BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR MOTEURS À COMBUSTION INTERNE Session 2019 ÉPREUVE E4 E4 – Technologie moteur Durée : 4 heures – Coefficient : 4 Documents et matériels autorisés : Aucun document autre que le sujet n’est autorisé. Moyens de calculs autorisés : L'usage de tout modèle de calculatrice, avec ou sans mode examen, est autorisé. Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu'il soit complet : le sujet comporte 26 pages. CODE ÉPREUVE : 1960MO4TM SESSION : 2019 Durée : 4h EXAMEN BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR SUJET Coefficient : 4 SPÉCIALITÉ : MOTEURS À COMBUSTION INTERNE ÉPREUVE : E4 – TECHNOLOGIE MOTEUR SUJET N°03ED18 26 pages Injection « flexfuel » PRÉSENTATION DU SUJET 1. Contexte Les carburants alcoolisés sont d’un intérêt pertinent dans le contexte de la réduction de l’effet de serre. Si en Europe, et en particulier en France, ces carburants ne sont pas très développés, il n’en n’est pas de même dans certains pays. On sait que dans le Mercosur par exemple, en particulier au Brésil, l’usage de l’éthanol issu de la canne à sucre est courant. L’utilisation de l’éthanol en plus ou moins grande proportion dans le carburant pose quelques problèmes de configuration et de mise au point des moteurs. Il est en effet indispensable d’adapter les matériaux à l’éthanol (cuivre à remplacer par de l’inox, joints spécifiques…). Le démarrage à froid est une prestation délicate à réaliser, compte tenu des caractéristiques de vaporisation de l’éthanol. De plus, le choix des injecteurs et la partie « soft » de calcul du temps d’injection, doivent permettre une adaptation au carburant « réel » présent dans le réservoir en fonction du taux d’éthanol. Ce taux est susceptible de varier selon l’approvisionnement de 0% (E0) à 100% (E100) si on considère les limites extrêmes… Les performances en pleine charge du moteur doivent rester les mêmes. C’est ce dernier point qui constitue l’étude de ce sujet : un constructeur réalise une pré-étude pour déterminer la faisabilité d’un moteur « flexfuel » à partir d’une base standard de moteur et de contrôle moteur. Les injecteurs, et toutes les pièces sensibles à l’oxydation, seront changés. 2. Organisation du sujet et conseils pour la rédaction. Le sujet se compose : o Du texte : 7 pages numérotées de 2 à 8. o Des documents techniques : 13 pages numérotées de 9 à 22. o Des documents réponses (dont certains contiennent également des informations techniques). Les pages 23, 24, 25 et 26 sont à rendre avec la copie. Le sujet est décomposé en 4 parties inégales en temps et difficulté, mais indépendantes. o Partie 1 : choix des injecteurs. o Partie 2 : réglage injection. o Partie 3 : analyse des résultats du premier essai et synthèse. o Partie 4 : vérification des performances d'un véhicule flexfuel. D’une façon générale, on demande de rédiger les réponses de manière littérale et de préciser les unités utilisées. On conseille de bien lire les questions et les documents techniques ; un petit texte décrit, au début de chaque partie et / ou sous partie, l’objectif, la problématique et les documents auxquels se référer. Pour répondre aux questions posées, il faut mobiliser des connaissances fondamentales du cours, utiliser la documentation et faire preuve d’un peu de réflexion. Il n’y a pas de difficultés mathématiques ou calculatoires dans le sujet. Temps conseillés : Lecture du sujet : Partie 1 : Partie 2 : Partie 3 : Partie 4 : 10‘ 2h10’ 25’ 15’ 1h00 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 2/28 ORGANISATION DE L’ÉTUDE DONNÉES