[Technique] Does high/low inertia have effect on engine power?

Hi

I just had a little discussion with a couple of friends about flywheel mass.

My friend states that an engine will lose moment if a lighter flywheel is fitted and have seen this on a rolling road test.

But as Newton meter, horse power and rpm is tied together by some simple formulas I don’t see this happen. I think it’s because the rolling road test is an acceleration test and the acceleration time has an effect on the final result.

nm x rpm / 7022 = hp

So in a dyno bench running at a fixed rpm the engine would always output the same power no matter flywheel weight.

Who is right here?

does it mean that a OW31 will need the flyweel as a Norton Manx ? I don't think so.
the multi-cylindre will always have a better angle to push on the crankshaft ? no need to add a "ham slicer"

Je peux vous raconter une histoire : en 89 le pilote de la Yam OW01 que je préparais à beaucoup beaucoup insisté pour que je fasse un vilo plus léger. Devant mon peu d'enthousiasme, il prit le vilo sous le bras et l’emmenât chez Beauzon (pour les vieux qui se souviennent de cette excellente officine). Malgré un avis pas plus favorable de cet usineur (qui en avait vu d'autre), le travail fut fait : moins 1,5 kg. Parfaitement rond et équilibré dans les règle de l'art, le moteur est remonté pour la course suivante. Jamais des deux saisons faitent avec lui et avec cette moto, il n'avait eu un aussi mauvais moteur !
Il faut, pour avoir une régularité cyclique, un minimum d'inertie. Les ingénieurs qui fréquente Pit-lane donnerons les formule qui vont bien.
Plus d'un ont fait cette erreur. Au début des V4, les Honda d'usine endurance avait des vilo PLUS lourd que le standard. Pour l'avoir vu, personne ne m'avait cru à l'époque
On avait aussi essayé a la fin des 90', avec Charpentier sur la 600, un alternateur beaucoup plus léger : sur la béquille une merveille !!! Sur la piste : deux tours... et remontage du standard !
Pas si cons les grands constructeurs...

Giesse touche le problème , nul doute que Frits développera mais c'est bien la régularité cyclique qui entre en compte , on gagne souvent des chevaux avec unvilo plus lourd , on gagne en traction , en progressivité mais le temps de monté en régime est plus lent ( purement physique )

Au final , c'est un compromis

Eric Offenstadt a écrit:

Everybody has forgotten in the motorcycle microcosm that on our planet there in no such thing as "SPONTANEOUS GENERATION" of anything.

Si, si, il y a des théories sur le non-fonctionnement de la Ducati GP12 qui poussent comme des champignons qui lévitent en pleine air...

This is a Ducati 996RS crank: Ducati seem to be of the "light-is-right" school. The 1098RS one looks similar, but I couldn't find a pic.

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However there is obviously a limit to everything... and it may even be that a 90° twin needs less crank inertia than a classic in-line 4...

ah hah... found one: 1098R

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bentou a écrit:

"does it mean that a OW31 will need the flyweel as a Norton Manx ? I don't think so.

You're right !
Par contre je viens de lire des affirmations amusantes sur la génération spontanée d'énergie...
... Et des Lapalissades que je note pour les raconter à Gari.
Mais bon, si çà peut faire plaisir, il en faut pour tous les goûts !

Il est beaucoup plus important d'être ouvert et critique que bouché comme un coing

Régularité cyclique = accord acoustique + réfléchissement çà donne

Ah! Je sens que ça va être chaud...

Mon expérience dans un laboratoire d'essais, est que l'intuition et les théories mal échafaudées sur des calculs justes mais bâtis sur des hypothèses incomplètes et bourrés de facteurs négligés pour faciliter les calculs...
Sont souvent remis en question par des essais effectués sur du matos vraiment représentatif, et complètement fonctionnel !

ptityam a écrit:

Mon expérience dans un laboratoire d'essais, est que l'intuition et les théories mal échafaudées sur des calculs justes mais bâtis sur des hypothèses incomplètes et bourrés de facteurs négligés pour faciliter les calculs...
Sont souvent remis en question par des essais effectués sur du matos vraiment représentatif, et complètement fonctionnel !

