Au ralenti, les paliers de tourillon de vilebrequin subissent peu de cost, ils sont donc presque centrés dans leurs coussinets. Un jeu diamétral typique des roulements dans les moteurs de motos est de 0,0012 à 0,002 pouce. Les molécules d’huile entrant en collision avec les surfaces des tourillons en mouvement sont entraînées avec elles, mais celles proches des coussinets fixes perdent de l’énergie en entrant en collision avec elles et se déplacent donc assez lentement. Entre ces extrêmes, le le movie d’huile est cisaillé. La vitesse étant faible et le dégagement necessary, peu d’énergie est consommée.
A nos yeux, tourillons paraître brillamment brillant et lisse. Remark leur mouvement peut-il « pomper » quoi que ce soit ? À l’échelle moléculaire, ils sont aussi rugueux que s’ils étaient recouverts de carangues (utilisées dans le jeu d’enfant familier). Lorsque les molécules de la chaîne hydrocarbonée du pétrole entrent en collision de manière aléatoire avec une telle floor, elles ont tendance à être entraînées avec elle. Leur mouvement est transmis aux molécules d’huile plus éloignées par la viscosité de l’huile (sa résistance au cisaillement). Ces deux effets permettent à la rotation du journal de balayer huile dans la zone chargée du roulement. C’est la supply de l’motion d’auto-pompage des paliers lisses lubrifiés à l’huile.
Lorsque le moteur fonctionne à une puissance et un régime élevés, la cost appliquée pousse le tourillon hors du centre du roulement, le jeu minimal entre le tourillon et le roulement devenant aussi petit que 1,5 microns (0,00006 pouce). La pression générée dans cette zone chargée par la rotation du tourillon peut facilement atteindre plusieurs milliers de livres par pouce carré.
Ce pompage à haute pression consomme naturellement de l’énergie ; il s’agit d’un frottement de roulement, même si le movie d’huile entre le tourillon et les coussinets est complet : il n’y a aucun contact métal sur métal. La friction des roulements de vilebrequin représente moins de 10 % de la friction totale du moteur, mais les constructeurs de moteurs s’efforcent de la réduire. Le frottement est faible automotive les quantités d’huile ainsi pompées ont un très petit quantity.
Des expériences faciles à réaliser démontrent qu’une couche monomoléculaire de pétrole flottant sur l’eau a une épaisseur d’environ 17 nanomètres (un nanomètre équivaut à 1/1 000ème de micron, soit un millionième de mètre). Cela signifie que l’huile moteur dans un roulement légèrement chargé a une épaisseur de 1 200 couches monomoléculaires, ce qui permet aux molécules d’huile de glisser relativement facilement les unes sur les autres lorsque le tourillon tourne. Mais sous forte cost, avec le tourillon poussé beaucoup plus près de la floor d’appui, l’épaisseur minimale du movie laisse la place à moins de 100 de ces couches. Cela limite l’motion de cisaillement du roulement sur l’huile à un quantity beaucoup plus petit et à une pression beaucoup plus élevée, augmentant ainsi l’intensité des collisions moléculaires.
Les ingénieurs savent que la friction des paliers lisses augmente avec le dice de diamètre. Cela les motive à fabriquer des tourillons aussi petits que attainable, parfois même au level de jouer au foot avec une défaillance par fatigue du vilebrequin.
Plus les chaînes d’hydrocarbures d’un pétrole donné sont longues (20 à 70 atomes de carbone sont typiques), plus sa valeur est élevée. viscosité. Plus la chaîne carbonée est longue, plus elle touche un grand nombre d’autres molécules d’huile. Déplacer une molécule dans n’importe quelle route transmet donc une power à de nombreuses autres molécules, augmentant ainsi la résistance à un tel mouvement.
Au cours des années 1990, les constructeurs de moteurs ont réduit la viscosité des huiles moteur afin de réduire légèrement la friction du moteur et la consommation de carburant. Mais plus la viscosité de l’huile est faible, plus le tourillon se rapproche de la floor du roulement à son level minimal, peut-être suffisamment proche pour établir un contact entre les irrégularités de floor (ceux qui étudient le frottement, les tribologues, les appellent « aspérités ») sur les surfaces du tourillon et du roulement. Pour éviter un tel contact, il fallait réduire la hauteur des aspérités. Cela nécessitait non seulement une finition plus lisse, mais aussi une finition plus précise. tourillons cylindriques.
Cela fait beaucoup de mots pour décrire quelque selected que la nature fait si facilement.