GÉNÉRALES Toutes les données générales figurent dans le Document Technique DT1. Des données spécifiques, si nécessaire, seront indiquées en début de chaque partie. PARTIE 1 : CHOIX DES INJECTEURS Présentation : Le but de cette partie est de choisir l’injecteur à utiliser en termes de débit nominal et de dynamique de débit. Pour cela il faut : Déterminer les débits de carburant nécessaires (ou masses par cycle et par cylindre) pour les conditions « limites » suivantes : o Débit maximum : pleine charge moteur, o Débit minimum : ralenti à chaud ; calculer le débit statique de l’injecteur dans les conditions limites de débit maximum et sélectionner les injecteurs capables de réaliser ce débit ; vérifier que les injecteurs sélectionnés sont capables de réaliser le débit minimum dans les tolérances de linéarité ; choisir le ou les injecteurs compatibles. Données spécifiques à cette partie (voir Document Réponse DR1) : Le bureau d’étude fournit, sous forme de graphiques, des données relatives au moteur : o Masse d’air admise en fonction de la pression collecteur et du régime moteur. o Prévision de richesse en fonction de la pression collecteur. o Masse de carburant en fonction de la masse d’air, de la richesse et du type de carburant (E0 et E100). EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 3/28 1. Analyse des données du bureau d’étude On souhaite comprendre et vérifier les données des graphiques fournis pour effectuer le choix des injecteurs… 1.1. Masse d’air Expliciter, en quelques lignes, ce que représente le graphique . Proposer une équation pour la droite de masse d’air « moyenne ». 1.2. Richesse Justifier les 3 valeurs de richesse 1, 1,12 et 1,22 prévues par le bureau d’études. 1.3. Masse de carburant Répondre sur le Document Réponse DR1 (cadres prévus à cet effet). Ecrire l’équation littérale permettant de tracer les courbes de la masse de carburant en fonction de la masse d’air. Identifier les courbes « E0 » et « E100 ». Justifier la réponse. 2. Débits de carburant limites 2.1. Débit maximum Calculer la masse de carburant correspondant, dans le cas le plus défavorable, aux deux points signalés sur le graphique : 363,69 mg @ 5500 tr.min-1 et 415,23 mg @ 4000 tr.min-1. Placer les points obtenus sur le graphique . 2.2. Débit minimum On se place maintenant dans le cas du ralenti à chaud, et on prendra pour notre calcul le point indiqué sur le graphique : 68,74 mg @ 300 hPa. Calculer la masse de carburant correspondant, dans le cas le plus défavorable, à ce point. Placer le point obtenu sur le graphique . 3. Temps disponible pour injecter 3.1. Temps de cycle Le temps de cycle est donné sur le graphique. Écrire l’équation de cette courbe. En déduire les temps de cycle pour les deux points de débit maximum définis à la question 2.1. 3.2. Temps d’injection électrique disponible Une marge de temps par rapport au temps de cycle est définie (voir Document Technique DT1). o Justifier la nécessité de cette marge. o Calculer les "temps électriques" disponibles pour les deux points de pleine charge étudiés précédemment (363,69 mg @ 5500 tr.min-1 et 415,23 mg @ 4000 tr.min-1). EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 4/28 4. Débit statique injecteur Dans un premier temps, on utilise le temps mort forfaitaire donné Document Technique DT1. 4.1. Calculer le débit injecteur pour les deux points de pleine charge 4.2. Correction de débit 4.2.1. Justifier la formule de correction donnée sur le document technique 1 4.2.2. Calculer les débits corrigés Remarque : le fluide d'essai d'injecteurs est le n-heptane, le carburant réel est le E100. 