Nous sommes bien d'accord, c'est pour cela que je cite toujours la phrase d'Albert disant qu'il n'existe de connaissance QUE par l'expérience. Et même là, je peux te citer des cas où l'expérimentation passant par des appréciations humaines fragiles (pilotage), elle peut être contestable et contestée. Et pour aller dans ton sens : À ce jour, que je sache, les lois de base de la Physique ne sont contestées que dans le monde Vaudock (Rossi vient de montrer dans une déclaration, que même lui confond poids et charge.) et l'énergie accumulée dans un volant moteur est la même que dans tout autre type de gyroscope. Et si elle y est accumulée, il faut bien qu'elle est été soustraite de quelque part... C'est tout ce que je dis. Bien sûr on peut tout contester et son contraire, mais il a des moments ou défendre l'indéfendable (les préjugés) devient un sacerdoce contre lequel je n'ai plus vocation à lutter !!!

Au fait, vous vous souvenez pourquoi j'avais fait mon TWIN à air qui faisait des premières lignes en 500 même à Hockenheim et et en bagarre avec "rien que des 4 cylindres 4T ou 2 temps à "flotte" ??

le ressenti de telle ou telle modification par un être humain doit toujours etre pris avec des pincettes...
l'effet placébo est reconnu en médecine, pourquoi il ne serait pas à prendre en compte pour un essayeur ou un pilote ???

des calculs justes sur des bases fausses (pourtant appliqués avec constance par nos énarques) ne peuvent avoir quelque chose de positif, que si la base était positive...

que faut il faire? essayer d'améliorer encore et encore les machines pour les adapter aux pilotes histoire de grapiller un dizieme par ci ou par là (attention, je ne dis pas qu'un pilote ne fait rien, je serais bien incapable de faire le millième de ce qu'ils font, je suis bien trop trouillard) faut il essayer de continuer à faire évoluer la draisienne ? ou alors, il faut tout remettre à plat et ne se fier qu'aux capteurs, en oubliant (pour un instant) le pilote et les chronos?
mais est ce que les constructeurs vont continuer à mettre du fric dans des solutions qui ne seraient pas transférables sur les machines de mr tout le monde?


et pour revenir au sujet du "fly-wheel" ce n'est qu'un "lissage" de la puissance, du moins sur quelques tours de vilo...

ERIC

tu prends comme base tes vieux machins sur base triple kawa avec un vilo qui pèse 2 tonnes et une inertie totalement délirante

Je ne parle absolument pas de ce genre de moteurs mais seulement de machines à partir de 1985 jusqu'à maintenant

Je dis :

sur les deux temps modernes , honda et yam s'opposent sur la façon de traiter l'inertie du vilo

Le principe étant ( en restant dans la limite du raisonnable et sans avoir des pièces de fonderies qui pèsent 15 kg )

l'échelle de variation est de l'ordre de 300 gr / 125 cc et non pas plusieurs kilos comme sur les vieux triples

Un prend un 125 CC compé client 1995-2009

Le vilo d'origine est très bien pour le set up stock (44-46 chx à l'étincelle )

Par contre suivant les circuits , on peut utiliser des vilos plus ou moins lourds ( sans évoquer le facteur d'équilibrage )
Ces vilo lourds apportent une régularité cyclique dans le fonctionnement du moteur à haut régime qui tournera avec une vitesse plus linéaire permettant ainsi de mieux se conformer aux diagrammes du moteur
Les vilo stock on tendance à haut régime à avoir une vitesse de rotation non constante ( significativement ) qui altère la distribution et les diagrammes du moteur entrainant une baisse de performances

Pour ce qui est du choix du set up , c'est une autre histoire mais TOUS les moteurs KIT honda et Yam utilisent des vilos lourds pour cette raison
Montée en régime moins vive mais compensée par l'augmentation de performances à haut régime ..... ( 12 000 et plus ) , moteur plus sage et 'tracteur en début d'accel' et plus d'allonge/puissance rattrapent le désavantage .....

