Cylindres. Que devez-vous savoir ?
Une petite voiture devrait-elle avoir 2 cylindres et une grosse voiture 12 ? Est-ce qu'un moteur trois ou quatre cylindres serait mieux pour le même modèle ? Aucune de ces questions n'a de réponse claire.
Le sujet du nombre de cylindres dans les moteurs de voitures particulières revient de temps en temps et suscite à chaque fois une large controverse. Fondamentalement, cela se produit lorsqu'il existe une certaine tendance générale "cylindrique". Nous en avons maintenant un - atteignant des moteurs à trois ou même deux cylindres, qui n'ont pratiquement pas été sur le marché depuis plusieurs décennies. Fait intéressant, la réduction du nombre de cylindres ne s'applique pas seulement aux voitures bon marché et de masse, il en va de même pour les classes supérieures. Bien sûr, il y a encore des voitures auxquelles cela ne s'applique pas, car le nombre de cylindres qu'elles contiennent est l'un des prestiges déterminants.
La décision sur le nombre de cylindres du moteur d'une voiture particulière est prise au stade de la conception de la voiture. En règle générale, le compartiment moteur est préparé pour les moteurs avec un nombre différent de cylindres, bien qu'il existe des exceptions. La taille de la voiture dans ce cas est d'une importance primordiale. Le moteur doit être suffisamment puissant pour fournir au véhicule la dynamique appropriée, et en même temps suffisamment économique pour se démarquer de la concurrence et répondre aux exigences environnementales. En général, on sait qu'une petite voiture a peu de cylindres et qu'une grande en a beaucoup. Mais comment spécifique? En regardant, on suppose actuellement qu'ils sont aussi peu nombreux que possible.
Le couple nécessaire pour générer la force motrice sur les roues est généré dans chacun des cylindres. Il faut donc les prendre en quantité suffisante pour obtenir un bon compromis entre dynamique et économie. Dans les moteurs modernes, on pense que le volume de travail optimal d'un cylindre est d'environ 0,5 à 0,6 cm3. Ainsi, un moteur à deux cylindres devrait avoir un volume d'environ 1,0 à 1,2 litre, un à trois cylindres - de 1.5 à 1.8 et un à quatre cylindres - d'au moins 2.0.
Cependant, les concepteurs "descendent" en dessous de cette valeur, prenant même 0,3 à 0,4 litre, principalement pour réduire la consommation de carburant et les dimensions du moteur. Une consommation de carburant plus faible est une incitation pour les clients, des dimensions plus petites signifient moins de poids et moins de consommation de matériaux et donc des coûts de production plus faibles. Si vous réduisez le nombre de cylindres et réduisez également leur taille, vous obtiendrez un gain énorme dans la production à haut volume. Aussi pour l'environnement, car les usines automobiles nécessitent moins de matériaux et d'énergie.
D'où vient la capacité optimale d'un cylindre de 0,5-0,6 l ? Équilibrer certaines valeurs. Plus le cylindre est grand, plus il produira de couple, mais il sera plus lent. Le poids des composants travaillant dans le cylindre, tels que le piston, l'axe de piston et la bielle, sera plus important, de sorte qu'ils seront plus difficiles à déplacer. L'augmentation de vitesse ne sera pas aussi efficace que dans un petit cylindre. Plus le cylindre est petit, plus il est facile d'atteindre des régimes élevés car les masses du piston, de l'axe de piston et de la bielle sont petites et accélèrent plus facilement. Mais un petit cylindre ne créera pas beaucoup de couple. Il faut donc accepter une certaine valeur de la cylindrée d'un cylindre pour que ces deux paramètres soient satisfaisants en usage courant.
Si nous prenons un volume de travail monocylindre de 0,3 à 0,4 litre, vous devrez alors «compenser» d'une manière ou d'une autre le manque de puissance. Aujourd'hui, cela se fait généralement avec un compresseur, généralement un turbocompresseur ou un turbocompresseur, et un compresseur mécanique pour obtenir un couple bas à moyen plus élevé. La suralimentation permet de "pomper" une grande dose d'air dans la chambre de combustion. Avec lui, le moteur reçoit plus d'oxygène et brûle le carburant plus efficacement. Le couple augmente et avec lui la puissance maximale, valeur calculée à partir du couple moteur et du régime moteur. Une arme supplémentaire des concepteurs est l'injection directe d'essence, qui permet de brûler des mélanges carburant-air pauvres.
Ces petits moteurs, 2 ou 3 cylindres, avec un volume de travail de 0.8 à 1.2, sont supérieurs aux moteurs à quatre cylindres non seulement en plus petites dimensions, mais aussi en résistance mécanique inférieure et en atteignant plus rapidement la température de fonctionnement. En effet, à chaque cylindre "coupé", le nombre de pièces nécessaires pour chauffer, ainsi que pour se déplacer et créer des frottements, diminue. Mais les petits moteurs avec moins de cylindres ont aussi de sérieux problèmes. Le plus important est la complication technologique (injection directe, suralimentation, parfois double suralimentation) et le rendement qui diminue fortement avec l'augmentation de la charge. C'est pourquoi ils sont économes en carburant avec une conduite en douceur dans la gamme basse à moyenne. Idéalement avec des principes d'éco-conduite, comme le suggèrent même certains constructeurs. Lorsque la conduite devient rapide et dynamique et que le moteur tourne fréquemment, la consommation de carburant augmente de façon exponentielle. Il arrive qu'un niveau soit supérieur à celui des moteurs atmosphériques à grosse cylindrée, à grand nombre de cylindres et à dynamique comparable.
