Motores Termicos

Motores Termicos

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1. Le cycle de Miller est un cycle moteur 4 temps avec une valeur de RFA très élevée (par ex 100 degrés); Expliquer comment cela peut permettre d'augmenter le rendement thermodynamique du cycle, en discutant notamment du travail de compression et de détente; Quelle influence ce réglage a-t-il sur le remplissage et sur les performances ?

représenter le cycle dans le diagramme PV ci dessous comportant un cycle de référence, en expliquant les différences (3 pts)

Intérêt : tant que la soupape d’admission reste ouverte, la compression ne se fait pas : on économise du travail de compression : la course de compression (qui consomme du travail) est en pratique plus courte que la course de détente (qui fournit du travail) ; cela permet d’augmenter le rdt thermo par rapport à un cycle classique ; utilisé sur certains moteurs industriels et sur toyota Prius par ex.

Avantage secondaire : pressions moins élevées favorables à la fiabilité

http://www.metacafe.com/watch/yt-hq38cvLUbfk/pics_from_ayof/

Inconvénients :

Pdt que la soupape reste ouverte et que le piston remonte il y a refoulement : le remplissage est moins bon : autrement dit les performances (couple et puissance maximum) vont diminuer

Sur le diagramme on a un cycle miller (orange) avec la même cylindrée que le moteur de référence:

On voit que la compression commence au milieu de la course du piston; le remplissage étant inférieur, la chaleur dégagée l'est aussi (moins de carburant admis); le travail récupéré est plus faible; le cycle en vert est un cycle de miller avec le même remplissage que le cycle de référence; cela nécessite une cylindrée supérieure (ou le recours à la suralimentation): on a alors la même chaleur dégagée (3à4) mais on voit que le travail récupéré est supérieur (zone hachurée en plus): le rendement est bien supérieur à un cycle classique

Rem: on parlait d'un RFA très élevé qui justifie un nouveau nom pour le cycle, et pas d'un RFA "normal" du cycle classique qui cherche à optimiser le remplissage; une partie des points a quand même été attribuée en cas de discussion correcte autour du RFA classique.

8 Exercice: (14.5 pts) Détailler les calculs: formules littérales puis valeurs numériques utilisées

On dispose des graphes suivants, concernant un moteur de propulsion automobile (moteur "4 temps")

- Commenter le graphe relatif au dosage. En déduire le type du moteur (Allumage commandé ou Diesel).

=1 sur la plus grosse partie de la zone de fonctionnement; caractéristique d’un moteur à allumage commandé avec pot catalytique 3 voies ; à forte charge et haut régime on enrichie un peu (<1) pour favoriser les performances (hors de la zone où les polluants sont réglementés); un moteur Diesel présente un dosage bpc plus variable (très pauvre aux faibles charges) et toujours pauvre (>1); les valeurs de CSP et de PME indiquaient aussi unmoteur allumage commandé) (1,5 pt)

- Calculer le coefficient stœchiométrique du carburant utilisé.

C8H18 + 25/2 O2-> 8CO2 + 9H2O (0.5 pt)

Pour brûler 114g d’octane (1mol) il faut 25/2*32 g d’O2 et on divise par 0.23 pour la masse d’air (qui contient en masse 23% d’O2)

D’où C stoechio= 25/2*32/0.23/114=15.25 (0.5 pt)

- Calculer le débit d'air (en kg/h), la vitesse moyenne du piston et le rendement global (en %) à 5500 tr/mn, à pleine charge

A 5500 tr/mn PC la CSP vaut 300 g/kWh

La puissance vaut P=C*N

On obtient C à partir de la PME; on lit sur le graphe PME (maxi on est à Pleine Charge) vaut environ 9 bar

C=PME*V/4

V: cylindrée totale= 4* *0.085^2*0.088 (ne pas oublier le nbre de cylindres !)=1997 cm3=2l

C=900000*.002/4=143 mN

P=C*5500*2/60=82.5 kW

Le débit de caburant vaut CSP*P=24.75 kg/h

Le débit d’air est obtenu grace au coef stoechio et à lambda (0.82 à Pleine Charge lu sur le graphe)

Soit Debit air=24.75*15.25*.82=310 kg/h (1,5 pt)

Rem: on pouvait aussi faire un calcul à partir de la cylindrée et du régime en se donnant la masse volumique de l'air (P/(rT)); on doit alors faire l'hypothèse d'un rendement volumétrique de 1, ce qui est approximatif. On trouvait de l'ordre de 400 kg/h ce qui montre que le vol environ 0.8 (310/400)

Vitesse moyenne du piston:

A