Rien de vaudou , simplement du scientifique , la régularité cyclique et le respect plus précis des diagrammes moteurs avec un vilo qui sera un peu plus lourd que sont homologue plus léger
On est dans l'optimisation de l'ordre de dizaines de grammes ...... mais les faits sont là ; et appuyés par des faits purement physiques .....

Bon,... afin que l'affaire soit claire pour tout le monde, on va commencer par traduire la question qui sert de titre à ce topic : Does high/low inertia have effect on engine power?
Est-ce que l'inertie faible ou forte a un effet sur la puissance du moteur?
J'espère que ça convient, sinon ceux qui veulent améliorer ont toute latitude de s'y essayer.

Sur cette base : ma réponse est NON, ferme et définitif. Aucune chance de rendre un moteur plus ou moins puissant en jouant seulement sur l'inertie du montage mécanique, toutes choses étant égales par ailleurs, pour autant qu'on considère la quantité d’énergie produite par la combustion du mélange gazeux.
(A la limite, l'inertie des pièces en mouvement alternatif (piston, soupapes) conditionne le régime maxi atteignable, et donc la puissance maxi envisabeable, mais c'est un autre aspect du problème.)

Sauf que je complète tout aussitôt :
MAIS l'inertie influence fortement le comportement moteur.
Ainsi une faible inertie favorise la rapidité des montées en régime.
Et sur nos moteurs à piston, 2T et surtout 4T, l'inertie joue un rôle important à cause du fait qu'il n'y qu'un temps moteur sur 2 ou sur 4. De ce fait, même sur un multicylindre, la traction produite en sortie de vilebrequin n'est pas aussi constante qu'on pourrait en avoir l'impression, d'où toute la discussion sur les calages moteurs des multicylindres. Et de même, la vitesse de rotation du vilo a tendance à varier tout au long du cycle, naturellement beaucoup plus sur un monocylindre que sur un V12. Et sans doute encore plus sur un mono 4T (Moto3) que sur un mono 2T. Et là, on recolle aux explications de Seb sur le respect des diagrammes, ou plutôt des temps d'ouverture des différents conduits par rapport aux vitesses des différentes veines gazeuses
Ne pas oublier aussi que dans un système bielle-manivelle, l'équilibrage dépend de plusieurs facteurs, et qu'on ne touche pas à la masse du vilebrequin sans devoir être obligé de jouer sur le reste, bielle et piston, sauf à pouvoir supporter les vibrations plus ou moins importantes qui en découleront.

Par contre, d'accord avec Pépé pour dire qu'un volant d'inertie (donc les masses de vilo même si elles ne sont pas strictement discoïdales, et tout le reste des masses en rotation, allumage, pignonneries diverses, embrayage, etc...) emmagasine de l’énergie cinétique, sous la forme d'un "moment cinétique" parfaitement quantifiable avec des formules bien connues de tous les physiciens. Energie qu'on peut donc récupérer en partie. Mais justement, ce n'est pas de la production de puissance au sens propre, juste de la récupération.

SEB4LO a écrit:

Les vilo stock on tendance à haut régime à avoir une vitesse de rotation non constante ( significativement ) qui altère la distribution et les diagrammes du moteur entrainant une baisse de performances

Voilà une raisonnement solide... mais je suis un peu surpris que l'effet ne se voie qu'en haut régime.

Il y a un autre voie où on peut envisager une perte de performance sur ce genre de moteur : les 2T de GP stock ont un système d'allumage assez primitif, dans le sens qu'il n'y a que deux repères sur le volant : un seul petit bosse qui envoie un signale à chaque bout. Le boîtier doit donc prédire ou sera le vilo au moment de déclencher la bougie à partir de très peu d'information. Sur une 250 V2 avec une variation d'inertie des pistons minimale ce n'est peut-être pas trop mal, mais sur une 125 je serais étonné si la variation de l'allumage soit moins de 10°.
Par contre, un moteur de 4T actuelle aura typiquement 24 ou même 36 repères, donnés par des petites dents sur le volant ou ailleurs. Il est donc possible au boîtier de suivre la variation cyclique et de gérer le moment d'allumage en fonction : les prédictions ne se font que 15° dans le futur, bien plus gérable [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Concernant l'énergie stockée dans les pièces en mouvement ( énergie cinétique des masses de vilo/rotor alternateur / pignons divers et variés , elle le représente que celle qui n'a pas été disponible pour la roue arrière pendant la phase d'accelération .

