Thèmes:
- Préface
- Mouvements des pistons primaires et secondaires
- Vitesse des pistons
- Accélération des pistons
- Aperçu complet de la course, de la vitesse et de l'accélération du piston
Préface:
Le mouvement de haut en bas (de translation) du piston est converti en mouvement de rotation par le mécanisme manivelle-bielle. Le piston monte et descend en ligne droite. C’est ce qu’on appelle le mouvement du piston primaire. Cependant, la bielle se déplace non seulement de haut en bas, mais également latéralement. En raison du mouvement latéral de la bielle, le piston parcourra une distance légèrement plus grande. En plus de l'augmentation de la distance, le piston a également atteint sa vitesse de déplacement la plus élevée à ce stade. Cette distance supplémentaire est appelée mouvement secondaire du piston.
La figure montre le mouvement du piston. Le piston bleu supérieur indique où se trouve le PMH (Point Mort Haut). Le piston bleu au milieu à droite indique la distance du mouvement du piston primaire (c'est-à-dire à laquelle la bielle n'est pas inclinée). Le piston inférieur de couleur rouge indique la distance supplémentaire créée par la rotation du vilebrequin et l'inclinaison de la bielle ; c'est le mouvement secondaire du piston.
Lorsque le vilebrequin a tourné de 90 degrés, la vitesse de déplacement du piston est maximale. Le mouvement du piston secondaire assure une plus grande distance parcourue. En additionnant la distance du mouvement secondaire à celle du mouvement primaire, on peut déterminer la distance totale parcourue par le piston.
Le rapport entre la longueur du tourillon de manivelle et la longueur de la bielle détermine l'ampleur du mouvement secondaire. Le mouvement du piston secondaire a également un effet sur la vitesse et l'accélération du piston.
Mouvements des pistons primaires et secondaires :
Les mouvements des pistons primaire et secondaire sont représentés dans les graphiques de cette section en fonction de la distance parcourue. La somme des mouvements des pistons primaire et secondaire correspond au mouvement total du piston. La structure du trajet total du piston est expliquée ci-dessous.
Mouvement du piston primaire :
La force dans la direction PMH vers PMH et la force de ODP vers PMH provoquent ensemble une vibration qui se produit une fois par tour de vilebrequin. C’est pourquoi cette force est aussi appelée force primaire. La force primaire effectue un mouvement primaire.
- Le mouvement du piston primaire est de 0 à 0° de rotation du vilebrequin et également de 180 à 0° ;
- Si l'on considère exclusivement le mouvement du piston primaire, avec une rotation du vilebrequin de 90°, le piston se trouve à mi-course (également à mi-course du cylindre), soit à 90 mm.
Mouvement du piston secondaire :
Le mouvement latéral de la bielle assure le mouvement secondaire du piston. Plus le rapport entre la longueur du maneton et la longueur de la bielle est grand, plus la force secondaire, et donc le mouvement secondaire, est important.
- Au PMH le mouvement secondaire est 0 ;
- À une rotation du vilebrequin de 90°, le mouvement secondaire est maximum ;
- On ajoute la distance parcourue par le piston lors du mouvement secondaire au mouvement primaire. Il s’agit du chemin réel parcouru par le piston.
Mouvement réel du piston :
Le mouvement réel du piston est formé par la somme des mouvements des pistons primaire et secondaire. Cela peut être lu comme « total » dans le graphique.
- Le piston est déjà à mi-course dans le cylindre avant que le vilebrequin ait tourné de 90 degrés. Sur le graphique, nous voyons que le piston a parcouru 110 mm à 90 degrés. Cela représente 61 % du total des accidents vasculaires cérébraux ;
- La longueur du tourillon de manivelle, et donc le rapport manivelle-bielle (souvent appelé lambda), détermine la course secondaire, et donc totale du piston.
Le mouvement du piston secondaire amplifie les vibrations du moteur. Dans un moteur à quatre cylindres ou moins, où les forces secondaires sont relativement importantes, arbres d'équilibrage appliqué pour limiter les vibrations du moteur.
Vitesse des pistons :
Pendant le processus de travail, le piston inverse sa direction de mouvement à l'ODP et au PMH. À l'ODP et au PMH, la vitesse du piston est nulle. C'est parce que le piston change de direction à ces endroits. À mesure que le piston passe du PMH à l'ODP, la vitesse du piston augmente. La vitesse du piston primaire atteint sa valeur maximale autour de 90 degrés de rotation du vilebrequin. C'est le résultat de l'accélération positive du piston lors du mouvement descendant. Cependant, à mesure que l’angle de la bielle augmente, la vitesse du piston secondaire entre en jeu. La vitesse du piston secondaire est liée à l'inclinaison de la bielle et entraîne une contribution supplémentaire à la vitesse totale du piston. Cette vitesse du piston secondaire amène la vitesse totale du piston à atteindre sa valeur maximale plus tôt que ne le ferait la vitesse du piston primaire seule. Cela se produit généralement avant l’angle du vilebrequin de 90 degrés. Dans le graphique ci-dessous, nous voyons que la vitesse totale du piston est déjà maximale à environ 75 %.
Accélération des pistons :
La vitesse du piston a été abordée dans le paragraphe précédent. Le graphique montre que la vitesse du piston au PMH et à l'ODP est de 0 et que la vitesse augmente et diminue pendant le mouvement descendant et ascendant. Avec l'accélération du piston, nous examinons l'accélération et la décélération du piston dans le cylindre.
Lorsque l’angle du vilebrequin est de 0 degré, le piston est au sommet de sa course, prêt à commencer son mouvement vers le bas. L'accélération du piston est maximale à ce stade. Cela est dû au changement brusque de la direction de mouvement du piston, de l'arrêt au point le plus haut au début du mouvement vers le bas. En avançant vers le PMH, l'accélération diminue. L'accélération du piston primaire est de 0 à 90 degrés de rotation du vilebrequin. Dans le paragraphe précédent, nous pouvons voir que la vitesse du piston diminue à nouveau à 90 degrés. Entre 90 et 180 degrés de vilebrequin, le piston freine jusqu'à ce qu'il atteigne le PMH. Dans le graphique, nous voyons le freinage comme une accélération négative.
L'accélération du piston secondaire est à nouveau créée par le basculement de la bielle. Dans un moteur avec une bielle hors axe, la bielle est déjà sous un petit angle lorsque le piston est au PMH. En raison de l'accélération secondaire du piston, l'accélération totale du piston augmente dans les premiers degrés du vilebrequin.
Aperçu complet de la course, de la vitesse et de l'accélération du piston :
Les paragraphes précédents traitaient des mouvements et des vitesses primaires, secondaires et totaux pour chaque graphique. Dans cet aperçu, nous voyons les totaux dans un graphique.
- Au fur et à mesure que le piston descend, le poids du piston augmente (de 0 à 180°) ;
- Le piston a inversé son sens de déplacement entre la course précédente et la course en cours. En raison du changement soudain de direction du mouvement, l'accélération du piston est maximale à partir de 0 degré du vilebrequin ;
- La vitesse du piston augmente progressivement, atteignant un maximum avant que le vilebrequin ait tourné de 90° ;
- À 180°, la vitesse et l'accélération du piston sont toutes deux égales à 0 ;
- En montant au PMH, les graphiques d'accélération et de vitesse du piston s'inversent.
