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III Fichiers 4 Temps - 02 Remplissage Honda

Assez perdu de temps , commençons d'emblée par l'étude Honda du SAE paper 900223 qui est une lise à jour d'étude bien plus anciennes (1960). Pour cela , je m'attacherai à une étude moteur Yamaha (!) d'un YZ426 par les concepteurs du simulateur pro Virtual 4Stroke d'Optimum-Power (SAE paper 2002-01-0002):
Recherche de tube échappement optimum en fonction de :
- meilleure PME ( lire ici "couple") sur une large plage de régime (Motocross amateur)
- meilleur PME (lire ici "puissance") sur une moins large plage à haut régime (Motocross expert)
sans modifier le reste des paramètres moteur qui est pour l'occasion équipé d'une injection électronique entièrement programmable afin de maintenir la richesse constante lors des essais de vérification de performances (inertie 500tmn/s).
Deux tubes d'échappement sont sélectionnés car répondant au cahier des charges en complément du tube de base "classique" :



Std : LT=1025mm d=38mm
P1 plage large - couple : LT=990mm d=64mm (!)
P2 plage étroite - puissance : LT=270mm d=39mm
étonnant tout ça !

L'étude Honda vise à estimer la courbe de remplissage du moteur en partant de sa courbe de puissance et de caractéristiques de construction simples. Une étude complémentaire , s'attachera à étudier la courbe de remplissage afin d'en tirer des informations en rapport avec des caractéristiques plus pointues.
Le moteur ne doit pas être bridé (ce qui ne veut pas dire en échappement libre!) aussi à l'admission qu'à l'échappement et les longueurs de pipes admission doivent être identiques pour l'étude des accords admission.
Les caractéristiques nécessaires sont les suivantes :
- alésage * course - nbre de cylindres
- diamètre des paliers et manetons vilebrequin
- taux de compression
- diamètre soupape(s) admission - levée maxi - temps ouverture admission avec jeu de fonctionnement
- longueur(s) et diamètre(s) le long de l'admission (entrée carbu / soupape)

Les informations du vilebrequin permettent une estimation des pertes par frottement et le diamètre de(s) soupapes celui des forces de pompage. La somme des 2 s'ajoute à la PME pour donner la PMI(ndiquée) puis par l'extrapolation de rendement à travers le taux de compression , Honda obtient l'image de l'énergie admise (celle de l'essence contenue dans le cylindre).
Ces informations permettent de tracer la courbe de remplissage moteur qui ne se superpose pas forcement avec celle du couple. Excel permet d'ajouter une courbe dite de "tendance" qui s'affranchit des bosses et trous. Nous appellerons cette courbe de tendance la courbe de "remplissage inertiel" car principalement due à la colonne d'air dans le conduit d'admission qui vient "buter" sur la soupape se refermant.
Le point culminant de cette courbe "inertielle" correspond au point Z ou sans l'effet des ondes dans les conduits , le remplissage serait maximum :

Z(RFA) = PI(3.14) * Tmn * racine carrée ( Cylindrée unitaire * Longueur admission / section soupape admission) / ( 30 * vitesse du son )

Z est un index de l'effet de "suralimentation" du à l'effet d'inertie et Honda l'associe à l'angle de retard de fermeture admission (RFA) correspondant à la section de passage soupape de 0.5cm². Ma collection de moteur a eu du mal à correspondre mais les choses se sont arrangées lorsque j'ai introduit un pourcentage de la section maxi de passage soupape de 6.6% (correspond alors aux 0.5cm² de nombreux moteur). Sûrement que les moteurs de l'étude Honda étaient de relativement équivalente pour se référer à une section constante :



On y voit un peu plus clair mais pas totalement car l'index Z ne correspond pas à un niveau de remplissage volumétrique du moteur. On retrouve les paramètres qui ramènent à l'inertie de la veine d'air dans le conduit d'admission :
- Longueur admission et section soupape(s) qui nous donne un volume (d'admission)
- Cylindrée et Tmn qui nous donnent la vitesse de la veine d'air pendant l'admission

Cette relation donne une idée de l'influence du changement d'un des paramètres :
- une augmentation de la cylindrée seul augmente Z et nécessite de baisser le régime de d'inertie max (afin de maintenir Z constant = pas de changement de came admission)
- une augmentation de la longueur équivalente d'admission (par carbu plus petit) augmente Z et conduit aussi à abaisser le régime d'inertie maxi : section moindre = vitesse plus importante = inertie plus grande (1/2*m*v²) car v² grandit plus vite que la baisse de masse d'air par diminution du volume)
- une augmentation de la taille des soupapes au contraire diminue Z qui réclame de remonter le régime d'inertie : l'augmentation de la section soupape ou vient buter la veine d'air réclame une plus grande vitesse de celle-ci pour contre-carrer le piston qui tend à refouler les gaz admis - Pression = Force / Surface. La plus grande Force vient de 1/2*masse*Vitesse² en augmente le régime d'inertie maximum.
Mais attention , le changement d'un paramètre a modifié d'autres choses et on ne peut pas s'éloigner trop de la base.

Les trous et les bosses correspondent aux effets d'accord admission.



Malgré des courbes de remplissage "inertiel" différentes en régime et en valeur , les trous et bosses ne sont que peu influencés et donc imputables à la seule admission :
bosses : 6-6250 ; 7250 ; 8500 tmn (accord)
creux : 5500 ; 6250 ; 8000 ; 9500 tmn (désaccord)
Ces accords seront observés une prochaine fois plus en détail afin d'y trouver une corrélation entre moteurs...

Cette méthode Honda nous donne déjà de précieuses informations sue les capacités de notre moteur autant du coté pertes par frottement que de remplissage :
- Pmf (Pression moyenne de frottement) ne dépasse rarement 0.45Mpa (4.5bar) au régime de puissance maxi ce qui ne vous garantit pas pour autant la solidité de votre moteur en approchant cette valeur par augmentation du régime de Pmax.
- Pmfp (Pression moyenne de pompage) dépasse rarement 0.85 au régime de Pmax et est directement liée au diamètre de(s) soupape(s).
Afin de vérifier si vos valeurs sont cohérentes , Honda donne une estimation du remplissage par comparaison à une multitude de moteurs étudiés par leurs soins. Si votre valeur de PME devait être bien supérieure à la prévision Honda , il vous faudra "forcer" le calcul en E38 en y chargeant "2.43" qui est la valeur vers laquelle tendent tous les moteurs étudiés par Honda et qui permet l'estimation du remplissage.
Le remplissage étant limité à ~120% , vous pourrez estimer la puissance de votre moteur modifié "State of the art" (dans l'état actuel de l'art).

A vos revues techniques , pour charger les éléments de votre moteur et bien d'autres ! Il nous reste maintenant à mieux comprendre l'influence de plusieurs paramètres qui nous permettrons de positionner en régime et niveau de remplissage notre courbe "inertielle" à l'aide de 2 autres formules (Honda + Yamaha).
Le fichier "Remplissage_honda.xls" est disponible en zone de téléchargement au format Excel et Gnuméric.
Exemple de cotes vilebrequin et données moteur
Technique moto (200x sportbike roundup en bas à droite)
Courbes de puissance moto

A+

Date de création : 12/12/2005 @ 23:50
Dernière modification : 01/09/2007 @ 22:42
Catégorie : III Fichiers 4 Temps
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