et que par la pporte ou par la fenêtre , cette énergie sera perdue au freinage suivant


Graham = ce n'est pas un raisonnement mais un description du phénomène


Concernant les roues dentées , elles sont utilisées sur les injections qui ont des cycles d'allumages/carburation BEAUCOUP plus complexes que les charges simples des moteurs carburés .....

L'amplitude de variation sur un twin 2t est par exemple jusqu'à un maximum de 4° ( le vilo est flexible ) entre les deux cylindres !

les variation cycliques sont assez énormes mais ne s'expriment pas en ° , Frits devrait avoir des chiffres précis à ce sujet

SEB4LO a écrit:

Concernant les roues dentées , elles sont utilisées sur les injections qui ont des cycles d'allumages/carburation BEAUCOUP plus complexes que les charges simples des moteurs carburés .....

Je sais... j'ai écrit le logiciel au boîtier de ma SV à partir de rien [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

C'est vrai que le calcule de la durée d'injection est plus complexe que l'allumage, mais par contre le moment où l'injection se lance n'a pas énormément d'importance. Le instant d'allumer, si...

SEB4LO a écrit:

les variation cycliques sont assez énormes mais ne s'expriment pas en ° , Frits devrait avoir des chiffres précis à ce sujet

Elles peuvent se mesurer soit en variation de fréquence, soit en variation de phase. Quant à l'instant d'allumage, vu que cela se mesure en ° avant le point mort haut, il me semble raisonnable que l'erreur se mesure en ° [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] En anglais, on parle du "ignition scatter".

janpol84 a écrit:

Est-ce que l'inertie faible ou forte a un effet sur la puissance du moteur?
Sur cette base : ma réponse est NON, ferme et définitif. Aucune chance de rendre un moteur plus ou moins puissant en jouant seulement sur l'inertie du montage mécanique, toutes choses étant égales par ailleurs, pour autant qu'on considère la quantité d’énergie produite par la combustion du mélange gazeux.

+1.

TOUTES les Ducati sur lesquelles ont été montées des volants moteurs plus légers n'ont JAMAIS produit plus de chevaux, mais comme tu le dis bien, ont des montées en régime plus vives.

En contrepartie, du fait de la régularité cyclique moindre et selon le volant monté, on est parfois obligé d'augmenter le régime de ralenti entre 1500 et 2500 min-1 afin que le moteur ne cale pas à bas régimes, et là, c'est au pilote de prendre ce paramètre en compte. Je connais un pote qui c'est fait bien peur plusieurs fois de suite à l'entrée de l'escargot à Nogaro lorsqu'il avait ce ralenti augmenté !

Et tant qu'on en est à parler de volant d'inertie, il est agaçant quand on a un poil de connaissances techniques, de voir tous les catalogues de pièces spéciales vanter les mérites de ces volants allégés en citant leur masse/poids alors qu'il faudrait plutôt parler du moment d'inertie autour de l'axe de rotation. Mébon ...

--
Stéphane

ttroncs a écrit:

TOUTES les Ducati sur lesquelles ont été montées des volants moteurs plus légers n'ont JAMAIS produit plus de chevaux, mais comme tu le dis bien, ont des montées en régime plus vives.
En contrepartie, du fait de la régularité cyclique moindre et selon le volant monté, on est parfois obligé d'augmenter le régime de ralenti entre 1500 et 2500 min-1 afin que le moteur ne cale pas à bas régimes, et là, c'est au pilote de prendre ce paramètre en compte. Je connais un pote qui c'est fait bien peur plusieurs fois de suite à l'entrée de l'escargot à Nogaro lorsqu'il avait ce ralenti augmenté !
Et tant qu'on en est à parler de volant d'inertie, il est agaçant quand on a un poil de connaissances techniques, de voir tous les catalogues de pièces spéciales vanter les mérites de ces volants allégés en citant leur masse/poids alors qu'il faudrait plutôt parler du moment d'inertie autour de l'axe de rotation. Mébon ... Stéphane

