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1re · ICCER Ch03 · Machines thermiques

Le moteur à combustion

Un moteur thermique fait l'inverse d'une pompe à chaleur : il reçoit de la chaleur (combustion) et en convertit une partie en travail mécanique. Mais une grande part part en chaleur perdue : c'est tout l'enjeu du rendement.

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Observe les 4 temps : admission, compression, combustion-détente (le seul temps « moteur »), échappement. Sur 100 % d'énergie brûlée, à peine ⅓ devient mouvement utile.

Plus il est élevé, meilleur est le rendement théorique.

⚙️ Bilan de puissance

Rendement η
%
Puissance utile
kW
Puissance carburant
kW
Chaleur perdue
kW

⚡ Où va l'énergie brûlée ?

  • Travail mécanique utile kW
  • Pertes aux gaz d'échappement kW
  • Pertes au refroidissement kW
Lois du modèle
\( \eta = \dfrac{W_{\text{utile}}}{Q_{\text{chaud}}} = 1 - \dfrac{Q_{\text{froid}}}{Q_{\text{chaud}}} \)
Essence — cycle Otto : \( \eta_{\text{théo}} = 1 - \dfrac{1}{\tau^{\,\gamma-1}} \)
Diesel — cycle Diesel : \( \eta_{\text{théo}} = 1 - \dfrac{1}{\tau^{\,\gamma-1}}\cdot\dfrac{\alpha^{\gamma}-1}{\gamma(\alpha-1)} \)

\(\gamma=1{,}4\). Les deux cycles n'ont pas la même formule : le Diesel (allumage par compression, chaleur apportée à pression ~constante) dépend du taux de détente \(\alpha\), fixé à 2 dans ce modèle. À taux de compression égal l'Otto est un peu plus efficace ; mais le Diesel fonctionne à \(\tau\) bien plus élevé, d'où son meilleur rendement réel. Le rendement affiché reste une estimation (cycle idéal × coefficient réaliste).