4.3. 5. Quel est le débit statique à retenir pour le choix de l’injecteur ? Justifier. Choix de l’injecteur Pour des raisons de stabilité et de répétabilité, le temps d’injection nécessaire pour fournir la masse de carburant au ralenti doit être supérieur au temps mini (bande passante de 2%) plus une marge de 10% : 5.1. Bande passante Sur le Document Réponse DR2, tracer les Bandes Passantes à 2%. En déduire les temps "électriques" au ralenti , puis . o Compléter le tableau du DR2. 5.2. Choix On rappelle que la masse injectée peut s'écrire : (équation calculée pour chaque injecteur et figurant sur les graphiques deu document réponse DR1). La masse (ramenée en n-heptane) à injecter au ralenti est de Calculer, pour chaque injecteur, le temps nécessaire pour injecter cette masse. Choisir le ou les injecteurs qui conviennent en fonction du débit statique et de la contrainte de linéarité au ralenti ( . EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 5/28 PARTIE 2:RÉGLAGE INJECTION Présentation : Le but de cette partie est de « caler » correctement le calcul du temps d’injection dans le « soft » et de vérifier la bonne adaptation de ce calcul en fonction du type de carburant ( ). Données spécifiques à cette partie : Pour cette partie on se réfèrera au Document Réponse DR3 et on prendra les valeurs suivantes : o Débit statique injecteur en E0 : 2,5 mg.ms-1 o Débit statique injecteur en E100 : 3 mg.ms-1 1. Calcul du facteur d’échelle Pour cette partie, écrire les réponses dans les cadres correspondantes sur le Document Réponse DR3. Vous pouvez détailler les calculs sur votre copie. 1.1. Équation de TI1 en conditions neutres Quelles doivent être la valeur des termes correctifs en conditions "neutres". Écrire l’équation de calcul du temps d’injection dans des conditions « neutres » (pas de corrections appliquées). On note cette relation "équation 1". 1.2. Équation de la masse de carburant du point de vue injecteur Écrire l’équation de la masse de carburant injectée en fonction de "équation 2". 1.3. . On note cette relation Calcul du facteur d’échelle On rappelle que : o la masse de carburant est liée au temps d'injection par o la masse de carburant est liée à la masse d'air par : Déduire des 3 équations précédentes (1,2 et 3) la relation liant et au PCO. Calculer la valeur de ("équation 2"). ("équation 3"). à la richesse, au débit statique pour les deux carburants (E0 et E100), et sa valeur moyenne EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 6/28 . PARTIE 3:ANALYSE DES RÉSULTATS D’ESSAI Présentation : Le but de cette partie est de vérifier et d’analyser les résultats obtenus lors d’un premier essai comparatif E100 / E0. Données spécifiques à cette partie : documents techniques DT3-1 à DT3-10. 1. Correction de la formule de calcul du CO2 A la lecture des résultats on observe un problème sur les valeurs d’émission de CO2. La piste la plus probable pour l’anomalie de valeur du CO2 est l’erreur dans la formule de calcul implantée dans le système de dépouillement. La formule générale de calcul des émissions spécifiques de polluant utilisée par le système est : Avec : : concentration du polluant considéré : masse molaire du polluant considéré Pour le CO2 la formule appliquée dans le système est : Proposer une modification de la formule adaptée au calcul de l’émission de CO2 pour l’E100. Calculer l’émission spécifique de CO2 sur le point 6 bars@2500 tr.min-1. On pourra négliger les HC. 2. Calcul des rendements Calculer, sur le point 6 bars@2500 tr.min-1 : o Le rendement