Pertes par frottement

 

On peut définir, tout comme ça a déjà été fait pour la PME, une "pression effective moyenne de frottement", qui représente la pression résistante qui devrait être exercée pour obtenir une force de frottement équivalente à celle qui est effectivement mesurée. A pleine charge, les résultats expérimentaux montrent que cette "PMEF" varie linéairement avec la vitesse de rotation du moteur, et qu'elle est à peu près indépendante des caractéristiques géométriques de ce dernier.

On peut par ailleurs se demander si la PMEF varie avec la PME ou non. En d'autres termes, supposons que l'on modifie la PME d'un moteur donné simplement par un meilleur accord acoustique de l'admission ; la PMEF variera-t-elle en conséquence ?
D'après Lumley, environ 30% de la PMEF ne dépend pas de la puissance (elle est liée à la distribution et à l'entraînement de l'alternateur), 30% en sont directement proportionnels (paliers de vilebrequin, pompe à eau, pompe à huile, coussinets de bielle ...), et 40% en dépendent faiblement (jupe de piston, segments ...).

La répartition des pertes à moyenne charge est approximativement la suivante :
- 10% pour le vilebrequin
- 45% pour les pistons, les segments, les axes de piston et coussinets de bielles
- 25% pour la distribution
- 5% pour la pompe à huile
- 15% pour la pompe à eau et l'alternateur

La PMEF due au vilebrequin évolue à peu près linéairement avec le régime, celle due aux pistons, segments et assimilés évolue plus vite que linéairement avec le régime (plus ou moins quadratiquement), alors que les autres contributions restent à peu près constantes.
La PMEF due à la distribution est fortement dépendante des masses en mouvement et des raideurs des ressorts.

Enfin, les pertes dues au pompage sont conséquentes à faible charge, où elles peuvent représenter jusqu'à 60% des pertes "mécaniques" totales ...

En détaillant un peu plus, la pmef due à un simple segment est par exemple de l'ordre de 7 kPa, majoritairement à cause de la tare statique. Le surplus de frottement au PMH dû à la pression des gaz ne joue que pour environ 10%. On comprend l'intérêt qu'il peut y avoir à utiliser des segments à "faible tension", tout en notant que de tels segments risquent par ailleurs d'être moins efficaces en termes d'étanchéité, ce qui a évidemment ses inconvénients.
Un calcul grossier déduit du chiffre de 7 kPa pour la pmef permet de déduire que le segment exerce sur le cylindre une pression de l'ordre de 3.105 Pa. Cette valeur n'est donc pas négligeable par rapport à la pression du mélange en fin de compression, qui est de l'ordre du MPa.

 

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