A ce jour , mes connaissances 4T ne forment pas un tout...

Depuis le BTS et n'ayant pas rejoint une société de pures motoristes , j'avais toujours gardé un oeil sur les publications moteurs mais sans plus. En TS , nous avions acheté des bouquins moteur dont un spécial préparation moteur de Cox (how to hotrod VW engines) : courbe de puissance en fonction des modifs , cours de préparation de culasse avec courbes de débit , le montage des pièces. Bref , une révélation.

Suivirent les revues moto spécialisées comme Technique & Pratique Moto et Moto Technologie qui l'a remplacé, mais les graphiques souvent confus me laissaient sur ma faim ; tout n'était pas clair. Fin 80 , a du sortir le livre : La préparation des moteurs - Luc Meloua - ETAI. Un peu le pendant du bouquin Cox mais à la française (beaucoup de Renault 1600 et de très belles pièces) mais déjà plus évolué. On y aborde la courbe de remplissage , les calages d'arbre à came , les fameux accords admission / échappement (notre Graal!) et un peu plus de formules approchées en tout genre. La courbe de remplissage m'obsède avec ses creux et ses bosses dues aux ondes mais ou et comment.

Dans un catalogue de livres Auto-Moto , j' achète un livre ancien mais qui se révélera très intéressant : "Scientific Design of Exhaust and Intake Systems" - Philip Smith 1972. L'auteur montre ses appareillages de prise de pression en dynamique entièrement mécanique car il n'y a pas encore de d'électronique (1950). Il y détaille la théories des ondes , offre des graphiques de pression cylindre et tubulure qui m'éclaire grandement.
Dans ce livre , je reconnaîtrai un graphique bien connu de plusieurs courbes de remplissage en fonction de la longueur admission qui proviendrait d'un moteur Jaguar V12. La lecture en anglais a été difficile dans les débuts mais j'ai pris de l'assurance en fin de compte. Ce livre comprend aussi son lot de formules approchées mais on sent que par manque de pouvoir observer les phénomènes moteurs dans les années 50 , il manque encore des choses à comprendre et des lieux communs à mettre de coté.

Un collègue me passe un jour le catalogue des éditions Technip ou j'y trouve à commander le livre "Design of Racing and High Performance Engines" (SAE - PT-53 , $­66). Une fois arrivé , la fièvre me prend pour de bon car tous ces articles techniques de la SAE vont beaucoup plus loin que les articles classiques de notre presse nationale et sont très documentés :

- une étude très détaillée Honda (1990) sur les pertes par friction et estimation des pertes par pompage me pousse à vouloir essayer ça dans Excel et me voila parti pour un 486-66Mhz. Ca marche bien et me donne du courage pour analyser les autres articles.
A partir des diamètres et nombre de manetons , diamètres de soupapes , estimations des pertes de friction et pompage.

- estimation du remplissage (Honda 1991) en utilisant le modèle de friction et des informations soupapes à partir de 16 moteurs de course parmi lesquels on trouve les courbes de puissance du :
125cc 5 cylindres : ~34Hp à 20000tmn
500NR 4 cylindres : ~140Hp à 19500tmn
et là aussi , cela marche bien et toute ma collection de données moteur issues des RT y passe et celles des copains aussi. A partir de la classification des courbes de remplissage , on commence à observer l'interaction avec les inerties de veine gazeuse , des phénomènes d'ondes et du calage des cames.

- études de petits moteurs hautes performances à très haut régimes (Honda 1964). Les capacités de respiration des moteurs sont enfin abordées (inertie et ondes) par une formule empirique simple au premier abord mais qui demande de nombreux détails moteur que je suis loin de posséder. En 1964 , pas d'ordinateur , ni même la moindre calculatrice seulement la règle à calcul . Des oscilloscopes couplées à des caméra cinématographiques rapides permettent de faire des relevés de pression cylindre et tubulure pour recalculer à la main des lois de combustion ou les plus grands progrès sont à faire ici. J'entrevois alors la somme phénoménale de travail réalisé par Honda pour comprendre et améliorer ses moteurs dont le régime de Pmax va passer de 9000tmn en 1954 à 22500tmn en 1964. Il leur a fallu créer les premiers capteurs de petite taille et bien d'autres choses.

- une autre étude (Honda 1970) va plus loin en profondeur au niveau des chambres de combustion , niveau de remplissage , pression de combustion , longueur d'accord , rebond / décollage soupapes. La formule Honda fait appel à un coefficient de débit culasse moyen dont l'estimation me manque (voir plus bas) mais j'arrive sensiblement à reconstituer la tendance proposée par le constructeur. Honda relie l'angle de fermeture soupape admission et le régime moteur ou le remplissage par inertie de la veine d'air sera maximum par le calcul de la section de passage corrigée par le coefficient de débit de 0.5cm². Damned!

- étude d'optimisation du nombre de soupapes (Yamaha 1986) détaille ce qui les a conduit aux culasses 5 cylindres du FZ et bien d'autres après. Un graphe du débit massique et de la pression aux soupapes d'admission que détaille au papier millimétré et reconstruit dans Excel me permet de mieux comprendre la création des ondes et de leur influence.

- une étude Chrysler (1982) plus classique replace les lois de levées de soupapes dans le contexte du déplacement du piston qui de par sa vitesse variable au cours du cycle participe à "modeler" la courbe (dépression) de pression admission et échappement (surpression)et aborder tous ces graphiques de pression tubulures avec un oeil plus avertis (mais pas à l'abri de bévues grossières).

- je saute les études de conception des cames et ressorts de soupape toutes pleines de math (trop pour mon niveau math).