D'accord avec toi : Un moteur ne gagne pas de puissance maxi au banc d'essai: Il accélère plus fort. Donc cela me rappelle des discussions avec Mr MARTIN le chef de BE de MATRA ou tout le monde se paluche en jouant sur les mots. En fait on ne gagne pas de chevaux, mais on en perd moins à l'accélération...

SEB4LO a écrit:

ERIC Un prend un 125 CC compé client 1995-2009

Le vilo d'origine est très bien pour le set up stock (44-46 chx à l'étincelle )

Par contre suivant les circuits , on peut utiliser des vilos plus ou moins lourds ( sans évoquer le facteur d'équilibrage )
Ces vilo lourds apportent une régularité cyclique dans le fonctionnement du moteur à haut régime qui tournera avec une vitesse plus linéaire permettant ainsi de mieux se conformer aux diagrammes du moteur
Les vilo stock on tendance à haut régime à avoir une vitesse de rotation non constante ( significativement ) qui altère la distribution et les diagrammes du moteur entrainant une baisse de performances

Pour ce qui est du choix du set up , c'est une autre histoire mais TOUS les moteurs KIT honda et Yam utilisent des vilos lourds pour cette raison
Montée en régime moins vive mais compensée par l'augmentation de performances à haut régime ..... ( 12 000 et plus ) , moteur plus sage et 'tracteur en début d'accel' et plus d'allonge/puissance rattrapent le désavantage .....

Rien de vaudou , simplement du scientifique , la régularité cyclique et le respect plus précis des diagrammes moteurs avec un vilo qui sera un peu plus lourd que sont homologue plus léger
On est dans l'optimisation de l'ordre de dizaines de grammes ...... mais les faits sont là ; et appuyés par des faits purement physiques .....

À aucun moment je n'ai dit l'inverse de çà !
ne serait-ce que PARCE QUE CE N'EST PAS LE SUJET DU TOPIC. Ce qui d'ailleurs ne veut pas dire que j'approuve, car pour influencer les diagrammes, à première vue : la régularité cyclique devrait allonger et raccourcir les bielles... Donc là je ne dis rien, car je n'aurais rien à gagner à savoir si c'est Scientifique ou Vauddock... Ce n'est plus d'actualité, (Les deux temps de compétition c'est çà le passé!)

Notre ami MIC, parlait de "FLYWHEEL" donc de volant d'inertie concernant les moteurs 4 temps.

Là, il est évident, je crois, que l'énergie nécessaire à accélérer la rotation d'un organe rotatif est perdue au bout de la ligne droite et comme dirait Lapalisse: Jamais récupérée (sauf avec un KERS).

So, Mic ! To answer your question: Yes, you are loosing acceleration with a (heavy) flywheel, and there is absolutely no way of getting back any tiny bit of the lost torque.

un titre de plus pour notre pépé national:

'the raider of the lost torque'

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Un détail : il faut définir ce qu'on veut dire par "puissance". C'est moins évident que j'avais pensé comme tout petit physicien.
Car si tu en fait le mesure sur un banc inertiel (type Dynojet 150), la puissance se manifeste pas sa capacité d'accélérer un gros tambour.
Comme cela implique l'accélération de toute partie interne du moteur, un volant plus léger peut donner plus de puissance : moins d'énergie
stockée dans le volante, plus qui sort se stocker dans le tambour.

Si, par contre, tu mesures avec un banc de type frein, la puissance se définit par sa capacité de maintenir les tours au même niveau. Là, pas de variation de vitesse de vilo, alors pas de stockage d'énergie, donc pas d'influence direct de l'inertie du volant sur la puissance mesurée.

