[Technique] Moteurs MotoGP

Adco a écrit:

Merci Michel pour avoir démystifié le temps de récupération de la gomme entre deux explosion,permettant de mieux passer la puissance. Combien de fois a t'on lu ce truc incompréhensible qui semblait faire l'unanimité. Voilà une explication intelligible et cohérente,bravo!

Ce "fameux temps de récupération" ou plutôt de plus grand espacement des temps"forts" permettant aux suivant de ne pas se retrouver au même endroit que leurs prédécesseurs n'est pas attribué spécialement aux valeurs de couple d'inertie plus ou moins lisses ou irréguliers, il peut en découler si la disposition s'y prête mais avec l'exemple des RCV qui sont passées récemment de screamer à big bang, dans les 2 cas le vilo et V4 à 90°sont ou peuvent être identiques ( vraisemblable), donc avec des couples inertiels identiques. Le résultat est qu'elles obtiennent bonne accélération et bon grip avec une tenue correcte des pneus. C'est l'allumage big bang qui a présidé à cette "rumeur"et non la disposition des cylindres.
Je rappelle l'avoir lu ( la rumeur) il y a longtemps dans un article technique sérieux qui mentionnait les études faites par un fabriquant de pneumatiques, entre autres.
Et pour mémoire c'est Helmut Fath qui a fait le 1er crossplane racing connu sur son 500 URS et non l'excellent Furusawa, on peut supposer qu'il ne l'a pas fait pour rien, mais çà fonctionne exactement comme un V4( VFR) au vilo calé à 180° qui est assimilable à un V4 screamer aussi. Si je ne me goure pas un 4 en ligne crossplane est screamer et ne peut être big bang , d'oû l'interrogation: Chez Yamaha, n'y aurait il pas une limitation des possibilités pour améliorer les performances à cause de leur architecture moteur, contrairement aux dispositions V4?
En attendant la suite de l'étude de Michel.
Dan

Le premier 4 cylindres crossplane?

Contrairement à un moteur à combustion interne, un moteur à vapeur peut etre à double effet.
il peut même s"agir d'un 8 cylindres ou d'un 4 cylindres 2 effet.
le principal intérêt du calage à 90° est pour le démarrage, pour que le moteur ne parte pas à l'envers.

Même pour démarrer à l'endroit: par exemple sur une loco ( on ne peut lancer artificiellement le volant ou les roues) si les manetons sont calés à 360 ou 180° et stoppés alignés avec l'axe des cylindres et des bielles, ben çà coince grave. La disposition à 90° permet aussi comme expliqué en détail par Michel, de donner un couple constant sur l'arbre, ils connaissaient beaucoup de choses les anciens.
Dan

Un vrai truc à se faire des noeuds dans le citron ces appellations , sur les 2 premiers V4 de R one logiquement les appellations devraient être inversées en regard aux répartitions angulaires d'allumage:
- 90/270/90/270° pour le 1er ( manetons à 360°).
- 90/180/270/180° pour le second ( manetons à 180°).
Mais ce n'est pas grave, au fait, j'ai bien écouté le son de la RCV de Marquez et des M1, çà se ressemble bougrement, donc si le Honda est déclaré Big Bang ( au pire small bang) j'en perd mon latin.
Dan

R one a écrit:

........... pour apprendre le latin. .

le blague .


.

bentou a écrit:

Contrairement à un moteur à combustion interne, un moteur à vapeur peut etre à double effet.
il peut même s"agir d'un 8 cylindres ou d'un 4 cylindres 2 effet.
le principal intérêt du calage à 90° est pour le démarrage, pour que le moteur ne parte pas à l'envers.

Ce décalage de 90° m'a étonné du fait du fonctionnement double effet. Mais en fait c'est un bon moyen de répartir au mieux les temps moteur je pense. Avec une bielle, un temps tout les 180°, le déphasage de 90° de la deuxième lignes de cylindres permet un temps moteur régulièrement répartis sur un tour.

R one a écrit:

SUPER CONSTRUCTIF .......

Bha alors google-man, t'a pas de second dégrée ......


.

suite...        Calcul du couple moteur inertiel en tenant compte de la longueur de la bielle



Le calcul est évidemment un peu plus compliqué que dans le cas précédent.
On commence par poser λ = L / R, ce qui donne :
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Puis après une dizaine de pages de calcul...
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... on obtient la valeur du couple moteur inertiel C_mi :
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On remarque que je n'utilise pas le signe = car la formule exacte comporterait un nombre infini de termes (en sin6α, sin7α, sin8α, etc...), chacun des coefficients de ces termes étant lui-même la somme d'un nombre infini de fractions.

