HISTOMOBILE

Marque :



ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

M’enregistrer - Se connecter

;



Page  15 / 27


Page 16 / 27 : 

Vitesse moyenne de piston



par François Dovat

En fonction de ce qui précède, on réalise que pour qu'un moteur remplisse au mieux son rôle de développer de la puissance, il doit disposer de la cylindrée et de la pression moyenne effective les plus élevées possible, conjointement avec un régime de rotation aussi rapide que possible.

Or la cylindrée est restreinte pour des raisons évidentes de poids et d'encombrement, (voire de taxation fiscale) alors que la pme est limitée principalement par la masse spécifique d'air ou de mélange air/essence admise par cycle.

Le régime d'un moteur à pistons alternatif est limité, lui, par l'accélération maximum que ses pistons et équipages mobiles peuvent encaisser. La cinématique desdits équipages mobiles (vilebrequin, bielles, pistons) fait que l'accélération du piston est plus grande au voisinage du point mort haut (PMH) qu'à proximité du point mort bas, et ceci d'autant plus que la bielle est courte - si elle avait une longueur infinie, les accélérations de piston autour des PMH et PMB seraient identiques. Le calcul de l'accélération maximum de piston étant complexe, on se contente généralement de connaître leur vitesse moyenne (vmp) aux régimes nominal et maximal du moteur. Elle se calcule aisément par la formule:

vmp (en m/s) = course (en mm) x régime (en tr/min) / 30 000

Image : BMW M3 (image MTZ)


On a très longtemps considéré que 20 m/s de vmp étaient une limite à ne pas dépasser pour les moteurs essence, même de compétition, et seulement possible pour de brefs laps de temps.

Les progrès accomplis au cours de la dernière décennie dans la technologie des matériaux et des huiles permettent désormais à certains moteurs de série, tels ceux des BMW M3 ou Honda S 2000, d'atteindre les 25 m/s (90 km/h) de vmp alors que les Formule 1 dépassent les 26 m/s.

La vmp des diesels rapides d'automobile est en dessous des 15 m/s au régime de régulation et celle des moteurs de poids-lourds est limitée autour des 11 m/s.

Il s'agit bien de vitesses moyennes, c'est-à-dire y compris les arrêts aux PMH et PMB. A 26 m/s de vmp, un piston de Formule 1 atteint 41 m/s (148 km/h) entre ses 620 arrêts par seconde espacés d'environ 42 mm (sa course) et il subit des accélérations de l'ordre de 10 000 g !

Les valeurs atteintes par les moteurs de production ne sont guère moins impressionnantes: à 6500 tr/min, chaque piston d'un moteur Alfa-Romeo JTS (ci-dessous) accélère 217 fois par seconde de 0 à 115 km/h dans sa course de 91 mm.

Les contraintes mécaniques sur les équipages mobiles ainsi que les pertes par friction des pistons et leurs segments contre les parois des cylindres augmentent approximativement avec le carré de la vitesse de piston. L'énergie perdue en friction se transforme en chaleur et cette chaleur est principalement transmise à l'huile de graissage. Outre une usure accélérée et une consommation spécifique augmentée, le maintient d'un régime où la vmp est de l'ordre de 20 m/s provoque rapidement une surchauffe de l'huile, à moins que le moteur ne soit équipé d'un radiateur d'huile conséquent.

Image : Image Cummins


C'est pourquoi on cherche à limiter les vitesses de piston. On ne dispose pour cela que de deux possibilités, à savoir diminuer le régime et raccourcir la course. Comme une réduction du régime abaisse la puissance spécifique, réduire la course en augmentant la surface de piston pour compenser semble une alternative tentante.


Calcul de la Vitesse moyenne du piston







Course :

Régime:

 

Vitesse piston (m/s):


(© François Dovat)
#147

Page 17 / 27


Sommaire

Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


Join us on