EXERCICE N°1 :
TD 02 - TRANSMISSION DE PUISSANCE ? Alfa Roméo. C3 ... Le moteur
entraîne les roues motrices par l'intermédiaire d'un embrayage. Nous obtenons
donc ...
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1 - Le Moteur
L automobile que vous allez étudier est équipée d un Moteur TDI.
Ce moteur est embarqué dans une Alfa-Roméo .
ðDéterminez la Cylindrée Cyl, de ce moteur en cm3 et en Litre.
Formule : Cyl = Ncyl x (Pð x D2pist /4) x Cpist
A. N. : Cyl = 4 x (Pð ðx ð822 /4) x 90,4
Cyl = 1909616 mm3 = 1909 cm3 =1,9 l
Le graphe page 2 représente l évolution du couple maximal Cm disponible à la sortie du moteur, en fonction de la fréquence de rotation de l arbre moteur Nm.
Déterminez le régime moteur pour lequel le couple est maximal.
Cmax = 275 Nm
pour NCmax = 2000 tr/min
Indiquez la relation qui permet de déterminer la puissance Pm, développée par le moteur, en fonction de Cm et Nm. Précisez les unités que vous utilisez.
Formule : Pm = Cm . wm = Cm . (2pð . Nm / 60)
Unités : (W) = (N.m) . (rd/s) = (N.m) . 2pð . (tr/min) / 60
Complétez le tableau ci-dessous.
Nm
(tr/min)80010001250150017502000225025002750300035004000Cm
(N.m)100115150195255275270265268255221195Pm
(kW)8,37812,04319,63530,63146,73157,59663,61769,37777,17880,11181,00181,681
Reportez, sur le graphe ci-contre, lévolution de la puissance du moteur Pm, en fonction de la fréquence de rotation du moteur Nm.
Déterminez le régime pour lequel le moteur développe la puissance maximale.
Npmax = 4000 tr/min
Déterminez cette puissance maximale en Watts et en Chevaux.
Pmax = 81 681 W
Pmax = 111 Cv
Rappel : 1 cv = 736 W
Déterminez la fréquence de rotation minimale N0 du moteur (ralenti).
N0 = 800 tr/min
2 - Transmission aux roues motrices
Le moteur entraîne les roues motrices par lintermédiaire dun embrayage. Nous obtenons donc larchitecture ci-contre. Notre véhicule atteint la vitesse maximale Vmax de 191 km/h lorsque le moteur délivre sa puissance maximale
Nous souhaitons vérifier si larchitecture retenue est compatible avec les performances attendues. Il nous faut commencer par obtenir des informations sur la dimension dun pneu.
Notre véhicule est équipé de pneus sur lesquels est inscrite la mention:
Déterminez littéralement, puis numériquement, le diamètre Dp du pneu.
Dp=Dj+2H= (15x25,4)+2x123=627mm avec R%=H/S => H=R%.S= 0,60x2O5=123mm
Calculez la fréquence de rotation des roues Nr, afin dobtenir la vitesse maximale Vmax .
Vmax=R.w=(Dp/2).(2pðNr/60) => Nr=60Vmax/pðDp = 60x(191/3,6)/(pðx0,627)=1616tr/min
Comparez ce résultat à la fréquence de rotation du moteur lorsque qu il délivre la puissance
maximale. Expliquez et Concluez.
Le moteur tourne à Npmax = 4000 tr/min et les roues doivent tourner à Nr = 1616 tr/min
Il faut donc installer un réducteur entre le moteur et les roues
3 Nécessité dune réduction de la fréquence de rotation du moteur
Létude précédente a montré quil était nécessaire dinstaller un réducteur entre le moteur et les roues.
Déterminez le rapport de transmission de ce réducteur.
EMBED Equation.3
Daprès la valeur de R0, et en supposant quil ny a pas de perte dans la chaîne de transmission
de puissance (rendements égaux à 1), comparez les couples Cm et Cr. Devez-vous installer le réducteur avant ou après l embrayage? Justifiez votre réponse.
hð = Pr / Pm = Cr.wr/Cm.wm = Ro. Cr/Cm = > 1=0,4Cr/Cm => Cm=0,4Cr . Le couple moteur étant plus faible que le couple de sortie du réducteur, lembrayage doit être installé avant le réducteur pour éviter un patinage trop important.