Heureusement, avec des puissances de λ de plus en plus grandes au dénominateur, la plupart des termes de cette formule deviennent rapidement très petits, pour finir par être complètement négligeables.

Au passage, on voit que si λ est infini, 1 / λ = 0, et on retombe sur la valeur trouvée précédemment avec cette simplification.

En fait, si on considère comme acceptable une erreur de quelques %, cette formule peut se simplifier considérablement :
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En effet, λ étant habituellement compris entre 3 et 4, on peut comparer :

λ = 3 – formule complète moins incomplète :
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λ = 3 – formule simplifiée : 
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λ = 4 – formule complète moins incomplète :
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λ = 4 – formule simplifiée : 
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On constate effectivement qu'on ne perd pas beaucoup d'exactitude en utilisant la formule simplifiée.


Que nous apprend cette formule ?
Et, comment peut-on l'exploiter pour optimiser l'architecture du moteur ?

Elle nous montre que le couple moteur inertiel peut se décomposer en trois termes :
- un terme en sin2α : le plus important.
- un terme en sin3α, qui n'est pas négligeable puisqu'il représente 40% à 50% du terme principal.
- un terme en sinα, qui est égal à 1/3 du terme en sin3α.
Ces deux derniers termes (en sinα et en sin3α) résultent des variations d'inclinaison de la bielle au cours d'un tour de vilebrequin.

(On peut aussi parler d'harmonique 1, de fréquence égale à la fréquence de rotation du moteur, et d'harmonique 2 et 3, de fréquences respectivement égales au double et au triple de la fréquence moteur).


Nous avons vu dans le post précédent que, pour neutraliser l'harmonique 2 (le terme en sin2α), qui est le plus important et donc le plus gênant, il suffit d'associer deux pistons dont les mouvements sont décalés de 90°.
C'est ce qui se produit dans un bicylindre en V à 90° ou dans un bicylindre en parallèle dont les manetons du vilebrequin sont décalés de 90°.


C'est aussi ce qui se passe dans un V4 à 90°, un V4 n'étant rien d'autre que l'association de deux V2 : en reprenant la numérotation du moteur Ducati ci-dessus, les termes en sin2α des pistons 1 et 2, d'une part, et ceux des pistons 3 et 4, d'autre part, se neutralisent.

Mais, avec un V4, on dispose d'un autre paramètre sur lequel on peut jouer : l'angle (le décalage) entre les deux manetons du vilebrequin.
Examinons le cas où les 2 manetons sont décalés de 180° :
Les mouvements des pistons 1 et 3, d'une part, et 2 et 4, d'autre part, sont décalés de 180°.
Pour chacune de ces paires de piston, au terme en sinα de l'un correspond un terme en sin(α+180°) pour l'autre.
Or  sin(α+180°) = – sinα. Donc les termes en sinα (harmoniques 1) se neutralisent.

Et en ce qui concerne les harmoniques 3 ?
Et bien  sin3(α+180°) = sin(3α+540°) = sin(3α+180°) = – sin3α.
Idem, les termes en sin3α (harmoniques 3) se neutralisent également.

On a donc constamment  C_mi = 0  (en négligeant les harmoniques de rang 4 et au-delà).

Le V4 à 90° avec manetons de vilebrequin décalés de 180° ne génère aucun couple moteur inertiel.

Il en va de même du système crossplane de Yamaha, qui produit les mêmes décalages entre les mouvements des 4 pistons (ce qui répond à l'interrogation de Tchweizz).



Et les autres types de V4 ?
Si on fait le calcul en fonction du décalage θ entre les manetons du vilebrequin, on obtient ce résultat :
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(pour éviter d'avoir à traîner des déphasages sans signification particulière, il faut choisir l'origine des angles de rotation du vilebrequin de façon à respecter les symétries du problème,
c.-à-d. α = 0 lorsque la bissectrice de l'angle entre les manetons coïncide avec la bissectrice de l'angle entre les cylindres).

Ce qui donne pour un décalage de 0° (ou 360°) :
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Et pour 90° :
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Et les 70° du moteur de la Ducati Stradale ?
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Si j'ai fait ce calcul, c'est précisément parce que j'étais intrigué par le choix de cet angle.
Mais le résultat laisse perplexe :
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S'ils ont procédé par essais successifs, les gens de chez Ducati ont dû constater que le résultat se situait entre ce que donnent un décalage de 0° (parfois appelé 360°) et un décalage de 90°, avec notamment une sensible diminution de l'harmonique 3. Mais on est loin de la perfection offerte par un décalage de 180°.

