4.1.2 Cycle simplifié : cycle de Beau de Rochas
Le moteur à explosion étant un système ouvert, l’étude va se faire sur le système fermé (Σ) constitué par une masse
mdéterminée de fluide au cours d’un cycle.
Hypothèses :
• Tous les fluides (de l’admission à l’échappement) sont assimilés à un même gaz parfait diatomique (γ= 1,4), et
ce gaz parfait ne subit aucune évolution chimique.
Cette hypothèse est raisonnable car l’air est en large excès dans le mélange et les quantités de N2et O2réagissant
pour donner du NO et du NO2sont négligeable.
• Tout se passe comme si la chaleur dégagée par la combustion était apportée au gaz par une source de chaleur
fictive à la température TC(qui est la température moyenne du gaz parfait après explosion).
• On simplifie le diagramme de Clapeyron qui devient :
–AB :détente isobare sous la pression atmosphérique P0
–BC et DE :transformations adiabatiques réversibles.
Cette hypothèse est légitime car ces étapes sont rapides donc les transferts thermiques à travers les parois
du cylindre et du piston n’ont pas le temps de se faire. De plus, comme nous l’avons déjà vu dans les
applications du premier principe, le temps de relaxation du mélange (i.e. son temps d’homogénéisation) est
négligeable devant le temps de montée du piston, d’où la réversibilité. Enfin, grâce aux lubrifiants employés,
on peut négliger les frottements solides du piston contre la paroi du cylindre).
–CD :échauffement isochore.
La combustion au cours de laquelle le fluide reçoit le transfert thermique (Qchaud >0) est supposée suffi-
samment rapide pour que le piston n’ait pas le temps de bouger.
–EB :refroidissement isochore.
L’ouverture de la soupape d’échappement est instantanée et comme précédemment, le piston n’a pas le
temps de bouger. La pression et la température du fluide diminuent à volume constant : c’est durant cette
phase que le gaz cède un transfert thermique à l’atmosphère (Qfroid >0) qui joue ici le rôle de source froide
àT0.
En remarquant que les travaux échangés au cours des évolutions AB et BA se compensent, on peut oublier ces étapes
au cours desquelles le système (Σ) constitué du gaz contenu dans le cylindre est un système ouvert.
Pour les évolutions BC,CD,DE et EB, en revanche, (Σ) est un système fermé, évoluant au contact de deux sources
de chaleur (la source chaude fictive et l’atmosphère).
S. Bénet 4/??