- 2 études de débits des soupapes d'admission (Honda 1979 et 1982) permettent de mieux comprendre (mais pas complètement) les limitations de débits d'air liés à la vitesses des particules ne pouvant dépasser un certain seuil (vitesse du son dans le milieux considéré) avec définition du nombre de Mach par leurs auteurs.

- une étude de test de culasses , système d'admission et échappement en soufflerie (America Motor Corp. 1972) présente des modifications au "Flowbench" de gros V8 et leur impact sur les performances avec plein d'astuces de préparateur.

- dans le même style modification de l'admission du moteur Ford (1967) de la 427GT spécifique par ses tubulures d'admission.

- le livre se termine par un moteur Ford type Indianapolis (genre F1-1964) ou on peut observer les différences avec les moteurs Honda moto mais aussi un Coventry Climax de 1964.

Mon anglais s'améliore peu à peu , ma maîtrise d'Excel aussi et je tente même le calcul de remplissage à partir de formule d'un livre d'ingé du CNAM photocopié par un collègue de TS (en stage en 1980) (350 pages - encore merci) mais pas concluant du tout (j'avoue mes difficultés en math). Je reste donc avec les formules approchées Honda plus basiques qui me vont bien.
Un an plus tard , je remet ça avec le livre "Design and Simulation of Two Stroke Engines" du professeur Blair ou je vais laisser tomber le 4 Temps pour 2 ans et devenir assidu au forum MacDizzy qui malheureusement n'a pas son pendant avec des soupapes. La découverte du Net semble dans un premier temps me fournir des tonnes de lectures mais on tourne vite en rond. La passion d'autres internautes donne quand même du courage pour continuer les recherches et comme un chercheur d'or , chaque pépite émerveille et fait avancer.

Le professeur Blair sort alors son livre sur les 4T "Design and simulation of four stroke engines" qui finit d'éclairer ma lanterne. Sa façon de détailler les lois de levée , les longueurs d'accord et bien d'autres choses est étonnante et laisse même de coté les théories des ondes longuement expliquées sur 250 pages (1/3 du livre!). L' intérêt d'un simulateur devient évident mais les formules approchées elles aussi car limitant les calculs d'approche par les millions de solutions à étudier. Le logiciel du Professeur Blair coûte $­800 et la conversion en € (*1.25 contre 0.81 aujourd'hui) n'est pas en ma faveur ce qui me conduit à différer mon achat qui réclamera aussi un PC plus performant que mon AMD 350Mhz. Depuis GP Blair a publié un papier technique reprenant l'ensemble tendances relevées dans son livre et vous évitera les nombreuses et complexes (trop pour moi) équations mathématiques : SAE 983046 avec Time-Area requis et influence des phasages , influence longueur admission et longueurs d'accord , influence diamètres conduits , longueur système échappement...
Un autre papier reprendra tous ces éléments pour l'approche d'un 900cc pour SBK 3 cylindres comparativement à un 2 et 4 cylindres. Les préconisions du livre sont comparées à celles obtenues à partir du simulateur d'Optimum Power pour s' avérer très proche (SAE 2000-01-3546).
Une autre étude inspirée des préconisions Blair mais plus axées sur le MotoGP ont été faites par l'Université de Zwickau : 06_blair.pdf

Le phénomène des ondes est assez simple à concevoir (dans sa tête) mais ne répond guère aux histoires de vitesses d'onde en fonction de la température et des coefficients d'accord les remplacent avec une certaine efficacité.
Les lois de levée de soupape , bien que GP Blair ai trouvé une estimation simple et performante de construction , ne m'a pas éclairé sur les différences observées sur quelques moteurs :
YZ400 , Ducati 748 / 916 / 955 / 995 , RMZ250 , MV F4 , Alfa75 , MUZ125RT , 205GrA , Clio GrA

Bien que les Time-Area transposés au 4T , permettent de lier les performances au dimensionnement du système d'admission / échappement , il reste difficile de trouver des tendances à des lois de levée de soupape à 1mm (ou 0.05inch) pour le MUZ RT et d'un gros mono 2 soupapes.
L'étude Honda de 1970 , il propose de relevé l'angle pour une levée générant une surface de passage à la soupape corrigée par le coéff de débit de 0.5cm². Pour les 4T , les coefficients de débits de culasse deviennent incontournable pour de nombreuses estimations et ici souvent les données manquent.
Il existe bien des SAE paper sur le sujet comme :
- 2004-01-0998 qui estime le coéff moyen sur la levée à partir de caractéristique simple : %dia soupape/alésage - angle d'inclinaison conduit - hauteur sous guide...
- 2004-01-1922 qui corrige le coeff de débit suivant la proximité relative de la chemise / soupape
- document IFP sur les conduits : coeff de débit / turbulence (copier/coller ce lien dans votre navigateur (Firefox 1.0?) http://www.ifp.fr/IFP/fr/IFP02OGS.nsf/0/8164B5B2FD86F772C1256CDE00553AAE/$­file/trigui_v54n2.pdf (provenance Google.fr / web : "sae paper pdf high performance engine" page 4)

Un peu perdu , je suis reparti à la chasse aux données moteur pour agrandir ma collection moteur. Par manque de mono-cylindre (malgré leur grande présence en Enduro , Cross et Supermotard) , je lorgne du coté des multi-cylindres. je vais faire hurler Fernando qui m'interdit de simuler des multi-cylindres connectés par les échappements mais cela me defoule et cela ne marche pas si mal bien qu'il manque souvent 1 bar de PME surtout en haut. Il ne reste plus qu'à choisir les bon cobayes avant de se lancer dans les estimations (qui n'engage que moi mais que je n'ai pas inventé en tout cas)





à suivre