effectif, o Le rendement de combustion (on rappelle le PCI du CO : 10,5 kJ.g-1), o Le rendement de forme, en sachant que le rendement mécanique est : EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 7/28 . PARTIE 4 : VÉRIFICATION DES PERFORMANCES D’UN VÉHICULE FLEXFUEL Présentation : On se propose de vérifier que les performances d’une automobile européenne équipée d’un moteur flexfuel sont équivalentes en fonctionnant exclusivement avec du carburant E0 ou du carburant E85. Rappel : le super-éthanol E85 est un carburant contenant jusqu’à 85% d’éthanol et 15% d’essence en volume. Données : Courbes du couple moteur en fonction du régime pour l’E0 et l’E85, caractéristiques du véhicule. (Voir Document Technique DT3) Détermination de la vitesse maximale du véhicule fonctionnant en E0 ou en E85 Remarque : Pour les questions suivantes lorsqu’il est demandé d’écrire une relation littérale si une ou plusieurs caractéristiques du véhicule interviennent dans la relation il faudra utiliser les notations du Document technique DT3. 1. Écrire la relation littérale qui existe entre N6 (en tr.min-1), vitesse de rotation des roues du véhicule en 6ème vitesse, et N (en tr.min-1) régime du moteur. On considère que le véhicule avance en ligne droite. 2. Écrire la relation littérale qui existe entre ω6 (en rad.s-1), vitesse de rotation des roues en 6ème, et N6 (en tr.min-1). 3. Écrire la relation littérale entre la vitesse du véhicule en 6ème v6 (en m.s-1) et ω6 (en rad.s-1). 4. Écrire la relation littérale entre V6 (en km.h-1) vitesse du véhicule en 6ème et v6 (en m.s-1). 5. En déduire la relation entre V6 (en km.h-1) et N (en tr.min-1) régime du moteur, en supposant que le véhicule avance en ligne droite, et montrer qu'elle s'exprime sous la forme suivante : V N 33,86 6. Graduer l’axe du régime moteur (N en tr.min-1) sur le document DR4, en cohérence avec l’axe déjà gradué de la vitesse du véhicule en 6ème (V en km.h-1), en plaçant tous les 500 tr.min-1 les valeurs du régime moteur N de 1500 à 6000 et 6250 tr.min-1. 7. Écrire la relation littérale de Proue-6 (en W), puissance délivrée par le moteur en fonction de Ce (en N.m) couple moteur et N (en tr.min-1) régime du moteurfournie aux roues motrices en 6ème, en fonction du couple effectif Ce (en N.m) du moteur, N (en tr.min-1) régime du moteur, et η rendement global de la transmission en 6ème. Montrer que cette relation s'exprime sous la forme suivante : 8. A partir des valeurs du tableau du document DR4, tracer la courbe de Proue_6_E85, puissance fournie aux roues motrices quand le moteur fonctionne exclusivement à l'E85. EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 8/28 9. Calculer les valeurs manquantes dans le tableau du DR4, tracer la courbe de P roue_6_E85, puissance fournie aux roues motrices quand le moteur fonctionne exclusivement à l'E0 10. Dans le cas général d’un véhicule avançant en ligne droite à la vitesse V (en m.s-1), ayant une accélération "a" et roulant sur une route inclinée d’un angle α par rapport à l’horizontale, l’expression littérale de Pabs (en W) la puissance absorbée par le véhicule est telle que : Pabs = 0,5..S.Cx.v 2 k.m.g m.a m.g. sin .v Ecrire l’expression littérale de Pabs pour le véhicule flexfuel avançant en ligne droite à vitesse constante V (en m.s-1) sur une route horizontale. 11. Calculez les coefficients A et B (avec une précision de 10-6 pour A et de 10-2 pour B) de la relation de Pabs (en W) pour le véhicule flexfuel avançant en ligne droite à la vitesse V (en km.h-1) sur une route horizontale avec g=9,81m.s-2 : Pabs = A.V 3 B.V 12. 