Tracez, sur le graphe, lévolution de la vitesse du véhicule V, en fonction de la fréquence de rotation du moteur Nm, lorsque le réducteur précédent est installé.
V=R.w=(Dp/2).(2pðNr/60)
V=(Dp/2).(2pðNm.R0/60)
V=(0,627/2).(2pðx0,4/60).Nm
V= 0,01313Nm (m/s)
Quelle est la vitesse du véhicule lorsque le moteur tourne au ralenti ? Qu en concluez-vous? Qu envisagez-vous comme solution technologique pour remédier à ce soucis?
Si Nm = 800tr/min, V = 10,5m/s = 37,8km/h . La vitesse du véhicule est trop grande quand le moteur est au ralenti. Il faut donc réduire cette vitesse en interposant un réducteur particulier : la boite de vitesses
4 - Caractéristiques de la boîte de vitesses
Létude précédente nous a permis de nous rendre compte que plusieurs rapports de réduction sont nécessaires pour espérer une conduite agréable du véhicule.
De nos jours, les véhicules automobiles sont équipés de boîte 5 voire 6 vitesses en plus de la marche arrière. En fonction de létagement de ces rapports, lautomobile a des reprises plus ou moins agressives. Tout est une histoire de compromis.
Cette boîte de vitesses est intercalée entre lembrayage et le pont qui intègre, lui aussi, une partie de la réduction de la fréquence de rotation du moteur.
Voici létagement de la boîte du véhicule que nous étudions:
Rp1/3,244R11/3,8R21/2,325R31/1,360R41/0,971R51/0,763Rar1/3,545
Tracez, sur le graphe ci-contre, l évolution de la vitesse du véhicule V, sur chacun des rapports, en fonction de la fréquence de rotation du moteur.
V=(Dp/2).(2pðNm.Rp..Ri/60)
V= 0,01.Nm.Ri
Tracez, le passage de vitesses qui autoriserait les meilleures accélérations .
Donnez la plage dutilisation du moteur assurant ces accélérations.
2000 tr/min < Nm < 4000 tr/min
5 - Et pourtant, elle tourne...
En virage, les roues dun véhicule automobile ne parcourent pas toutes la même distance. Elles ne tournent donc pas toutes à la même vitesse.
Il est donc nécessaire dintercaler un mécanisme qui va distribuer le couple délivré par le moteur, aux deux roues motrices, et ce, à des fréquences de rotation différentes. Cette fonction est assurée par le
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Prouvez, sur le dessin ci-dessous, que
les roues ne tournent pas à la même vitesse.
Pour cela, déterminez les vitesses VA, VB,
VC et VD sachant que VE = 40 km/h
VA = 37 km/h
VB = 57 km/h
VC = 28 km/h
VD = 51 km/h
6 - Direction + Suspension = Mobilités des fusées par rapport au châssis
Les roues motrices sont installées sur des fusées qui possèdent une mobilité par rapport au châssis du véhicule.
Ces mobilités sont nécessaires pour :
lorientation des roues (direction),
absorber les irrégularités de la route,
assurer la tenue de route (adhérence).
Par conséquent, laccouplement entre les roues motrices et la sortie du différentiel ne peut pas être rigide. La mobilité nécessaire est obtenue grâce aux cardans.
STITD 02 - TRANSMISSION DE PUISSANCE Alfa RoméoC3
Nom :Prénom :Date : PAGE 6
C = F . f . Rmoyen
V (m/s)
V (m/s)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
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100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Pm (kW)
Architecture dune Transmission dAutomobile
Étant donné le peu de couple disponible au ralenti, le démarrage du moteur nest réalisable quà vide. Larbre moteur ne peut donc pas rester en prise directe avec les roues. Nous devons donc installer un mécanisme qui permet le désaccouplement temporaire entre les roues et larbre moteur.
De plus, cet accouplement doit autoriser un glissement relatif entre larbre dentrée et larbre de sortie. Lorgane qui réalise cette fonction se nomme un embrayage.
Le couple C transmis par un embrayage, dépend de lintensité de leffort presseur F en newton, du coefficient de frottement f et du rayon moyen en mètre.
Evolution du Couple et de la Puissance en fonction du régime Moteur
Il possède les caractéristiques géométriques suivantes:
Nbre de cylindres Ncyl = 4
Diamètre dun piston Dpist = 82
Course dun piston Cpist = 90,4
