bilan énergétique global d'un moteur

[nikal23]

Bonjour a tous,


je cherche à quantifier quelles sont les énergies résultantes (énergie de production, énergie dégagée à l'échappement, énergie donnée au circuit de refroidissement etc...) car je n'ai qu'une formule globale qui plus est me semble fausse!!!

toutes informations serait bonnes a prendre!!!



merci d'avance

[robur71]

Bonjour a tous,
je cherche à quantifier quelles sont les énergies résultantes (énergie de production, énergie dégagée à l'échappement, énergie donnée au circuit de refroidissement etc...) car je n'ai qu'une formule globale qui plus est me semble fausse!!!

Bonjour,
S’il s’agit d’un moteur à explosions, les ordres de grandeurs sont les suivants :
Sur 100 Joules contenus dans le carburant :
30 se transforment en travail
40 disparaissent dans les gaz d’échappement
20 sont emportés par le refroidissement
le reste se perd par combustion incomplète , réchauffement de l’huile , entraînement
d’organes auxiliaires….

On peut aussi raisonner en termes de rendement
nth rendement thermodynamique du cycle ( 0.60 diesel 0.45 essence )
nc rendement du cycle réel par rapport au cycle théorique ( 0.8)
nm rendement mécanique

rendement global n = nth . nc. Nm = 0.36 à 0.4 (diesel ), 0.25 à 0.30 (essence)

[invité576543]

Bonjour,

rendement global n = nth . nc. Nm = 0.36 à 0.4 (diesel ), 0.25 à 0.30 (essence)

Ce sont des rendements maximaux, non? Pour un couple et une puissance bien particulière pour un moteur donné, il me semble. Le rendement moyen d'un moteur en utilisation normale dans un véhicule (moyenné sur les différentes configurations couple/puissance rencontrées en usage normal) est plus faible il me semble (<20%), non?

Cordialement,

[Tifoc]

Bonjour,

100 joules au départ.
92 transformés en travail pour déplacement des pistons - 8 perdus par combustion incomplète.
52 transformés en travail dans la rotation du villebrequin - 40 pour l'évacuation des gaz brûlés.
28 en travail dans la transmission - 4 pour alimenter pompes et alternateur, 20 dans le liquide de refroidissement.
25 dans la rotation des roues - 3 perdus par frottement.

Valeurs moyennes pour une utilisation classique en automobile, c'est à dire entre 2000 et 5000 tr/min

[robur71]

Bonjour,

100 joules au départ.
92 transformés en travail pour déplacement des pistons - 8 perdus par combustion incomplète.
52 transformés en travail dans la rotation du villebrequin - 40 pour l'évacuation des gaz brûlés.
28 en travail dans la transmission - 4 pour alimenter pompes et alternateur, 20 dans le liquide de refroidissement.
25 dans la rotation des roues - 3 perdus par frottement.

Valeurs moyennes pour une utilisation classique en automobile, c'est à dire entre 2000 et 5000 tr/min

Rendement thermo.
nth = 1 –1/ rho exposant ( gamma-1)
Rho taux de compression
Gamma =Cp /Cv
A.N rho = 7 ; gamma = 1.28 nth = 0.419

Pour 100 J contenus dans l’essence le cycle théorique restituera 41.9 J

Malheureusement le cycle réel , ne correspond pas exactement au cycle théorique ( remplissage, avances et retards divers , échanges de chaleur…) rendement du cycle réel 0.8.
Il ne reste plus que 33.5 J
En tenant compte du rendement mécanique ( frottements divers …) 0.8
Il reste finalement 26.8 J sur le vilebrequin.

0.268 est le rendement maximal qu’il sera possible d’obtenir avec ce moteur….

[Tifoc]

Re-
Les 100 joules de départ ne sont pas ceux contenus dans l'essence, mais ceux qu'on peut espérer (soit 50% en effet) aoprès application du rendement thermo.
Dans un contexte de thermodynamique, on ne raisonnerait effectivement pas selon ce schéma...
Ceci dit, on peut ajoputer un étage Alors je reprend : Pour 200 J au départ, etc...
Et on arrive à un rendement total de 10 à 15 %

PS: au passage les rendements thermo d'un essence et d'un diesel sont pratiquement équivalent (0.5 environ pour les deux)

[nikal23]

merci pour toutes ces informations.
Néanmoins je crois que le rendement est aussi fonction de la charge appliquée au moteur?!
moi je cherche a quantifier l'énergie contenue dans les gazs d'échappement par la formule suivante:
Pch+Ppipes_echappement+Pfrotte ment+Péchappement+Peff=Pcombus tion.
avec
Pch: puissance transférée aux parois de la chambre
Ppipes: puissance transférée aux pipes d'échappement
Pfrottement=puissance générée par frottement+pompage
Peff: puissance transmise à l'arbre moteur

et moi ce que je cherche c'est Pechappement. Le problème c'est que je ne sais exprimer que quelques un de ces termes et je ne sais même pas si il est juste de raisonner en termes de puissance!!!
Voila tout mon problème!!
Merci pour l'aide

[robur71]

Re-
PS: au passage les rendements thermo d'un essence et d'un diesel sont pratiquement équivalent (0.5 environ pour les deux)

Ben non justement, le diesel avec son taux de compression plus élevé permet d’obtenir des meilleurs rendements.
Rendement thermo diesel 0.60 à 0.65 ; essence 0.45 à 0.50

Néanmoins je crois que le rendement est aussi fonction de la charge appliquée au moteur?!