13. Sur le Document Réponse DR4 finissez de tracer la courbe de Pabs. En déduire la vitesse maximale Vmax-E0 (en km.h-1) du véhicule fonctionnant à l’E0 et la vitesse maximale Vmax-E85 (en km.h-1) du véhicule fonctionnant à l’E85. Comparer ces 2 valeurs et conclure. EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 9/28 1. Document technique 1 : données générales moteur allumage commandé / injection indirecte atmo / 4 cylindres / 16 soupapes A 79,5 mm C 80,5 mm Vu 0,3996 dm3 V 1,598 dm3 10 formule générique y z Données temps d’injection : PCI 42,68 26,8 44,4 PCO 14,39 15,2 masse volumique enthalpie de vaporisation Temps d’injection : carburants CHyOz n-heptane (fluide E0 E100 d'essai injecteurs) 1,85 3 2,29 0 0,5 0 9 0,75 0,794 298 949 : temps de commande effectif de l’injecteur. : temps d’injection “moteur” -1 kJ.kg 0,684 kg.L-1 310 kJ.kg-1 hypothèses de base injection (prédimensionnements) temps mort forfaitaire (pour le 0,8 calcul du débit statique) pcarb (moteur) 3,2 3,5 pessai (banc injecteur) marge temps / temps de cycle 12% marge débit (ralenti) 10% ms : temps mort ou offset. Marge fonctionnelle en pleine charge : Marge fonctionnelle au ralenti : Correction de débit de carburant /débit de fluide d’essai : bar % % : débit de carburant ramené dans les conditions de l’essai injecteur : débit de carburant reel (moteur) : masse volumique du carburant reel : masse volumique du fluide d’essai injecteur : différence de pression injecteur au banc injecteur : différence de pression injecteur réellement utilisée sur le moteur. EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 10/28 Document technique 3-1 : résultats d’essai 14 14 E0 CSE (g/kWh) Peff (kW ) 13 12 24 0 10 6 7 6 35 5 280 3 1500 60 0 2000 550 2500 3 20 350 2 75 000 65 0 7 4 25 30 0 80 0 5 30 4 0 8 45 40 25 0 7 1 400 450 500 3000 15 4500 5000 5500 PME [bar] 38 0 380 8 40 0 70 8 40 420 6 35 30 450 4 500 4 25 550 2 90 085 0 12 10 50 45 40 0 0 6000 14 60 40 0 55 42 0 1 E100 CSE (g/kWh) Peff (kW ) 12 10 2 70 010 75 0 65 0 5 80 0 60 0 55 0 3500 4000 N [1/min] 14 6 9 70 50 80 0 600 PME [bar] 26 0 PME [bar] 8 11 60 55 10 9 12 PME [bar] 11 13 20 650 700 750 85 0 80 0 15 90 0 5 2 10 0 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 11/28 Document technique 3-2 : résultats d’essai 13 E0 maf (mg/TDC) 12 425 400 11 10 37 5 PME [bar] 9 35 0 32 5 8 30 0 275 250 7 6 5 225 4 200 175 3 150 2 12 5 100 1 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 14 12 4500 5000 5500 E100 maf (mg/TDC) 42 5 400 375 10 6000 PME [bar] 35 0 32 5 30 0 8 275 25 0 225 6 20 0 4 17 5 150 2 125 100 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 12/28 Document technique 3-3 : résultats d’essai 13 E0 lambda 12 11 0,85 0,9 10 PME [bar] 9 8 7 1 6 5 4 1 0,8 0,9 0,9 5 2 0,85 1 3 0 1500 2000 2500 3000 14 3500 4000 N [1/min] 5000 5500 1 10 0,85 1,0 5 0,85 5 0,8 1 1 0,8 5 1 1 1 1 1 6 0,95 1 0, 9 8 4 6000 E100 lambda 12 1 1 2 0, 95 PME [bar] 4500 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 13/28 Document technique 3-4 : résultats d’essai 14 E0 T_echap (°C) 85 0 PME [bar] 10 85 0 12 0 85 8 80 0 6 750 4 2 50 0 0 40 45 0 60 0 55 0 70 0 65 0 65 0 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 14 4500 5000 5500 6000 E100 T_echap (°C) 12 75 0 PME [bar] 10 8 800 800 6 75 0 4 40 0 55 0 50 0 0 45 2 60 0 70 0 65 0 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 14/28 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Document technique 3-5 : résultats d’essai 14 12 22 , 5 5 5 7, 10 10 15 12 ,5 2 20 4 N 2 ,5 31/min 30 27 ,5 25 6 22 ,5 PME [bar] 10 8 E0 IGA (°vil) 2500,733 PM E AA bar ?il 5,997 35 27,573 37,5 40 17,5 10 42 ,5 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 14 5500 6000 E100 IGA (°vil) 15 30 28 ,5 28 ,5 28,5 8 6 N 1/min 2495,554 PM E bar 6,023 AA ?il 29,062 28 ,5 37 ,5 35 40 32 ,5 22 ,5 0 2 17 ,5 15 2 2 30 7 ,5 4 25 PME [bar] 5000 28 ,5 12 10 4500 42 ,5 40 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 15/28 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Document technique 3-6 : résultats d’essai 14 E0 TI (µs ) 12 12 00 0 PME [bar] 10 10 000 90 00 8 11 000 80 00 6 11 00 0 70 00 60 00 4 50 00 2 40 00 30 00 0 1500 2000 2500 3000 14 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 E100 TI (µs ) 12 18000 16 500 PME [bar] 10 13 500 8 15 000 12 000 10 500 6 9000 4 7500 60 00 2 4500 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 16/28 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN 14 13 12 PME [bar] 11 10 9 E0 CO2 (g/kWh) 70 0 70 0 8 7 60 0 70 0 6 80 0 90 0 PME [bar] 5 4 3 10 00 12 00 11 00 2 13 0014 00 1500 0 20 1 222400 1 00 20 00 19 0 000 020 00 252 50 1600 2000 21 00 2 19 00 8 70 18 00 18 00 0 2 1700 00 1 1700 22 300 26 00 00 23 00 22640003020 3 309 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 N [1/min] 14 13 E100 12 CO2 (g/kWh) 90 0 11 90 0 1 1 00 10 11 00 9 10 00 00 1 8 1 11 00 7 12 00 6 N PME ECO2 5 1/min bar g/Kwh 4 1300 1400 3 2495,554 5,989 1138,016 1500 1600 1700 2 1800 1900 2000 2100 25 008 020630000031 0 03030000 00 2 0 00 1 22852 24 00 2056 23 00 22 00 007 27 00 29 0004000 23 00 22 00 34303 38 40 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Document technique 3-7 : résultats d’essai EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 17/28 Document technique 3-8 : résultats d’essai 14 E0 CO (g/kWh) 12 PME [bar] 10 10 0 10 0 10 0 8 6 4 40 0 50 0 30 0 00 0 0 00 20 0900001001 0 00 08 23 1641 60 0 70 0 811 2 10 0 0 1500 2000 2500 3000 14 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 E100 CO (g/kWh) 12 10 6000 20 0 20 0 30 0 30 0 PME [bar] 30 0 8 20 0 20 0 6 4 2 10 0 100 10 0 20 0 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 30 0 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 18/28 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Document technique 3-9 : résultats d’essai 14 E0 HC (g/kWh) 12 10 PME [bar] 3 8 2 6 3 4 4 2 6 5 7 9 0 8 1500 6 8 10 2000 2500 3000 14 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 7 1256 19 91112 13 14 58 6 47232 290 17 18 31 2312 322335 5500 6000 E100 HC (g/kWh) 12 5 1, 1,5 1 1 1 1 PME [bar] 10 1 8 2 6 1,5 4 2 2,5 2 3,5 3 3 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 19/28 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Document technique 3-10 : résultats d’essai 14 E0 NOX (g/k Wh) 12 8 8 4 20 8 6 4 PME [bar] 10 20 8 4 16 12 2 12 8 4 24 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 14 4500 5000 5500 E100 NOX (g/k Wh) 12 4 24 8 4 28 4 24 20 24 8 8 16 24 6 16 4 12 12 PME [bar] 10 6000 4 12 4 16 20 2 24 8 28 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page Edition 20/28 Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN Crée avec Concerto Document technique 3-11 : résultats d’essai 14 12 ,61 2 ,4 12,8 12 11 ,8 12 14 14 ,4 1 ,6 11 ,6 11 ,4 4 ,8 14 ,2 14,6 14 14 ,4 15 12 ,612 ,8 13 ,4 14 ,4 8 N 1/min 2500,733 6 E100 CO2 (% ) 11 ,411 ,6 1211 ,812 ,6 12 12 , 2 ,4 13 ,4 12 ,8 13 12 ,8 12 ,6 14 ,2 13,6 PM E EG1_CO2_15_ M bar % 6,042 14,341 13 ,2 PME [bar] 10 12 ,2 14 ,4 12 14 ,2 14 ,2 14 13 ,8 2 ,8 13 4 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 14 E100 CO (% ) 12 4,5 3,75 6 6 5 ,25 4 PM