Mesure expérimentale du moment d'inertie d'une bielle

Résumé du document

Travail pratique niveau maths spé sur le comportement d'une bielle dans un moteur. On étudie dans ce TP le moteur diesel Indenor XD4 équipant les 505 GTD Turbo de cylindrée 2.5L et de puissance Max de 110 ch à 4500tr/min. Document de 1600 mots illustré par de nombreux schémas.

Extraits

[...] Conclusion : Comme nous l'avons vu avec la simulation sur ''Motion Works'', l'inertie et le poids propre des pièces génèrent, à grande vitesse, des efforts très important (de l'ordre de la tonne) dans les liaisons. C'est pour cela que les concepteurs recherchent un compromis entre la diminution de la masse des pièces et leur augmentation pour pouvoir résister aux efforts qu'elles subissent. Ceci est l'explication des formes des pièces. Par exemple la bielle. Elle est très massive aux alentours des axes de rotations et beaucoup plus fine entre les deux. Par contre, elle a une forme de I. [...]

[...] Son mouvement est rapidement amortie à cause des frottements et des actions de la liaison pivot. Torseur dynamique en O de la bielle par rapport au bâti : Résultante dynamique : Г(G,Bielle/ = m.d/dt.[dOG/dt]Ro Avec : OG = d.(cos(θ).z + sin(θ).y) D'où : . [dOG/dt]Ro = d.θ.(cos(θ).y sin(θ).z) . Г(G,Bielle/ = m.d.( θ.(cos(θ).y sin(θ).z) θ2(cos(θ).z + sin(θ).y)) Moment dynamique : δ(O,Bielle/ = d/dt.[I(Bielle,O).Ω1/0] car O est le centre de rotation de la bielle, c'est un point fixe. δ(O,Bielle/ = d/dt . [...]

[...] Par contres ces courbes changent d'allure avec la vitesse. Plus la vitesse de rotation du moteur augmente, plus l'amplitude des efforts augmente, même si la courbe semble un peu se lisser Mesure expérimentale du moment d'inertie / de la bielle : Pour déterminer la résultante dynamique on a besoin de connaître la position du centre de gravité de la bielle. On remarque que la bielle possède deux plans de symétrie, son centre de gravité de trouve donc sur l'intersection de ces deux plans. [...]

[...] Pour le moment il n'y a pas de carburant. Le vilbrequin fait un demi-tour. * compression : la soupape d'admission se ferme et le piston remonte. L'air est comprimé et s'échauffe fortement. Lorsque le piston atteint les 9/10ème de sa course environ, on injecte une quantité définie de carburant (à une pression de 400 bars pour un moteur diesel classique bars pour un moteur à injection directe à rampe commune et plus de 1700 bars pour un moteur à injection directe à injecteur-pompe). [...]

[...] Par exemple, le vilebrequin exerce sur la bielle un effort maximal de 22400 N environ pour un effort minimal de 7400 quand le moteur tourne à 4500tr/min. Par contre ses efforts sont divisés par presque 60. Cette énorme différence s'explique par le fait que l'inertie de la bielle quand le moteur tourne à 4500 tr/min crée des efforts très très importants. Même si la bielle n'a pas une masse très importante, à cette vitesse, il est très dur de l'arrêtée. [...]