du moteur, le stylet se déplace linéairement avec lui, et sa position horizontale correspond à chaque point à celle du piston du moteur.

La courbe tracée par le stylet est donc référée à deux axes de coordonnées. Les abscisses représentent les espaces couverts par le piston et, par conséquent, les volumes. Les ordonnées représentent les pressions.

Exemple de moteur thermique à cycle otto à quatre temps

Supposons que le moteur est un moteur Otto (moteur à allumage commandé) et qu'il s'agit d'un moteur à 4 temps. En outre, nous supposerons que les conditions d'exploitation sont approximativement théoriques.

Glissement du point mort haut du piston (P.M.S.) de point mort bas (P.M.I.) et vice versa, avec la vanne ouverte. Nous supposons que le piston n'offre aucune résistance au passage du gaz. La pression dans le cylindre reste égale à la pression atmosphérique. Pendant ce mouvement, le stylet trace un segment horizontal A-A, de longueur égale à la course du piston. Le segment dessiné représente le diagramme de pression pour les phases d'aspiration et d'échappement.

La vanne est ensuite fermée pendant la course de compression. Le stylet décrit la courbe A-B. A la fin de la course de compression, la combustion est vérifiée et, par conséquent, une brusque augmentation de la pression se produit, ce qui rend la ligne de talons presque verticale B-C. Par la suite, pendant la phase d'expansion, le stylet décrit la courbe C-D. Peu de temps avant la fin de la course de détente, la soupape d'échappement s'ouvre, la pression chute à une valeur très proche de la pression atmosphérique et, par conséquent, le stylet suit la petite caractéristique presque verticale D-A.

Comparaison de deux cycles réels de moteur et de moteur diesel Otto

Ci-dessous, nous montrons la représentation de deux cycles réels typiques du moteur Otto et du moteur diesel d'un déplacement unitaire égal.

Comparaison des cycles réels du moteur otto et du moteur diesel Pour faciliter la comparaison entre les deux cycles réels, les diagrammes ont été superposés. L'axe des pressions pour le cycle Otto, en conséquence de la différence de volume Vc de la chambre de combustion. En effet, avec un déplacement unitaire égal Vp, le taux de compression du moteur diesel étant supérieur à celui du moteur Otto, le volume Vc de la chambre de combustion est plus petit.

La surface 1 2 6 1 '1 représente le travail négatif dû au pompage dans les phases d'aspiration et d'échappement. La surface 2 3 4 5 6 2 représente un travail positif. Sa différence est un travail utile. En divisant la surface correspondant au travail utile effectué par le fluide, par la longueur de la course, ou par le déplacement Vp selon l'échelle choisie pour l'axe des abscisses, on obtient la valeur de la pression moyenne indiquée (pmi).

Si nous voulons évaluer la différence de travail utile entre le cycle théorique et le cycle indiqué, nous établirons la relation comparative entre les surfaces correspondantes. En divisant la surface du cycle indiqué par le cycle respectif du cycle théorique de l'air, on obtient le rendement indiqué.

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Dernier examen: 22 novembre 2017

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