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Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Un moteur à quatre temps est un moteur à piston avec une course pour deux tours du vilebrequin. Avec un moteur diesel à quatre temps, l'air est comprimé pendant la course de compression, le chauffant. À la fin de la course de compression, le carburant est injecté via un injecteur et une combustion spontanée se produit. Les gaz de combustion en expansion poussent le piston vers le bas pendant la course de travail, ce qui entraîne le moteur.

Les moteurs 4 temps peuvent être à cycle Otto ou à cycle Diesel. Cependant, à des fins de performance, nous les analysons ensemble.

Les moteurs à explosion profitent de l'énergie chimique du carburant ( essence, diesel, etc.). Au moment de l'explosion, cette énergie devient énergie thermique. Grâce aux différents éléments du moteur, cette énergie thermique est convertie en énergie mécanique (en l'occurrence énergie cinétique) par rotation d'un axe.

La performance est le rapport d'énergie utilisé dans ces transformations. Selon les lois de la thermodynamique, elle ne peut jamais dépasser 1 dans un modèle théorique. Dans un cycle réel, la pratique ne peut jamais atteindre 1.

Selon la deuxième loi de la thermodynamique, aucun moteur réel ou idéal ne peut transformer toute la chaleur introduite en travail mécanique. Par conséquent, seule une fraction de la chaleur fournie par la combustion sera transformée en travail; Cette fraction représente les performances thermiques du moteur.

Ensuite, nous définissons, l'efficacité thermique idéale à la relation entre la quantité de chaleur transformée en travail utile et la quantité de chaleur fournie au fluide.

Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Le travail utile étant équivalent à la différence entre la chaleur fournie Q 1  et la chaleur soustraite Q 2, nous avons:

Tout le monde peut se faire une idée plus complète du concept d'efficacité thermique et se familiariser avec l'interprétation des diagrammes en examinant la séquence de transformations des coordonnées PV et TS pour un cycle idéal.

Performance thermique en phase de compression

La zone jaune (L2) représente le travail effectué par le piston. Le piston se déplace du point mort bas au point mort haut.

Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Performances thermiques en phase de combustion d'un moteur 4 temps

La chaleur produite par la combustion est introduite instantanément, car le cycle est à volume constant. La zone bleue QI représente la chaleur fournie.

Performance thermique d'un moteur à 4 temps Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Performance thermique dans la phase d'expansion d'un moteur thermique

Le piston se déplace, par défaut, de la pression du fluide, du point mort haut au point mort bas. Le travail LI produit par le fluide actif pendant l'expansion est représenté en coordonnées PV, par la zone rayée entre la ligne d'expansion adiabatique supérieure et l'axe des abscisses.

Performance thermique d'un moteur à 4 temps Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Performance thermique en phase d'échappement des gaz

A ce moment, l'échappement à volume constant s'ensuit et pendant cette phase du cycle la chaleur Q2 est soustraite tandis que la pression baisse. A droite, la chaleur Q est représentée, en coordonnées TS, par la surface bleu foncé. En violet le travail utile est représenté et en bleu clair la chaleur utilisée.

Performance thermique d'un moteur à 4 temps Performance thermique d'un moteur à 4 temps

Comme le travail utile, évidemment, égal à la chaleur utilisée, nous pouvons écrire:

Performance thermique d'un moteur à 4 temps

on peut ainsi simplifier le calcul du travail utile et de l'efficacité thermique du cycle en utilisant les valeurs Q 1  et Q 2  au lieu de L 1  et L 2 .

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Date de publication : 29 août 2012
Dernier examen : 18 février 2020