Moteurs à combustion interne, combustion et éléments de carburation

Abstract

Le présent document constitue une version concise du cours de moteurs à combustion interne du programme enseigné aux étudiants de troisième année licence LMD option énergétique du département de Génie Mécanique à l'USTO-MB. Le document complète les notions de base sur les moteurs par des chapitres détaillés sur les combustibles, la combustion et la carburation. Le polycopié se focalise sur l’architecture du moteur, le principe de fonctionnement, les cycles théoriques, le cycle réel en plus de notions relatives aux combustible à la combustion et à la préparation du mélange réactif. Ainsi, les étudiants désirants s’initier et approfondir leur connaissances sur la combustion et la carburation sans aborder la partie moteur y trouveront facilement leur but. Les cours sont enrichis par plusieurs exemples et une multitude d’exercices proposés lors des examens et contrôles accompagnés de corrections détaillées. Le polycopié se compose de sept chapitres. Le premier chapitre englobe des généralités sur les moteurs à combustion interne avec une description détaillée de l’architecture les grandeurs caractéristiques du moteur ainsi que les principales différences entre le moteur à allumage commandé (moteur à essence) et le moteur à allumage par compression (moteur diesel). Le deuxième chapitre aborde le principe de fonctionnement du moteur à combustion et les cycles théoriques relatifs à chaque type de moteur, à savoir le cycle Beau de Rocha, le cycle Diesel et le cycle de Sabathé. Une étude rigoureuse de chaque cycle y est présentée et la notion de rendement est introduite. Le troisième chapitre présente une analyse du cycle réel. La définition des notions de distribution et d’angles de calage statiques du moteur sont définies. Le quatrième chapitre est consacré aux notions de puissances et de rendements indiqués et effectifs des moteurs à combustion interne. Le chapitre aborde en premier lieu le calcul de la position, la vitesse et l’accélération instantanées su piston. La méthodologie du calcul des pressions moyennes indiquées et effectives ainsi que la consommation spécifique est présentée. Le cinquième chapitre est dédié à la combustion d’une manière générale. Une multitude de notions et de propriétés relatives aux carburants solides, liquides et gazeux et exposée. La notion de température adiabatique de fin de combustion est développée. Le sixième chapitre regroupe quelques notions de base nécessaires à la compréhension de la carburation et la préparation des mélanges réactifs. Le chapitre est riche en exemples accompagnés de corrections détaillées. Le chapitre aborde d’abords les propriétés des mélanges réactifs gazeux suivies par les notions de rapports air/fuel, de stoechiométrie et de coefficient d’excès d’air. Le septième et dernier chapitre regroupe quelques problèmes et exercices d’application avec leurs solutions. Enfin, nous espérons que ce document sera d'une grande utilité pour les étudiants afin de mieux appréhender les notions de base nécessaires aux calculs des performances statiques des moteurs.