Auto Voiture FAQ

Il n'y a aucun moyen (à ma connaissance) d'affecter la cylindrée d'un moteur pendant qu'il tourne (dynamiquement). Vous pouvez cependant modifier dynamiquement les deux paramètres de fonctionnement d'un moteur, à savoir le rendement volumétrique et le taux de compression.

L'efficacité volumétrique (VE) est expliquée comme la qualité du remplissage des cylindres avec le mélange air/carburant pendant le processus d'admission, exprimée en pourcentage. Un moteur à aspiration normale, dans les voitures particulières disponibles dans le commerce, fonctionnera dans la plage 70-80% VE. Un moteur NASCAR peut fonctionner dans la plage ~105-108%. L'efficacité volumétrique dictera la quantité ultime de puissance de sortie, mais a peu à voir avec la façon dont le moteur peut convertir le mélange air/carburant en puissance. Il y a des gains d'efficacité inhérents lorsque nous parlons d'améliorer l'EV, mais cela a plus à voir avec le fait que vous pouvez mieux faire circuler l'air dans le moteur (entrée/échappement d'air), ce qui vous permet de libérer de la puissance tout au long du processus, mais ne fait pas le processus de combustion fonctionne mieux.

VE peut être modifié principalement grâce à l'utilisation de super/turbo-charge. En faisant varier la pression de la charge d'admission, vous affectez directement VE. La pression atmosphérique normale (1 bar) au niveau de la mer est d'environ 14 psi (ou 101,325 kPa). Si, pendant le cycle de combustion d'un moteur, la pression d'air à l'intérieur du cylindre était égale à la pression d'air à l'extérieur du moteur, vous auriez ce qui est considéré comme 100% VE. Si vous augmentez la charge d'admission à 14 psi (14 psi au-dessus de la pression atmosphérique ambiante), vous doubleriez en fait la quantité d'air entrant dans le cylindre. Théoriquement, vous devriez doubler la puissance de sortie du moteur à ce stade. (REMARQUE : Cela ne fonctionne pas tout à fait de cette façon, généralement parce qu'il y a des inefficacités du moteur qui créent des pertes parasites ... aux fins de cette réponse, je vais exclure cela afin de permettre explication plus facile.) En modifiant la pression de charge d'admission, vous avez effectivement modifié la quantité d'air/carburant qui peut être introduite dans un moteur, et par conséquent augmenté la quantité de puissance de sortie potentielle en le faisant. Vous pouvez voir cela comme efficacement changer la taille du cylindre en faisant croire le moteur qu'il est plus gros qu'il ne l'est réellement. Cela affecte-t-il l'efficacité du moteur? Dans une faible mesure. Vous gagnez en efficacité en utilisant un turbocompresseur (qui utilise une partie de la chaleur d'échappement qui serait autrement perdue). Vous gagnez également en efficacité en déplaçant moins de masse interne du moteur (pistons, bielles, vilebrequin, etc. plus petits / moins nombreux) qu'en doublant la cylindrée.

La taille d'un cylindre a moins d'effet sur le rendement d'un moteur que le taux de compression. C'est ce que je pense que vous demandez en fait :

"Si vous aviez un taux de compression variable, cela affecterait-il l'efficacité du moteur ?"

Cela a à voir avec votre déclaration de "changement de la zone de travail du piston". Comme je l'ai indiqué précédemment, il n'existe aucun moyen efficace de modifier la cylindrée physique (en fait changer la taille) d'un moteur pendant qu'il est en marche. Il existe cependant plusieurs façons de modifier le taux de compression pendant son exécution. Le taux de compression a un effet sur la puissance de sortie. En règle générale, chaque point de taux de compression statique vaut environ 3% en puissance de sortie, tout le reste restant le même. Il y a cependant un point de rendements diminués, où le taux de compression devient trop élevé et la détonation (ou pré-allumage) est incontrôlable.

La déclaration ci-dessus est née dans cet article écrit pour l'Académie des ingénieurs mécaniques et aérospatiaux (AMAE). Il indique :

Le taux de compression est le paramètre clé du moteur alternatif. Le concept de taux de compression variable promet des performances moteur améliorées, une efficacité et des émissions réduites. Les pressions et températures de cylindre plus élevées pendant la première partie de la combustion et la faible fraction de gaz résiduel due à un taux de compression plus élevé donnent une vitesse de flamme laminaire plus rapide. Par conséquent, la période de retard d'allumage est plus courte. En conséquence, à faible charge, plus le taux de compression est élevé, plus le temps de combustion est court. La perte de temps est ensuite réduite. Par conséquent, il semble raisonnable que le taux de consommation de carburant soit plus faible avec un taux de compression élevé à charge partielle. La principale caractéristique du moteur VCR est de fonctionner à différents taux de compression, en fonction des besoins de performance du véhicule.

À cette fin, il existe un moteur conçu par Peugeot, nommé le MCE-5. Wikipedia l'a décrit comme suit :

La conception Peugeot fonctionne en faisant varier la longueur effective des bielles reliant le piston à la manivelle. Lorsque la bielle est plus courte, le taux de compression est plus faible et vice versa. Sur le côté gauche du diagramme se trouve le piston conventionnel d'un moteur à combustion interne. A droite se trouve un vérin hydraulique avec piston à double effet. Celui-ci agit grâce à un système bielle-manivelle avec une roue dentée, dont le mouvement ajuste la longueur effective de la bielle et donc le taux de compression dans le cylindre gauche.

Mécaniquement, cette conception ressemble à un cauchemar. Voici un simple dessin au bâton de ce à quoi cela ressemble :

Comme je l'ai dit, compliqué. Je lis une présentation en ligne (utilisez cette recherche Google ... devrait être l'entrée supérieure qui est une présentation PPT) qui décrit certaines des opérations paramètres tels que :

• CR réglable de 7:1 à 20:1.
• Réponse rapide (<100 ms pour passer de CR max à CR min) .
• Des capteurs à commande électronique permettent au moteur de s'adapter rapidement aux conditions de fonctionnement idéales.
• Les vérins de commande fonctionnent comme des cliquets hydrauliques, déplaçant le piston PMH (modifiant le volume de compression et donc le CR).

La raison de présenter ceci est de montrer qu'il existe des moteurs viables qui ont été conçus qui permettraient un taux de compression variable (ce n'est pas seulement une chimère ). Je pense cependant que Peugeot l'a abandonné à cause des coûts.

L'un des grands avantages du moteur MCE-5 est probablement sa durabilité. Il y a beaucoup moins de contraintes imposées sur le piston et les segments que dans un moteur CR fixe typique. Comme le montrent ces images tirées de la même présentation, il n'y a pas de chargement latéral, ce qui diminue considérablement le stress et libère une partie de la puissance qui serait considérée comme une perte parasite :

Ceci est dû au fait que le piston se déplace vers le haut et vers le bas dans l'alésage du cylindre. Cela signifierait également que le cylindre ne deviendrait jamais non plus rond (ovale) en raison de la charge latérale.

Ces deux graphiques montrent les différences réelles entre les deux types de moteurs et la quantité de stress qui se produit en raison de la charge latérale.

Je présente ceci vraiment pour montrer qu'il existe d'autres gains d'efficacité avec la conception de ce moteur de magnétoscope particulier. Bien que vous ne puissiez pas créer de nouvelle puissance en raison de la conception mécanique, vous libérez de la puissance au cours du processus, ce qui équivaut à une efficacité améliorée.