Les conclusions du calcul sont sans appel : en ce qui concerne le couple moteur inertiel, le V4 à 90° avec vilebrequin à 180° et le 4 cylindres en ligne crossplane de Yamaha offrent tous les deux une solution parfaite. Pour les V4 à 90°, toutes les autres valeurs de décalage des manetons du vilebrequin sont moins efficaces.


Et le 3 cylindres en ligne qui équipera les Moto2 à partir de l'année prochaine ?

Les 3 manetons du vilebrequin sont décalés de 120°.  
Conséquence pour l'harmonique 1 :
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Donc  sinα + sin(α+120°) + sin(α-120°) = 0  
Les harmoniques 1 des 3 pistons se neutralisent.

Pour l'harmonique 2 :
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Donc  sin2α + sin2(α+120°) + sin2(α–120°) = 0  
Les harmoniques 2 des 3 pistons se neutralisent également.

En revanche, ce n'est pas le cas des harmoniques 3 qui s'additionnent purement et simplement :
sin3(α+120°) = sin(3α+360°) = sin3α
sin3(α–120°) = sin(3α–360°) = sin3α


Ce qui donne pour un 3 cylindres en ligne :
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J'avoue avoir été déçu par ce résultat : c'est mieux qu'un 4 cylindres en ligne classique (à vilebrequin plat), mais c'est moins bien qu'un 4 cylindres crossplane, contrairement à ce que j'aurais eu tendance à croire intuitivement avant de faire ces calculs.

Quand tu dit que dans le cas du V4 à maneton décalé de 180° et son pendant en ligne, les couples inertiel=0 par neutralisation dans des harmoniques considérées, est l'idéale, on ne doit pas oublier que l'on exclu les couples moteurs de chacuns des pistons(oui, c'est le but de l'analyse...). Parce qu'après, on va entendre partout que c'est l'architecture parfaite...
Mais du coup on comprend que comprendre le couple inertiel est incontournable pour comprendre l'influence des différents calage et décalage...

Bravo Michel pour calcul, genre prise de tête juste un petit truc; tu dis que Lambda( L/R) est compris entre 3 et 4 généralement, ce ne serait pas plutôt autour de 2 ? ( d'après quelques bielles qui traînent dans mon garage et les vieilles littératures qui traitent de la construction des moteurs). Aucune importance sur les formules théoriques. Ne voyant pas arriver la suite de ton étude promise, on commençait à croire que tu étais fâché ou que tu nous avais oublié.
Entre autre, je ne suis pas mécontent d'avoir choisi un V4 90° calé à 180° avec lequel on ressent très bien la connexion poignée de gaz/roue AR, en toutes conditions, linéaire, proportionnelle, très spéciale au début, pas de coup de pied au c.l, semble fade mais efficace.
Dan

Michel parle de L/R, autrement dit du rapport longueur de bielle/demi-course, et non du rapport longueur de bielle/course. Il est bien voisin de 4.

Super complexe (pour moi, en tous cas!^^) mais bien expliqué et mème illustré!!
Bravo pour cet exposé!

dga a écrit:

Michel parle de L/R, autrement dit du rapport longueur de bielle/demi-course, et non du rapport longueur de bielle/course. Il est bien voisin de 4.

Mais c'est bien sûr, je m'ai gouré! , je me disais aussi????
Dan

Bravo encore. Cela fait du bien!

Merci Michel. Je vais stocker ces belles pages pour m'y replonger un jour...plus tard...

Bon, alors Michel donne nous ton avis éclairé sur la 700 yam, avec ses deux moteurs de 350 "couplés", avec deux allumages simultanés.... (4 cylindres 2 temps calé à 180°)
est ce que c'est meilleur qu'un 4 en ligne calé à 90° ???

bentou a écrit:

est ce que c'est meilleur qu'un 4 en ligne calé à 90° ???  

Degré Celsius ou Fahrenheit ?
Oui, c'est une bonne grosse blague, juste pour signaler que je lis, je suis le poste, mais que je ne comprends pas tout...
Bravo et surtout merci à ceux qui s’investissent ainsi (vous) , pour permettre aux plus cons (moi) de comprendre des choses (enfin je crois).

Ce n' est pas la peine que tu dises que tu ne comprends pas tout ...... et tu as été brave encore , nous on le savait depuis un moment , le lire ça ne peut que te faire du bien .

L'eau bout à 90 degrés.

mais non, je suis bête, c'est l'angle droit qui bout à 90 degrés....