E EG1_CO_15_ M bar % 5,872 0,652 0,75 3,75 N 1/min 2500,733 6 2 6 25 2, 0,75 8 5, 25 0,75 3 3,75 0,75 PME [bar] 10 4,5 3,75 0,75 5 0,7 0,75 0,75 1, 5 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 N [1/min] 4500 5000 5500 6000 Crée avec Concerto Edition Etudiante. Licensé pour: LYCEE VAUBAN EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 21/28 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 22/28 Document technique 4 : caractéristiques du véhicule et couple moteur Caractéristiques du véhicule Caractéristiques du véhicule Notation Consommation en cycle routier Vitesse maximale Temps d’accélération de 0 à 100 km/h Valeurs 7,9 litre aux 100 km avec E85 6,1 litre aux 100 km avec E0 80 kW à 5750 tr/min avec E85 A déterminer 11,2 s avec E85 Temps d’accélération de 0 à 100 km/h 11,5 s avec E0 m 1286 kg Cx 0,33 S ρ 1,991m² 1,29 kg/m3 k 0,013 R p r 0,3172 m 1,993 m 0,247 0,85 Consommation en cycle routier Performances du véhicule Masse du véhicule en ordre de marche (incluant le conducteur) Coefficient de pénétration dans l’air Maître-couple Masse volumique de l’air Coefficient de résistance au roulement Rayon d’une roue Périmètre d’une roue Rapport boîte-pont en 6ème Rendement global de transmission en 6ème Puissance maximale du moteur Courbes du couple moteur pour les 2 carburants régime N 1500 2000 2500 3000 3500 3750 4000 4500 5000 5500 5750 6000 6250 tr/min EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 23/28 couple E85 E0 124 127 133 133 138 137 144 140 150 145 155 150 153 148 146 141 141 137 133 130 130 127 122 119 115 109 N.m N.m Document réponse DR1 Données du bureau d’étude Masse d'air admise (mass air flow) : maf=f(Pcol, N) Masse de carburant mcarb=f(maf, PCO, ) Richesse =f(Pcol) EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 24/28 Graphique Graphique Graphique Question 1.3 Document réponse DR2 conditions d'essai : fluide : n-heptane Graphique p (bar) : 3,5 tension (V) : 14 fréquence (Hz) 50 Ti_mini@2% Ti_mini@2% +10% XX1 XX2 XX3 XX4 3 4 3 3 3,3 4,4 3,3 3,3 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 25/28 Ti ralenti 3,23 2,79 2,65 3,41 Document réponse DR3 Calcul du temps d’injection simplifiée Temps d’injection appliqué ou « électrique » (ms) : Temps d’injection / besoin moteur (ms) : Temps d’injection de base (ms) : nom signification unité masse d’air admise mg.cycle-1.cylindre-1 facteur d’échelle ms/(mg.cycle-1.cylindre-1) facteur de correction du temps de base f(N, maf) correction adaptative multiplicative correction adaptative additionnelle correction de régulation de richesse correction d’enrichissement pleine charge Sans unité Equation de calcul du temps d’injection bornes Sans unité ms Sans unité Sans unité dans des conditions « neutres » (pas de corrections appliquées) : Equation de la masse de carburant injectée en fonction de ("équation 1") : ("équation 2") ("équation 3") Relation liant Valeur de Valeur en conditions neutres à la richesse, au débit statique et au PCO ("équation 1") : EXAMEN – Épreuve : E4 - Unité Sujetmoyenne N° 03ED18 - page 26/28 pour les: BTS deuxM.C.I. carburants (E0 et E100), etU4 sa –valeur . temps mort (offset) injecteur ms EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 27/28 Document réponse DR4 Légende Régime N tr/min 1500 2000 2500 3000 3500 3750 4000 4500 5000 5500 5750 6000 6250 Puissance à la roue Proue_6 E85 W 16554 23674 30705 38448 46725 51731 54468 58473 62745 65103 66527 65148 63969 E0 W 16954 23674 30482 37380 45167 50062 52688 56470 EXAMEN : BTS M.C.I. – Épreuve : E4 - Unité U4 – Sujet N° 03ED18 - page 28/28
