Amélioration des performances moteur

Comment améliorer les performances d'un moteur :

Auteur : Jean-Pierre DELAUNOY

Deux paramètres caractérisent les performances d'un moteur :

  • LA PUISSANCE exprimée en KW ou en CV (DIN ou SAE)
  • LE COUPLE exprimé en M. Kg

Sans rentrer dans des considérations mathématiques, ces deux paramètres s'expriment par les formules suivantes :

  • Puissance = K x Couple x n x N
  • Couple = K' x Pm x Vc

Où :

  • K et K' sont des constantes liées aux frottements et rendements mécaniques
  • n est le nombre de cylindres
  • N est la vitesse de rotation du moteur
  • Pm est la pression moyenne sur le piston
  • Vc est le volume d'un cylindre

Il en résulte la formule générale suivante (très simplifiée) :

Puissance = K x Pression moyenne x Volume chambre x nombre de cylindre x Régime Moteur

Pour augmenter les performances d'un moteur, on peut donc agir sur chacune des parties de la formule. Ce n'est pas si simple, car la formule réelle n'est pas linéaire et toute intervention sur une partie se solde pas une interaction sur les autres. Malheureusement la plage de régime de rotation où les paramètres sont optimums est très réduite (d'où la boîte de vitesse).

  1. action sur le nombre de cylindres :

    2. Pas très commode pour l'amateur éclairé, mais utilisé très couramment par les motoristes (2-4-5-6-8 cylindres)

  2. action sur le volume du cylindre :

    3. L'augmentation de la cylindrée peut se faire de deux manières :

    1. Augmentation du diamètre du piston
    2. Augmentation de la course du vilebrequin
  3. action sur la Pression moyenne sur le piston :

    4. Obtenue de trois manières :

    1. Amélioration du remplissage du cylindre en carburant
      1. Polissage arrivée et départ des gaz
      2. Libération des gaz d'échappement
      3. Amélioration des performances du carburateur
      4. Amélioration des tubulures d'arrivée et de départ de gaz
      5. Augmentation des levées de soupape
      6. Augmentation du diamètre des soupapes
      7. Amélioration du diagramme de levée de soupape
    2. Augmentation du rapport volumétrique *
      1. Rabotage de culasse (diminution du volume des chambres)
      2. Surélévation des pistons
      3. Joint de culasse mince
    3. Amélioration des performances du carburant
  4. action sur le régime de rotation

    5. Obtenue traditionnellement par :

    1. Allègement des pièces mobiles
    2. Renforcement des ressorts de soupapes
    3. Attaque directe de l'arbre à came sur les soupapes
    4. Amélioration de l'allumage à haut régime
    5. Libération des gaz d'échappement
  5. action sur la constante K (réduction des frottements)
    1. Réduction des frottements pistons / cylindres
    2. Amélioration de la lubrification
    3. Amélioration du refroidissement

* Rapport Volumétrique = (Vol Cylindre + Vol Chambre) / Vol chambre

Exemple pour une 4Cv :

  • vol Cylindre = (3,14116 x 5,45 x 5,45) / 4  x 80 = 186,6 cm3
  • vol Chambre = 28 cm3 (donnŽe constructeur)
  • rapport volumétrique = (186,6 + 28) / 28 = 7,6

(En pratique, il faut ajouter l'épaisseur du joint de culasse. Le taux de compression théorique d'une 4CV se situe vers 7.2)

 

COMPARATIF D'EFFICACITÉ DES PIÈCES SPÉCIALES
POUR MOTEUR 3 PALIERS (4CV / DAUPHINE / FLORIDE)  :

ACTION SUR LE VOLUME DU CYLINDRE :

AVANTAGES

INCONVÉNIENTS

EFFICACITƒ

750cc d'origine

21 CV

Passage en 850cc

28 ˆ 32 CV voir 55cv

pipe et carbu de 28 à 32 (autres pices spéciales)

++

Passage en 904cc

60 CV

modifications importantes et disponibilité des pièces

+++

Passage en 1000cc

70CV

grosses modifications

++++

AMÉLIORATION DU REMPLISSAGE CYLINDRES :

AVANTAGES

INCONVÉNIENTS

EFFICACITƒ

Pipes spéciales

+3 à 5 CV + couple (suivant les modèles)

modification et réglages du carburateur délicats

+

Carburateur plus gros

gain en souplesse et couple suivant autres modifications

consommation

+

Double carburateur

gain en souplesse

consommation et synchronisation

0

Culbuteurs déportés

meilleur remplissage avec autres modifications

forte usure

0

Arbre à came spécial

couple et puissance à haut rŽgime

instabilité à bas régime

++

Grosses soupapes

gain substantiel de puissance

grosses modifications de la culasse

++

AUGMENTATION DU RAPPORT VOLUMETRIQUE :

AVANTAGES

INCONVƒNIENTS

EFFICACITƒ

Rabotage de culasse

le plus économique

limites mécaniques sur culasse origine

++

Bossage de piston

conserve la chambre de combustion d'origine

limité par la descente des soupapes

++

Joint de culasse mince

trs économique quand on a le joint de culasse·

Joint mince introuvable

+

AUGMENTATION DE LA VITESSE DE ROTATION :

AVANTAGES

INCONVÉNIENTS

EFFICACITÉ

Allègement de l'équipage mobile

Facilite les montées en régime

fragilisation

+

Bielles spéciales

Facilite les montées en régime

introuvables et (donc) hors de prix

+

ressorts de soupapes durs

Žvite l'affolement des soupapes

risque de casse moteur (vitesse du piston)

+

Allumage électronique

indispensable >5500 rpm

technologie moderne

+

Pot gros diamètre

couple et bonne respiration à haut régime

bruit

+

RÉDUCTION DES FROTTEMENTS

AVANTAGES

INCONVƒNIENTS

EFFICACITƒ

carter d'huile grosse capacité

permet un régime élevé soutenu

sans, sauf coût des vidanges·

+

pompe à huile renforcée

meilleure lubrification

difficile à trouver

+

filtre à huile

meilleure lubrification

montage en "parallle" sur ce type de moteur

+

pistons à 2 segments

moins de frottement

consommation d'huile

0

 

Jean-Pierre DELAUNOY, le 13/10/1999