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III Fichiers 4 Temps - 07 Time-Area GY6

Un an et demi depuis le dernier article ,  c'est long !
... le temps de se rendre compte que tout va mal
... le temps de se rendre compte tout est fini
... le temps de se séparer
... le temps de repartir ... doucement

Et pour rebondir , j'ai cherché à m'occuper à peu de frais et l'idée m'est venu de bricoler un scoot chinois à moteur type GY6 (clone Honda de 20 ans d'age) pour avoir rencontré des communautés sympathiques.
Les pièces étant abordables , chacun avec ses connaissances de mécanique / électricité apporte sa pierre à la recherche de performance. En l'espace de 6 mois , le forum "ScooterChinois.fr" avait récupéré plusieurs arbres à cames , des culasses , des pipes d'admission et échappement.
Ce moteur simple , refroidi par air pulsé est presque ce que le V8 est aux Américains : plein de pièces , d'accessoires , de quoi se faire plaisir et avoir droit à l'erreur ... mécanique !
Comme souvent , toujours verifier les données constructeur : taux de compression , loi de came , avance , ect...
Pour l'Europe , le GY6 est bridé par des moyens mécanique simple comme le piston s'arretant au point mort haut à 4mm du haut du cylindre ! Les rares données arbre à cames sont également tout à fait autre que celles que nous avons relevé.

Pour ma part , je me suis contenté de convaincre (les plus réticents) à mesurer la loi de levée de soupape plutot que la loi de levée de came afin de pouvoir tater des Time-Areas avec des moteurs 4 temps : voir l'allure des 4 cames de la figure 18 qui génère la meme levée de soupape suivant le mouvement utilisé (attaque directe / linguet en haut - culbuteur avec roulement / tige et culbuteur curviligne en bas) dans http://www.profblairandassociates.com/pdfs/The%20Right%20Lift.pdf
Au final , certains me preterons leurs arbres à cames pour en faire le relevé : je n'ai pas vu cela partout.
Il y a des choses ou je coince malgré les avis de membres confirmés et que je veux verifier (mais j'ai surement tord !) ... dès qu'il fera un peu plus chaud.

Dans les précédents articles  , on a vu qu'à partir des caracteristiques de l'équipage mobile et de la taille de la (des) soupape(s) d'admission , nous pouvons estimer :
 - le régime de puissance maxi qui nous permettra de définir le système d'admission (mais sans indication de fiabilité de l'équipage mobile)
 - la puissance maxi qui nous donnera la PME pour poursuivre nos investigations
 - l'index Z Honda est sensé nous renseigner sur la position de la fermeture soupape admission
 - par chance les temps d'ouverture déchappement sont inversés par rapport à ceux d'admission bien souvent

Mais l'utilisation de l'index Z Honda est surement mal interprété par mes soins car aucune tendance ne semble se dessiner de mes calculs personnels.Et de plus nous n'avons qu'un seul point (de fermeture ici) sur les 4 nécessaires sauf si on prend comme approximation que le Retard Fermeture Admission équivaut +/- à l'Avance Ouverture Echappement. Et quid de la levée soupape ? de la forme de la levée ?
Pour passer à autre chose , je me suis rabattu sur le dada de Mr GP Blair : Les surfaces-Temps par unité de cylindrée ou Time-Area de l'autre coté de la Manche. Le point fort de Time-Aera est de pouvoir comparer toutes sortes de moteurs entre eux avec la PME comme base :
 - de cylindrée très differente
 - tournant plus ou moins vite
 - plus ou moins performants
Nous aurons donc besoin de la cylindrée , du régime de puissance maxi (ou couple maxi si on le veut) pour déterminer la PME (4T) : 900 * Hp / (cylindrée * tmn).

Pour GP Blair , il suffit de faire la somme des sections de passage au niveau de(s) soupape(s) pour chaque degré vilebrequin , de diviser le tout par le régime moteur et la cylindrée unitaire. Il fractionne , d'ailleurs , les calculs afin de dissocier les differentes phases de transvasement du cycle moteur :

ECHAPPEMENT
- en commencant par celle ou l'échappement s'ouvre avant le PMB afin d'anticiper le vidange du cylindre (sous pression) et réduire le travail du piston qui poussera en remontant les gaz résiduels. Cette phase s'arrete au Point Mort Bas et est nommée : Bouffée.
 - la remontée du piston jusqu'à l'ouverture admission correspond au Refoulement.
 - afin de bien "purger" le cylindre des gaz brulés , la soupape d'échappement se ferme apres le PMH alors que l'admission a commencé à s'ouvrir avant ce meme PMH. C'est la phase de Croisement ou le travail des ondes échappement (dépression crée par l'onde de bouffée sortant du tube) "aspire" des gaz du cylindre d'abord brulés puis frais souvent juste avant la fermeture soupape.

