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Recherche du rendement effectif



par Stéphane van Damme

Nous allons rechercher le rendement effectif ou global d’un moteur qui est égal à

ηeff = Weff / (Mc . Q)


Weff est l’énergie effective recueillie sur l’arbre.

Q est l’énergie chimique introduite par le combustible


1) Chaque kilo de carburant contient une certaine quantité d'énergie chimique «potentielle» qui peut être convertie en chaleur par le processus de la combustion.

L'énergie (en KJ/Mole ou en KJ/Kg ) libérée par la combustion complète d'une mole ou d'un kilogramme de carburant est exprimé par le pouvoir calorifique du combustible.

Si l'on tient compte de l'énergie libérée par la condensation de l'eau on parle alors de pouvoir calorifique supérieur : Pcs, tandis que si l'on considère la fin de la réaction alors que l'eau est encore sous forme de vapeur (ce qui est le cas dans un moteur à combustion interne), on parle de pouvoir calorifique inférieur : Pci.

L'expression de l 'énergie Q libérée par la combustion d'une masse m de carburant dont le Pci est connu est

Q = mc . Pci

Le Pci de l'essence est de 42 700 kJ/kg

La densité de l'essence est de 740 gr/litre.

Un litre d'essence fournira donc une énergie de 31 598 KJoules


2) Mais une partie des réactions physico-chimiques de la combustion n'a pas le temps d'avoir lieu dans le cylindre ou ne peut avoir lieu par insuffisance locale d'oxygène.

ce qui nous amène au au rendement de combustion

ηcomb = Qr / Q

ηcomb est de l'ordre de 0.93

Donc un litre d'essence fournira donc une énergie de 29 386 KJoules

On a vu que le travail thermodynamique théorique Wthth est égale à la surface du cycle parfait S1.

Et que le rendement thermodynamique théorique ηthth est le rapport de ce travail et l’énergie dégagée par la combustion (Qr).

Mais on a vu à la page précédente que de l'énergie est dissipée et représentée par la surface S2.

Le travail indiqué Wi = S1 - S2

Le rendement thermodynamique réel est donc

ηthréel = Wi / Qr

Dans notre exemple, si le Wthth = 16000 Kjoules on aura ηthth = 0.544

3) Ceci nous conduit au rendement de forme ηforme qui est

ηforme = ηthréel / ηthth

Dans notre exemple, si une mesure donne 14000 Kjoules, on aura ηforme = 0.875

4) Mais le travail indiqué n'est pas encore ce que recevra l'arbre.

Les frottements internes ( piston/cylindre, attelage mobile...) et l’énergie nécessaire à l’entraînement de la pompe à huile, à eau, de l’arbre à cames... enlève encore de l'énergie.

Ce qui reste est appelé travail effectif et le rendement mécanique est le rapport entre le travail effectif et le travail indiqué.

ηméca = Weff / Wi

Si nous mesurons sur l'arbre 11000 Kjoules, on aura ηméca = 0.786


Le rendement effectif ηeff sera donc de 11000 / 42700 = 0.348


bibliographie : "Technologie des moteurs : BTS Lycée Eiffel - Talange"

(© Stéphane van Damme)
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Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


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