Afin d'alimenter quelques commentaires et réflexions je vais essayer en quelques lignes de donner des ordres d'idées sur les contraintes émises lorsque l'on prépare un moteur.
Je vais occulter énormméent de chose volontairement pour permettre une meilleure compréhension de l'idée générale.
Je ne vais pas évoquer ici le paramètre distribution plus complexe mais simplement le fait que pour augmenter la puissance on augmente généralement le volume oxygène/carburant absorbé (à rendement de combustion équivalent) celà peut être fait de 2 manières:
*soit en augmentant le régime moteur => pour une même valeur de couple atteint si le régime est plus haut dans les tours le moteur est plus puissant.
*soit en augmentant la cylindrée => pour un même régime moteur atteint, si le couple est plus élevé le moteur est plus puissant.
pour imager/concértiser l'idée je vais utiliser 2 exemples plausibles.
* un moteur 1584cc développant un couple de 14daN.m à 4000 rpm développe 58kW à 4000 rpm
*un moteur 2110cc développant un couple de 18.5daN.m à 3000 rpm développe également 58kW mais à 3000 rpm désormais.
juste pour info 58kW = 79ch
Le 1er moteur va utiliser une combinaison 69x85.5mm et le second 82x90.5mm pour atteindre la même puissance.
les masses des bielles et pistons sont relativement proches sur ces 2 combinaisons ce qui rend les masses alternatives comparables
Passer d'un vilo de 69 à 82mm représente une augmentation de la course de 19% environ c'est à dire que pour un MEME régime moteur les contraintes à masse alternative équivalente va augmenter de 20% environ.
un moteur 2110cc subit donc des contraintes de l'ensemble mobile 20% supérieures à 3000 rpm en comparaison d'un moteur 1584cc à 3000 rpm par exemple mais notre 2110cc va développer 79ch à ce régime alors que la puissance ne notre 1584cc ne sera que d'environ 55ch (évaluation à partir d'une courbe classique représentative).
pour atteindre 79ch notre moteur 1584cc nécessite de tourner à 4000 rpm ce qui représente une augmentation du régime moteur de 1000 rpm pour atteindre la puissance du 2110cc à 3000 rpm. ce qui représente une augmentation de régime de 33% environ.
Contrairement à l'augmentation de la course qui émet des contraintes PROPORTIONNELLES au % de cette valeur, les contraintes pour une même course de vilebrequin augmentent avec le CARRE DE LA VITESSE.
donc notre 1584cc en passant de 3000 à 4000 rpm afin de lui permettre d'atteindre les 79ch de l'exemple subit des contraintes 77% plus élevées à ce régime en comparaison de celles qu'il subit à seulement 3000 rpm !!
En conclusion et en reprécisant avoir "oublier" beaucoup de données, pour développer nos fameux 79ch un moteur 2110cc fera moins souffrir l'équipage alternatif (bielles et pistons) qu'un moteur 1584cc qui devra tourner plus vite pour atteindre cette puissance.
*la distribution (là c'est plus complexe car il ya plus de données à prendre en compte en particulier les accélérations aux soupapes, et la levée AU NIVEAU DES CAMES)
*les pistons et leur axe
*les bielles (plus elles sont longues et moins les vitesses max instantanées sont élevées)
*les segments (les gorges de segments notamment) et bien entendu les cylindres dans une moindre mesure
*le vilo (moment de flexion) et par conséquence coussinets et palier (c'est là ou rigidité du vilo d'une part et damper peuvent s'avérer utile à haut régime
Au sujet de la distribution on peut faire des parallèle avec l'explication initiale:
*la course des poussoirs/tiges culbus/culbuteurs/soupapes qui augmente (plus de levée) peut être assimilée à l'augmentation de la course du vilo.
*les accélérations plus importantes des éléments de la distribution par un profil de came plus agressif (le soupapes ouvrent et ferment plus vite) qui peuvent être assimilées à l'effet du ratio d'embiellage qui change les moments et les valeurs de vitesse instantannée des pistons MAIS dans une MOINDRE mesure en comparaison de ce que l'on peut relever sur la distribution avec le montage d'un AAC Performance
Tous ce qui a été dit sur la course et la vitesse de rotation reste valable sur la distribution sachant qu'il y a d'autres éléments (tarage ressorts, ratio des culbuteurs,...) à prendre en compte mais il ne me semble pas opportun d'aller plus loin sur ce sujet
Bref c'est pourquoi des bielles de qualité "standard" peuvent éventuellement mieux "tenir" sur un vilo en course 82mm avec un régime max limité (5000 rpm par exemple même si le moteur est déjà assez puissant) malgré un ratio pas forcément favorable de 1.67 que sur un 1584cc qui prendra 7000 rpm à masse de bielles et pistons équivalente. idem sur la distrib car il faut prévoir sur un gros 2276cc des simples ressorts de soupapes basiques, une faible durée d'aac avec un profil assez "doux" (souvent associée à des culbus à fort ratio pour améliorer le remplissage) alors que le "petit 1584cc" devra avoir un matériel nettement plus costaud (il faut entendre plus couteux)) et agressif pour sortir la même puissance car la quasi intégralité des éléments devra atteindre des vitesses de fonctionnement plus élevées.