ADMISSION
 - petit retour en arrière avec l'ouverture admission avant le PMH afin que la section d'admission soit suffisante quand le piston va s'élancer et aspirer les gaz frais. La phase de Croisement s'arrete avec la fermeture de l'échappement. Entre temps une onde (bien synchronisée , il faut) de pression d'admission a "propulsé" des gaz frais dans le cylindre éjectant les brulés de l'autre coté à l'échappement.
 - la phase de Pompage prend le relais au delà de la fermeture échappement pour s'arreter au PMB.
 - la soupape d'admission ne se fermera qu'àprès le PMB pour profiter de l'inertie des gaz frais lancé à grande vitesse par la difference de section entre piston et section de passage autour de la (les) soupape(s) qui a un effet multiplicateur. La veine d'air qui s'"écrase" sur la tulipe de soupape se fermant va créer l'onde de pression qui purgera éventuellement le cylindre à l'ouverture du cycle suivant.

Le cycle commence donc (par convention ici) au PMH [0°] , moment de la combustion qui repousse le piston vers le PMB [180° vilo] plus tard.
La soupape d'échappement s'est ouverte un peu avant ce PMB (d'ou l'Avance Ouverture Echappement - AOE)  après lequel le piston remonte vers le PMH [360°] à nouveau (premier tour) de vilo).
La soupape d'admission , également , s'ouvre un peu avant le PMH (d'ou Avance Ouverture Admission - AOA) : c'est le début du croisement car  l'échappement se terminera un peu après le PMH [360°](Retard Fermeture Echappement - RFE).
Le piston repart vers le PMB [540°] (du 2eme tour) et la veine d'air qui circule dans la tubulre d'admission et culasse prend toute sa vitesse. Afin de profiter de l'inertie de cette colonne en mouvement , la soupape d'amission ne se ferme qu'àprès le PMB [540°] afin de gaver le cylindre au maximum (Retard Fermeture Admission - RFA).

Dans le cas de l'arbre à cames modèle A12 (pas embetant les Chinois avec le nom des pièces) , l'échappement [AOA] s'ouvre à 86° après le PMH initial [0°] , passe par le PMB [180°] pour se refermer 44° après le PMH [360°] suivant soit 360 + 44 = 404°.
La durée totale d'ouverture échappement est de 404 - 86 = 318° vilebrequin.
Pour l'admission , la soupape s'ouvre 51° avant le second PMH [360°] , passe le nouveau PMB [540°] et se refermer 85° après celui-ci.
La durée totale d'ouverture admission est de [540 + 85 = 625°] - [360 -51 = 309°] = 316° vilebrequin.

AOE (par rapport au PMB) = 180 - 86 = 94°
RFE (par rapport au PMH) = 44°
AOA (par rapport au PMH) = 51°
RFA (par rapport au PMB) = 85°

Ces valeurs sont , par exemple , chargées dans le fichier "Puissance_GY6.xls" en E1,E2 des feuilles de loi de came. Puis il vous faudra charger le point de levée maxi (H3) qui n'est pas toujours le mileu de l'ouverture totale.
Ensuite , il faut faconner l'allure de la loi de levée avec les coefficients de levée (E4/5) et fermeture (H4/5) associés à leur durée de rampe respective afin de faire se superposer votre propre relevé de loi de came avec celle recalculée.

Dans ce meme fichier Excel , nous allons "delimiter" les differentes zones de levée en les séparant en zones qui conduiront aux calcul des Time-Area(s) associés.
Le fichier commence par l'échappement ou il faut ajuster la zone de sélection en ligne 9 pour la bouffée en B9 , le refoulement en G9 et le croisement en L9 :
 - après un clic sur la case , puis dans la barre de formule , le cerclage bleu s'allume dans "section" : le champ peut etre étendu ou restreint en déplacant la barre bleue supérieure et ou inférieure et coincider avec la Bouffée , l'ouverture echappement puis le PMB [180°] (repéré en zone).
 - idem pour le refoulement du PMB [180°] au PMH [180°]
 - le croisement lui commence par l'ouverture admission , rappelé L10 (AOA = 309) pour finir avec la fermeture échappement.

