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Cycles réels des moteurs thermiques

Cycles réels des moteurs thermiques

Le cycle réel d'un moteur thermique est celui qui reflète les conditions effectives de son fonctionnement. Ces conditions sont identifiées par le diagramme de pression moyenne dans le cylindre correspondant aux différentes positions du piston. La pression indiquée dans un graphique de pression moyenne est la pression dite moyenne indiquée.

Le diagramme indiqué est le graphique qui représente ce cycle.

Fonctionnement simplifié des indicateurs

L'indicateur est un appareil qui sert à obtenir le diagramme indiqué du cycle d'un moteur thermique.

Dans l'indicateur du schéma indiqué, un petit cylindre muni d'un piston maintenu 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 amplificateur. Le bras de levier le plus long du quadrilatère est pourvu à son extrémité d'un stylet.

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

Diagramme d'un indicateur de cycles réels dans les moteurs thermiques

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

La courbe dessinée par le stylet est ainsi référée à deux axes de coordonnées. L'abscisse représente les espaces couverts par le piston et donc les volumes. Les ordonnées représentent les pressions.

Exemple en moteur thermique de cycle Otto et 4 fois

Supposons que le moteur soit un moteur Otto (moteur à allumage chipa) et qu'il s'agit d'un moteur 4 temps. De même, nous supposerons que les conditions de fonctionnement sont approximativement théoriques.

Faites glisser le piston du point mort haut (PMS) vers le point mort bas (PMI) et vice versa, avec la soupape ouverte. Nous supposons que le piston n'offre aucune résistance au passage du gaz. La pression dans le cylindre reste la même que la pression atmosphérique. Au cours de ce mouvement, le stylet dessine un segment horizontal AA, de longueur égale à la course du piston. Le segment dessiné représente le diagramme de pression pour la phase d'aspiration et d'échappement.

La valve est ensuite fermée pendant la course de compression. Le stylet décrit la courbe AB. A la fin de la course de compression, la combustion est vérifiée et, par conséquent, il y a une augmentation soudaine de la pression qui tire la ligne presque verticale BC vers le stylet. Successivement, pendant le cycle d'expansion, le stylet décrit la courbe CD. Peu avant la fin de la course d'expansion, la soupape d'échappement est ouverte, la pression chute à une valeur très proche de la pression atmosphérique et, par conséquent, le stylet retrace la petite caractéristique DA presque verticale.

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

Ci-dessous, nous montrons la représentation de deux cycles réels typiques de moteur Otto et de moteur diesel de cylindrée égale.

Comparaison du cycle réel du moteur Otto et du moteur dieselPour faciliter la comparaison entre les deux cycles réels, les diagrammes ont été dessinés en se chevauchant. L'axe des pressions pour le cycle d'Otto, du fait de la différence de volume Vc de la chambre de combustion. En effet, à cylindrée unitaire égale 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 faible.

La surface 1 2 6 1 '1 représente le travail négatif dû au pompage en phase d'aspiration et d'échappement. La surface 2 3 4 5 6 2 représente le 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 celle respective du cycle de l'air théorique, les performances indiquées sont obtenues.

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Date de publication : 26 mars 2010
Dernier examen : 22 novembre 2017

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