Nature Humaine (amocalypse)
Théorie>Automobile>Moteur>Rendement
Première version: 31/12/2000
Dernière version: 2019-01-21
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Une des caractéristiques importantes des moteurs ou de toute forme de transformation d'énergie, c'est le rendement, exprimant l'efficacité de cette transformation.
Pour présenter le rendement, je reviendrais d'abord sur ce qu'est un
pourcentage : 50 %, c'est 50 divisé par 100, soit 0,5.
Qu'est-ce que ça veut dire ? Que sur une unité de "quelque chose" que l'on
est en droit d'espérer (par exemple une pomme), on aura toujours moins que
cette unité (il manquera une bouchée dans la pomme), car pour acquérir cette
"chose" il est nécessaire de la prendre là où elle est et de laisser
quelques morceaux au passage. Par exemple, pour ramasser une salade, en
l'arrachant on laissera toujours quelques racines dans la terre. On aura ainsi
en main moins qu'1 salade, mais 0,99 salade. On dit que le rendement de
l'arrachage est de 99%, soit 0,99.
Cette action de prendre quelque chose et de le récupérer s'appelle une conversion. Par exemple, si l'on veut prendre de l'énergie chimique et en récupérer de l'énergie mécanique, on fait de la conversion d'énergie. On récupère cette énergie sous une forme utilisable. Pour passer de l'énergie chimique à l'énergie mécanique, il y a une multitude de moyen possibles, dont le moteur à explosion utilisé sur nos deuches (voilà, on y arrive!).
Attention : pour le rendement du cycle de Carnot, la source froide est le gaz après combustion, et la source chaude la température des gaz lors de l'explosion. Ne pas confondre la source froide avec l'air d'admission venant de l'extérieur.
Qu'est-ce qu'un moteur : c'est un appareil où l'on injecte de
l'énergie (sous forme thermique, chimique, électrique,
etc...) et où après transformation (ou conversion) de
cette énergie l'on récupère une énergie sous forme
mécanique (un mouvement). Le moteur est donc un convertisseur
d'énergie.
Dans le cas de la deuche, on injecte une énergie sous forme
chimique (le carburant) et l'on récupère une énergie
mécanique (le mouvement de rotation) sur le volant moteur.
Le rendement c'est la portion de l'énergie que l'on met dans
le moteur et qui est récupérée en sortie. L'énergie mécanique de sortie et
l'énergie chimique d'entrée étant toutes les deux de l'énergie, elles
s'expriment avec la même unité (le Joule (J) dans la norme
internationale), ce qui permet de les comparer. On peut donc savoir que
seulement une très faible partie de l'énergie d'entrée sera retrouvée en
sortie.
En réalité, il y a plusieurs manières de considérer le rendement. Soit l'on fait le bilan entre toutes les énergies que l'on fournit au moteur et toutes celles que l'on récupère (en prenant donc en compte la chaleur que l'on récupère, issue de la combustion), soit on ne prend en compte que l'énergie qui nous intéresse (comme celle que l'on paie en entrée, c'est le carburant, et celle qui nous intéresse en sortie, l'énergie mécanique, la chauffe du moteur n'étant pas prise en compte car c'est une énergie récupérée qui ne nous sert à rien, sinon à diminuer l'énergie mécanique, la seule qui nous intéresse).
On s'aperçoit alors qu'une grande partie de l'énergie donnée au moteur
est dégradée lors de la conversion, la plupart du temps sous
forme de chaleur. Le rendement est élevé pour uin moteur électrique (plus de
90% suivant le type de moteur) mais catastrophique pour un moteur thermique
(environ 25% pour un moteur de 2cv).
En fait, le moteur de la 2cv utilise le principe à 4 temps, dit cycle de Beau
de Rochas, du nom de l'inventeur du principe. Ce cycle est limité dans son
principe même à 50%, dans le cas idéal. Les diverses pertes dues à
l'application physique du principe théorique de Beau de Rochas entraînent un
rendement final très en dessous des 50% théoriques (33 % pour les meilleurs
diesels).
Nous allons voir les différentes astuces spécifiques au moteur à explosion pour en améliorer le rendement.
à suivre...