Il y en a qui font d'une guerre religieuse en débattant laquelle des deux est la "vraie puissance". C'est une connerie... elles sont toutes les deux valables, mais qui correspondent aux fonctionnements différents : puissance à accélérer, ou puissance à faire la vitesse max.

Non Graham, pas d'accord avec toi.
La puissance d'un moteur n'a pas plusieurs définitions.
Un banc sérieux qui mesure une puissance le fera toujours par la formule Power=RPM.Torque !
Et que cela soit mesuré à la roue ou ailleurs.

Ton premier cas décrit une mise en évidence de l'influence de l'inertie et du couple du moteur, par un temps plus important pour atteindre le régime maxi. Mais l'énergie stockée ici ou là ne change en rien la puissance développée par le moteur.
Avec le type "frein", il est nécessaire de freiner suffisamment "peu" pour que le moteur testé puisse atteindre le régime de puissance maxi, et suffisamment pour ne pas monter en zone rouge.

Pour accélérer, il faut considérer le couple.
Pour aller vite, il faut considérer la puissance.

Après ce qui contrarie ces beaux efforts, ce sont l'inertie d'une part, les résistances aux frottements d'autre part.

ptityam a écrit:

Non Graham, pas d'accord avec toi.
La puissance d'un moteur n'a pas plusieurs définitions.

Pourtant, il existent plusieurs définitions : DIN, SAE par exemple.

Oui, c'est toujours couple x tours, mais on peut mesurer avec tours montant, tours stable, voir même tours descendant. Ou bien sur un banc de type inertiel, en chacune des vitesse disponible de la boite... avec un résultat différent en chaque cas. Si les tours montent, le stockage d'énergie dans le volant + vilo plus tous les autres composants qui tournent, doit forcement augmenter. Inversement s'ils descendent... et puis il y a le principe, très bien établi, de conservation d'énergie... faut faire avec, non ?

DIN ou SAE, stable, montant, descendant...

Tout ces termes disent soit : l'endroit où l'on mesure, soit la méthode.

Mais en mécanique générale, il n'y a qu'une seule définition Power=RPM.Torque !

Cela dit en descendant, moi ça me fait rire : c'est pour ceux qui vont plus vite en descente ? Lol

Pour rester ne serait-ce que une seconde à la vitesse V, même sur une ligne droite, plate et à vent constant, il faudra forcément une certaine puissance P, qu'il faudra atteindre au banc pendant une seconde.
Et pour un moteur, une seconde cela fait un paquet de tours de vilebrequin, c'est une éternité !

l'inertie "consomme" de la puissance dans les phases d'accélération : il faut apporter plus d'énergie à l'ensemble de la masse mobile pour la faire accélérer

ou formulé autrement :

que l'on prenne un moteur a faible ou forte inertie, sur un banc frein le résultat sera le même

sur un banc à inertie apparaît une autre composante : le chronomètre. Il permet de voir directement le temps qu'un moteur met pour passer d'un régime N1 à un régime N2
ce temps étant directement dépendant de l'inertie globale des éléments en rotation


pour ce qui est de la différence de puissance (entre faible et forte inertie) à régime stabilisée : plus l'inertie sera élevée et moins il y aura d'irrégularité cyclique.
il faut comprendre que l'irrégularité peut se mesurer soit :
au sein d'un cycle (la phase de compression consomme de l'énergie alors que la phase de détente en fournit, il y a donc des variations de vitesse de rotation)
entre des cycles qui se suivent (et on se rend compte qu'un moteur qui semble en apparence rester a un régime constant est en réalité sans cesse en train de changer de vitesse de rotation d'un tour à l'autre)

tout ceci perturbe les phénomènes intervenant sur le remplissage (vitesse d'écoulement "hachée" / ondes désynchronisées ... etc)


de mon point de vue le banc a inertie est un moyen de mise au point a moindre cout et largement suffisant dans 80% des cas
le banc frein serait plus a réserver aux grosses structures car la mise en oeuvre est plus lourde mais permet un travail plus precis (mais ca tue du moteur !)