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Cylindrée

La cylindrée est le volume balayé par le déplacement d'une pièce mobile dans une chambre hermétiquement close pour un mouvement unitaire. Ce concept est utilisé pour les pompes et tous les moteurs utilisant un fluide.

Le mouvement unitaire est un aller-retour dans le cas d’un dispositif linéaire comme un piston ou un tour dans le cas d’un dispositif rotatif.

La cylindrée (La cylindrée est le volume balayé par le déplacement d'une pièce mobile dans une chambre hermétiquement close pour un mouvement unitaire. Ce concept est utilisé pour les pompes et tous les moteurs utilisant un fluide.) est homogène à un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) par nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de mouvement, elle sera donc exprimée en m³/tour ou m³/aller-retour dans le système SI. Par abus de langage, on exprime la cylindrée comme étant homogène à un volume, on rend alors implicite le fait qu’elle soit rapportée à un mouvement unitaire. Ainsi la cylindrée est plus couramment exprimée en litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité – une livre de douze onces – égale au seizième du boisseau soit 0,813...) pour les voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des moyens de...) et en cm³ pour les motos.

Dans le cas particulier des moteurs à combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant...), la cylindrée est le volume balayé par un piston entre le point mort haut (En mécanique avec un dispositif utilisant un piston alternatif (moteur à explosion ou compresseur, par exemple), on parle de point mort haut et de point mort bas. Il s'agit...) (PMH) et le point (Graphie) mort bas (PMB), donc pour un aller-retour.

Exemple: Un moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) d’automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des moyens de...) d’une cylindrée de 2 Litres (en réalité 2L/tr) aspire et refoule 2 litres de fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines...) pour ’’’un’’’ tour du vilebrequin. Lorsque le vilebrequin fait un tour, tous les pistons ont fait un aller-retour.

Calcul d'une cylindrée pour un dispositif à pistons

La surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) d’un piston correspond au diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est...) ouvert par l'alésage des cylindres et se calcule selon la formule de l'aire d'un disque : :S = \pi \times  R^2 = \pi \times \frac {D^2}{4}\,

Avec R le rayon de la section du piston et D son diamètre.

En multipliant la surface du piston par la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) et le nombre de pistons, on obtient la cylindrée totale. La course C est la distance parcourrue entre les deux positions extrêmes du piston. Elle est égale à deux fois l'excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) du vilebrequin.

V_{cylindree} = N \times C \times S = N \times C \times \pi \times  R^2

avec
N, le nombre de cylindres,
C, la course du piston,
S, l'aire de la section du piston. On fera évidemment attention aux unités comme pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) calcul.

Cas des moteurs à combustion interne

De façon qualitative, plus un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) a une "grosse" cylindrée plus il développe un couple important, en contrepartie un tel moteur ne pourra pas tourner très vite en raison de la taille et donc de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) des pistons et autres pièces mobiles.

Concrètement, un moteur de motocyclette (Une motocyclette, également appelée par son apocope moto, est un véhicule motorisé à deux roues monotrace (les roues sont l'une derrière l'autre). Le...) d’une cylindrée de 50cm³ (0,05 litre) peut tourner à plus de 12000tr/min alors qu’un moteur de camion (Le camion est un véhicule routier de plus de 3,5 tonnes, destiné à transporter des marchandises. Le camion se distingue du véhicule léger sur le plan...), d’une cylindrée de 16 litres ne dépassera que rarement les 2000tr/min.

Le couple développé dépend de la cylindrée et de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) effective (PME).

La PME dérive de la notion de PMI ou pression moyenne indiquée, qui est la pression spécifique moyenne sur la surface de piston durant une course double compression-expansion.

La PMI n'est pas entièrement transformée en couple, car une fraction (15 à 25%) est absorbée par la frictions des pièces entre elles, pour l'éjection des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) d'échappement et l'aspiration des gaz frais (pertes par pompage), ainsi que pour l'entraînement de la distribution, pompes à huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se...), à eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), d'alimentation et éventuellement d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) et ou compresseur, et ou ventilateur.

Les moteurs à faible nombre de cylindres sont moins puissants (à cylindrée égale), car ils tournent moins vite; en revanche ils disposent de reprises plus franches. Les moteurs à grand nombre de cylindres ont un comportement plus élastique, à la façon de moteurs électriques, et vibrent moins car les temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) moteurs sont plus fréquents donc équilibrent mieux l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...).

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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