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Pas étonnant que certains essaient de trouver d'autres moyens d'atteindre le même objectif. Par exemple, l'idée un peu oubliée de désactiver certains cylindres est utilisée. À faible charge du moteur, en particulier lors de la conduite à vitesse constante, la puissance requise est négligeable. Une petite voiture n'a besoin que de 50 ch pour une vitesse constante de 8 km/h. pour surmonter la résistance au roulement et la traînée aérodynamique. Cadillac a utilisé pour la première fois des cylindres d'arrêt dans ses moteurs V8 en 1981, mais les a rapidement supprimés. Ensuite, les Corvettes, Mercedes, Jeeps et Honda avaient des cylindres "amovibles". Du point de vue de l'économie d'exploitation, l'idée est très intéressante. Lorsque la charge du moteur est faible, certains cylindres cessent de fonctionner, aucun carburant ne leur est fourni et le contact est coupé. Un moteur V8 devient soit un V6, soit même un V4.
Maintenant, l'idée a été mise en œuvre dans un quatre cylindres. Dans la dernière édition, les éléments supplémentaires qui désactivent deux des quatre cylindres ne pèsent que 3 kg, et le supplément pour le système est de 2000 0,4 PLN. Étant donné que les avantages associés à une consommation de carburant réduite sont faibles (environ 0,6-100 l/1 km, avec une conduite lente constante jusqu'à 100 l/100 km), on estime que près de XNUMX XNUMX km de trajet sont nécessaires pour l'absorption. dépenses supplémentaires. Cependant, il convient de noter que l'arrêt des cylindres ne contredit pas la réduction réelle du nombre de cylindres. Dans les cylindres "désactivés", l'alimentation et l'allumage sont coupés, et les soupapes ne fonctionnent pas (restent fermées), mais les pistons fonctionnent toujours, créant des frictions. La résistance mécanique du moteur reste inchangée, c'est pourquoi le gain d'économie de carburant est si faible en moyenne. Le poids de l'unité d'entraînement et le nombre d'éléments qui doivent être fabriqués, assemblés et amenés à température de fonctionnement pendant que le moteur tourne ne sont pas réduits.
Cependant, la dynamique et l'économie ne font pas tout. La culture et la sonorité du moteur dépendent aussi largement du nombre de cylindres. Tous les acheteurs ne peuvent pas tolérer le son d'un moteur à deux ou trois cylindres. D'autant plus que la plupart des conducteurs se sont habitués au son des moteurs à quatre cylindres au fil des ans. Il est également important que, pour faire simple, un plus grand nombre de cylindres contribue à la culture du moteur. Cela est dû au niveau d'équilibre différent des systèmes de manivelle des unités d'entraînement, qui créent des vibrations importantes, en particulier dans les systèmes à deux et trois cylindres en ligne. Pour remédier à la situation, les concepteurs utilisent des arbres d'équilibrage.
Les quatre cylindres en termes de vibrations se comportent beaucoup plus décemment. Nous pourrons probablement bientôt oublier les moteurs relativement populaires, presque parfaitement équilibrés et "veloutés", tels que les "six" en forme de V avec un angle de cylindre de 90º. Ils sont susceptibles d'être remplacés par des moteurs quatre cylindres plus petits et plus légers, pour le plus grand plaisir des amateurs de cylindres "coupés", ou ce que l'on appelle le "downsizing". Voyons combien de temps les moteurs V8 et V12 fonctionnant parfaitement se protégeront dans les berlines et coupés exclusifs. Il existe déjà les premiers exemples de la transition dans la prochaine génération du modèle de VXNUMX à VXNUMX. Seule la position des moteurs dans les supersportives semble indiscutable, où même seize cylindres peuvent être comptés.
Pas un seul cylindre n'est sûr de l'avenir. Le désir de réduire les coûts et l'environnement est obsédant aujourd'hui, car cela entraîne une baisse de la consommation de carburant et des émissions de carbone. C'est juste que la baisse de la consommation de carburant n'est vraiment qu'une théorie enregistrée dans les cycles de mesure et utilisée à des fins de validation. Et dans la vie, comme dans la vie, cela se passe de différentes manières. Cependant, il est difficile de s'éloigner des tendances du marché. Les analystes automobiles prédisent que d'ici 2020, 52 % des moteurs produits dans le monde auront une cylindrée de 1,0 à 1,9 litre, et ceux jusqu'à 150 ch se contenteront de trois cylindres seulement. Espérons que personne n'ait l'idée de construire une voiture monocylindre.