Autre paramètres à prendre en compte les énergies perdues augmentent très rapidement passées 4500 rpm sur les moteurs vw aircooled (puissance consommée pour l'entrainement de la turbine et de la pompe à huile qui a elle 2 peuvent atteindre 15ch à régime élevé :de l'ordre de 6000+rpm avec pression 4 bars huile en régulation et ratio de turbine 1.8 alors que cette puissance "perdue" n'est même pas de la moitiée à 4500 rpm c'est toujours 7 ou 8ch "gratuits"
A noter qu'il est par exemple "facile" de sortir 110+ch à 4500 rpm sur un 2110cc (mais il devra absolument être couplé à une boite longue pour augmenter la vitesse de croisière et ne pas "mouliner") alors qu'un 1584cc devra déjà être bien préparé pour sortir la même puissance (surtout que les pertes seront plus élevées comme expliquées au dessus)
dans le cas d'un moteur turbo, ou la puissance augmente toujours grace a une plus grande admission de carburant/comburant, dans quelles mesures le moteur subit il des contraintes, etant donné que cette fois on augmente pas le regime moteur pour augmenter la puissance?
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Dernière modification par protofuria57 01/04/2007 à 22h40.
Sur un moteur suralimenté les contraintes sont différentes.
Par exemple ce qui a été dit au niveau des bielles restent vraies à savoir que si qui importe c'est leur tenue à la compression avant tout mais si le régime moteur n'est pas élevé un moteur turbo de 100ch/l à 5000 rpm nécessitera par exemple une visserie (le point le plus fragile sur les bielles standard) de moindre qualité par rapport à son équivalent atmo de 80ch/l à 6500 rpm.
Par contre la pression et les température de fonctionnement seront plus élevées (moteur en charge) ce qui entraine des contraintes thermiques bien plus élevées que sur les moteurs atmo entrainant des choix différents de matériau, jeux de fonctionnement,....
Un moteur suralimenté ne tourne pas forcément à plus bas régime que son équivalent atmo cependant c'est une histoire de configuration dans son ensemble.
La rigidité du vilo est à prendre en compte également car la chaine cinématique simplifiée:
*meilleur remplissage (turbo en pleine charge) = pression de combustion élevée = force sur le piston élevée = compression/force élevée sur la bielle = force élevée sur le maneton => plus grande tendance du vilo à la déformation en torsion et flexion d'où la nécessité d'une rigidité maxi.
*les contraintes thermiques et mécaniques peuvent augmenter dans des proportions très élevées en cas de mauvais réglages sur les moteurs suralimentés (dans de plus grande proportions que sur un moteur atmo). un exemple simple pas assez d'avance en charge partielle peut détruire les soupapes et/ou descendre les sièges de soupapes. à contrario un excès d'avance peut détruire un piston, bielle, manetons => il est d'ailleurs facile de relever des débuts de détonation par excès d'avance à l'allumage en charge ou manque de richesse au démontage car les coussinets de bielles sont marqués en forme "d'écailles de poissons" et les chambres/calottes de pistons sont parfois "piquetées" => bref c'est pas bon signe quand aux réglages mais çà vaut mieux qu'une casse en règle. Attention également aux sièges/portées/soupapes etc d'échappement qui subissent des contraintes thermiques TRES élevées et qui peuvent éventuellement entrainer de gros dégats si la temp d'échappement devient trop élevée => ce que l'on cherche à faire sur un moteur turbo afin de mieux entrainer la turbine mais il faut que ce soit dans une proportion supportable car nos moteurs n'ont pas un contrôle/répartition des temp culasses aussi précis qu'un moteur à refroidissement liquide, nos soupapes ne sont pas refroidies au sodium (à quelques exceptions près) , etc.... évidemment la solution c'est de rester raisonable sur la pression de boost dans un 1er temps, d'affiner les réglages allumage et carburation puis d'augmenter ensuite le boost en affinant les réglages progressivement;-) idéalement il faudrait pouvoir contrôler tout celà avec une sonde pyrométrique (mesure temp gaz échappement) une sonde O² large bande (richesse) détecteur de cliquetis (avance allumage), une temp culasse.
Pour info et pour donner un ordre de comparaison, une d'idée générale sur la puissance spécifique, un atmo reste un daily autour de 60cv/l, un WE entre 65-70 et 85cv/l et un moteur poussé au-delà de 85cv/l.
Un turbo (bien pensé) est un daily à 90cv/l, un WE autour de 100cv/l et un moteur poussé au-delà de 115cv/l.
Un daily turbo de 90ch/l peut il prétendre à la même longévité et fiabilité qu'un atmo de 60ch/l si les contraintes spécifiques du turbo citées sont respectées ?
A quel rpm un 2.3L daily turbo sort 90ch/l ? ou compte tenu de l'augmentation des contraintes il vaut mieux s'arrêter à 1.9L ?
Frédéric
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