turbo compresseur - Hervé JARDIN

TERMINALE S.T.I.
Jardin-Nicolas Hervé
http://perso.orange.fr/herve.jardin-nicolas/
TURBO COMPRESSEUR
Dessin
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TURBO sujet
TURBO COMPRESSEUR
1) AUGMENTATION DE LA PUISSANCE D'UN MOTEUR THERMIQUE.
•
Augmenter la cylindrée
Dimensions du moteur et augmentation de la puissance fiscale.
•
Augmenter le taux de compression
Il est déjà au maximum sur les moteurs diesel.
Limité sur les moteur à essence (allumage spontané « cliquetis »)
•
Augmenter le rendement.
Il est déjà au maximum sur les moteurs actuels.
Il est possible d'augmenter la puissance d'un moteur thermique sans modifier ses dimensions ni
sa vitesse de rotation en agissant sur la masse volumique de l'air aspiré, donc sur la masse d'air
remplissant le cylindre à la fin de la course d'aspiration.
Ce résultat est obtenu grâce à la suralimentation du moteur, c'est-à-dire à la compression
préalable de l'air aspiré par celui-ci.
Cette technique est très utilisée sur les moteurs diesel équipant les poids lourds, les cars sur les
voitures de tourisme (diesel ou essence).
2) PRINCIPE DU MOTEUR COMPRESSE
Pour augmenter la pression des gaz d’admission nous avons besoin d’un compresseur.
La source d’énergie utilisée pour l’entraîner pourrait être :
•
Electrique → Entraînement par un moteur électrique
(solution envisagée pour l’avenir)
•
Mécanique → Entraînement par le moteur par l’intermédiaire d’une courroie
(Cela existe : Moteur MERCEDES Kompressor par exemple)
•
Thermodynamique → Transformation de l’énergie thermodynamique contenue
dans les gaz d’échappement en énergie mécanique pour entraîner le
compresseur.
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C’est la solution étudiée.
Au lieu d’entraîner la soufflante du compresseur de suralimentation aux dépens d’une fraction
de la puissance mécanique du moteur, il est possible d’utiliser à cet effet une partie de l’énergie
disponible dans les gaz d’échappement :
Ces gaz se détendent jusqu’à la pression atmosphérique dans une turbine entraînant
directement une soufflante centrifuge qui aspire de l’air extérieur et la refoule dans la conduite
d’aspiration du moteur.
En munissant le moteur d’une telle turbosoufflante de suralimentation, on peut obtenir un
accroissement de la puissance d’environ 50%
3) PRINCIPE DU MOTEUR TURBO COMPRESSE
DESCRIPTION :
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Les gaz brulés sortent de la chambre de combustion « 5 » à une vitesse élevée et à une
température de l’ordre de 700°.
Ces gaz pénettrent par l’orifice « 6 » afin d’entrainer la turbine en rotation à une fréquence
d’environ 200000trs/min.
La roue du compresseur elle-même entrainée en rotation par la turbine, aspire l’air frais par
l’orifice « 1 » , comprime cet air et l’expulse à une pression d’environ 1.5 bar par l’orifice
« 2 ».
La compression de cet air provoque une élévation de température ayant pour inconvénient de
diminuer sa densité (moins de molécule d’oxygène par unité de volume).
C’est pourquoi l’air est refroidi en traversant un échangeur air-air appelé Intercooler « 3 ».
L’air comprimé froid peut maintenant pénétrer dans la chambre de combustion afin d’y être
mélangé avec le combustible (essence ou gaz-oil)
Turbo- compresseur HOLSET
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TRAVAIL :
I ) Classes d’équivalences cinématiques.
1-1 -Colorier d'une même couleur toutes les pièces mobiles en rotation par rapport au carter.
(Toutes ces pièces forment la classe d'équivalence cinématique E.)
1-2 -Donner la liste des pièces qui composent l'ensemble E.
E : {5;...}
1-3 -Quelle est la liaison entre E et le carter 1.
II) Lubrification étanchéité.
Le guidage de l'arbre 5 est réalisé pour des paliers hydrodynamiques (interposition d'un film
d'huile entre les surfaces en mouvement pour supprimer tout contact direct entre les pièces).
Pour cela, l'orifice T1 est alimenté avec de l'huile sous une pression de 3 bars. Cette huile
parcourt les surfaces de guidage de l'arbre pour arriver ensuite dans des logements réalisés dans
le carter.
L'orifice T2 permet le retour de l'huile à la pression atmosphérique dans le carter du moteur.
2-1 -Colorier d'une couleur les logements dans lesquels se trouve l'huile sous pression.
2-2 -Colorier d'une autre couleur les logements dans lesquels se trouve l'huile à la pression
atmosphérique.
2-3 -Sachant que les pièces n° 10, 13, 17, E, 27 réalisent des étanchéités entre des milieux
différents
-Donner pour chacune de ces pièces :
- la nature des fluides à isoler
- le type d'étanchéité:
Direct
STATIQUE
Indirect
Avec frottement
DYNAMIQUE
Sans frottement
2-4 - Donner la fonction de la rondelle A.
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III) ANALYSE FONCTIONNELLE.
Il y aura création d'un film d'huile entre les paliers 9 et l'arbre 5 seulement si le jeu est supérieur
ou égal à 1/1000 du diamètre.
3-1 -Est-ce le cas ici, sachant que l'ajustement entre les bagues 9 et l'arbre 5 est Φ16 H6/f6.
3-2 - Quelle(s) condition(s) de fonctionnement ou de montage exige la présence du jeu JA
(voir dessin d'ensemble)
-Tracer la chaîne de cote relative à ce jeu.
-Même question pour les jeux JB et JC.
3-3 -Tracer le graphe de montage du turbo.