Vous retrouverez les zones de Bouffée , refoulement , croisement , pompage et inertie sur les graphiques du Pof GP Blair à propos d'une étude theorique sur les moteurs de MotoGP au moment de leur avenement :
http://www.fh-zwickau.de/fileadmin/ugroups/ftz/Konferenzen/2003/06_Blair.pdf
(page16)
Sur son site de "retraité" (Profblairandassociates) , vous trouverez quelques reflexions technique dans "free articles download" , le meme exemple remanié avec la valeurs des Time-Areas requis par GP Blair :
http://www.profblairandassociates.com/pdfs/Back_to_basics.pdf
(page 9)

J'ai ajouté l'espace (jeu) soupape / piston restant à ce fichier et il faut comprendre que la soupape touche le piston si la courbe jaune touche le 0 (zero) et non la courbe des levées de soupape (cela m'aurait demandé de tracer une courbe par soupape).

Aux quelques exemples de moteurs hautes performances d'un SAE paper de GP Blair (983046) , j'ai ajouté notre utilitaire GY6 avec ses différentes cames et pistons qui ont été répertoriés sur le forum Scooterchinois.fr.


 

A partir de chaque point (moteur / variante de performance)  , j'ai ajouté la droite en trait fin la prévision de GP Blair et en gras , l'estimation Excel avec l'ajout du GY6 qui "élargit" les performances (PME) vers le bas.
Comme pour le 2T , les Time-Area(s) ne sont pas la panacée et seule la Bouffée Echappement (comme en 2T !) affiche le meilleur coefficient de corrélation (0.83) , vient ensuite le Croisement Admission (0.39) puis le Pompage Admission (0.34). Les autres sont vraiment faibles.

Déception ? Oui , un peu quand meme pour notre GY6.
 - Nous sommes loin de la précision de l'exemple de la MotoGP 800 ou la Bouffée Echappement est parfaite (pile-poil) et le reste à 5% près.
 - Surtout pour le Time-Area Inertie Admission qui est sensé refleter l'effet d'inertie de la veine d'air lancée à pleine vitesse pendant l'ouverture admission. Ceci explique peut etre pourquoi mon interprétation de l'Index Z Honda est elle peu fiable pour le moment.

D'un autre coté , la fin d'échappement et le début d'admission sont contrariées (ou peu l'etre) par le piston qui remonte d'un coté (au PMH) et par la loi de levée des soupapes de l'autre et leurs accélérations qui les font décoller ou stressent à la rupture les matériaux.Il va donc falloir investiguer de ce coté là.
En attendant , je vous laisse à lire ces 2 manuels de préparation de 600 Supersport plutot récentes pour lesquelles , le "jeu" soupape echappement / piston est le double coté échappement par rapport à l'admission - à méditer donc dans vos élucubrations :
R6_03-04_race_manual.pdf - voir page 5 et 9
ZX6RR_Racing_Kit_Manual_2005.pdf
- voir page 6 et 13

Les Time-Areas ne seront finalement interessants que pour les fortes PME avec lesquels l'"imprécision" constatée avec le GY6 , s'estompera pour devenir un meilleur guide. Suivant la conception du moteur , une des phases de levée / descente pourra réclamer un Time-Area , à priori excessif , mais qui compensera une configuration mono-soupape par ex. ou un croisement limité , ect...

Le fichier "Puissances_GY6.xls" a été placé en zone de telechargement.


Date de création : 22/02/2010 @ 22:23
Dernière modification : 13/03/2010 @ 16:09
Catégorie : III Fichiers 4 Temps
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react.gifRéactions à cet article


Réaction n°1 

par DDinit le 09/03/2010 @ 20:12

Aaaalléluia,     Aaaalléluia,        Alléluia Alléluia,  Allééééluuuuuiiiiiiaaaaaaaaaaa            (joke)


C'est reparti pour du 4 T en furie ..... Enfin furie toute relative vue le niveau un peu poussif de nos brélons, mais comme tu le dis si bien, une bonne base de départ !!!!!!!!!!

Merci encore et toujours

Dirt Addict   DDinit................   =;-p


cadeau.gifSpécial !

31 Mars 2003 : "2T/4T" remplace mon site Arzhdata ouvert en Octobre 2001 sur Wanadoo. 24 Avril 2004 : Un modem 56K , alors essayez la version allégée de 2T/4T .


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