Le rendement est effectivement fonction de la charge, c’est là que la consommation spécifique est minimale

moi je cherche a quantifier l'énergie contenue dans les gazs d'échappement par la formule suivante:
Voila tout mon problème!!!

On doit trouver ça dans la littérature concernant le dimensionnement des turbo compresseurs….

[nikal23]

Je viens de retrouver un de mes cours de moteur et y a un truc pas mal mais alors pour les valeurs?

apparemment la chaleur contenue dans les gaz d'échappement vaut:

Hentré-Hsortie=somme ( Cp*dm/dt)

mais pour le coup je ne suis pas beaucoup plus avancé

[Tifoc]

Bonsoir,

Ben non justement, le diesel avec son taux de compression plus élevé permet d’obtenir des meilleurs rendements.

Évidemment, si on ne tient compte que DU paramètre qui va bien...
1 - Le "taux de compression", qui comme son nom l'indique est un rapport de pressions (et qui caractérise l'étanchéité due aux segments) , n'a rien à faire dans l'expression du rendement thermodynamique. C'est le rapport volumétrique de compression qui intervient (voir formules en attaché). Cette erreur de vocabulaire (très fréquente) est le plus souvent sans conséquences, mais pas quand on veut être précis.
2 - Les rendements d'un diesel lent et d'un diesel rapide (automobile) sont donnés ci-dessous... avec TOUS les paramètres qui interviennent (entre autres un TAUX de compression dans le dernier). Bien sûr, les résultats numériques accusent alors une légère baisse... Et on ne trouve plus que 3 points d'écarts dans les valeurs des rendements.

Les valeurs exactes dépendent de la charge et du régime, mais aussi de leurs variations respectives (surtout pour la charge) en utilisation usuelle. Et les variations obtenues alors pour les différents rendements sont telles qu'il est vain d'essayer de les quantifier théoriquement (certains baissent quand d'autres montent). Ce que j'ai indiqué dans mon premier post sont des ordres de grandeur (pour une essence).

Cordialement,

[robur71]

Parfaitement exact, j’aurais du écrire rapport volumétrique de compression.

Il n’en demeure pas moins vrai que le rendement thermodynamique d’un diesel est plus élevé que celui d’un moteur à essence….

Un rendement global de 0.15 me semble bien faible...
Avec un Pci essence de 44918 kJ/ kg ça donne
une cosommation spécifique de 393 g / ch / h

[Tifoc]

Bonjour,

Il y a deux choses distinctes dans nos échanges. D'une part le rendement thermodynamique théorique (ça fait un indice th² ). Celui d'un "diesel" est effectivement meilleur qu'un essence, mais "seulement" 53% contre 50% (allez, je veux bien aller jusqu'à 49% ). J'ai mis des guillemets car il s'agit ici d'un diesel rapide, ou cycle mixte, ou de Sabathé, ou de... (y a plein de noms ! ). Un "vrai" diesel, lent donc, a lui un bien meilleur rendement (on va arriver aux 60 %, voire plus).
L'autre problème, celui soulevé par nikal, concerne le rendement global d'une automobile, en utilisation courante. Et c'est la que ça devient la cata...
Bien sûr, un moteur sur banc, on va lui tirer des 30 à 35% de rendement... au couple max et à régime stabilisé ! Mais en utilisation réelle

Cordialement,

[nikal23]

bonjour a tous,

Comme l'as si bien dit Tifoc tout le problème est de quantifier cette énergie au cours de l'évolution de charges appliquées par exemple car le moteur n'est que très peu souvent au point nominal d'utilisation.
Le problème est de trouver des courbes de pression-cylindre et des profil de températures d'échappement pour faire un vague bilan (car les formules thermo nécessite de savoir la masse de chaque composant des gaz d'échappement ainsi que leur évolution et c'est pas de la tarte!!!!)

[chatelot16]

quand on compare moteur essence et diesel tout le monde oublie ce qui a le plus d'importance pratique : avec un essence quand on reduit la puissance en fermant le carburateur , la pression de compression baisse , donc le rendement baisse ce qui est catastrophique quand une voiture a un gros moteur et que l'on roule toujours a puissance partielle

au contraire le rendement du diesel est meilleur a charge partielle et c'est cela qui fait faire des economies

[Tifoc]

Bonsoir,

avec un essence quand on reduit la puissance en fermant le carburateur

Il n'y a plus de carburateurs sur les moteurs essence depuis 1992...

la pression de compression baisse

Vous voulez dire que la combustion induit une moindre élévation de pression ? Soit.

donc le rendement baisse

Ah ?

le rendement baisse [...] et que l'on roule toujours a puissance partielle

Le rendement maxi n'est pas au régime de puissance max mais à celui de couple max (à peu près). Donc maxi à "puissance partielle". Bizarre non ?


Cordialement,