60 CV et 20 000TR/min pour un 250cc 4 cylindres moderne ?

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Mickael
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60 CV et 20 000TR/min pour un 250cc 4 cylindres moderne ?

Message par Mickael » lun. 19 août 2019 11:51

Traduction d'un article du magazine Japonais Young Machine qui s'est intéressé à ce que pourrait proposer aujourd'hui un constructeur moto avec un moteur 4 cylindres de 250cc, alors que les rumeurs font état de l'arrivée prochaine d'un tel moteur chez Kawasaki.


60 chevaux et 20 000 tours! Que se passe-t-il si vous fabriquez un 250cc à 4 cylindres avec le budget et une technologie de pointe ?

4cylindres-250cc.jpg


Quel type de moteur peut être fabriqué si l'on veut un 4 cylindres de 250 cm³ avec la technologie actuelle? Quelle sera sa configuration? Quel sera sa mécanique? Et quelles seront sa puissance et sa vitesse maximale!? Quand un ingénieur nous donne sa vision du «quatre cylindres idéal», nous sommes conquis!
Article réalisé avec Kazunori Inagaki (représentant d'Inagaki Design) qui est un spécialiste des moteurs en charge de la conception des moteurs pour un grand constructeur. Nous ne pouvons citer les nombreux projets et réalisations de moteurs dans lequel il est impliqué, mais sachez que le moteur V3 à deux temps de l’équipe Kenny Roberts, entré dans le WGP500 à la fin des années 1990, a été conçu par lui.
Soyons honnêtes. Je suis un passionné d'un moteur à très haute performance (Il travaille sur la conception de moteurs depuis plus de 30 ans, mais à titre personnel, il préfère les moteurs à vitesse de rotation très élevée depuis son plus jeune âge.)
Je voudrais que vous compreniez que vitesse de rotation très élévée se réfère ici à plus de 15 000 tr / min. J'insiste sur ce point parce que le thème de cet article est un moteur 4 cylindres de 250 cm3. (Selon les informations de notre rédaction, un nouveau quart de litre quatre cylindre sera proposé très prochainement sur le marché. J'aimerais penser à ce moteur comme un bon moteur)

Vous souvenez-vous de la grande époque du quart de litre à quatre cylindres? Il y a environ 30 ans, avec l'essor des réplicas des motos de course.
Il fut un temps où les performances des moteurs 250cc à 2 temps et à 4 temps dépassaient les 45CV. Le 2 cylindres était une réplique presque exacte de la moto de course dont les performances lui permettait facilement de faire jeu égal avec une voiture de grosse cylindrée complètement préparée. De l'autre côté, le quart de litre quatre temps à quatre cylindres était plus rapide au voisinage de sa puissance maximale aux alentours de 15 000 tr / min, mais il était plus lourd et plus large que le deux temps; il n'était donc pas aussi rapide.
Cependant, je pense que beaucoup de gens, y compris moi-même, ont plus été attirés par le quart de litre quatre temps à quatre cylindres. Chez moi il y a un Kawasaki Barrios (les premiers 45 cv). C’est la moto de mon fils. Il avait d'autre choix de moto performantes mais voilà pourquoi il l'a choisi. Une des raisons est "parce que le son est bon". (Son fils aime la musique et joue du saxophone). Le quart de litre sonne certainement comme un instrument à vent tout comme les vieux moteur F1 à grande vitesse. Le 4 cylindres avec seulement 62 cm3 de cylindrée par cylindre a un diamètre de soupape d'admission et d'échappement inférieur à 20mm, ce qui correspond certainement à la taille d'un instrument à vent.

Ce qui peut nous inquiéter lorsque sortira le nouveau 4 cylindres, c’est la perte de ce son fascinant. Les futurs moteurs devront respecter la réglementation Euro 5 à compter de 2020. À cette fin, divers dispositifs de traitement des gaz d'échappement sont indispensables, mais le catalyseur à trois voies supprime le bruit lors de la purification des gaz d'échappement et des orifices sont prévus au niveau de l'admission et de l'échappement pour les dispositifs d'introduction d'air secondaire et les dispositifs EGR. Ceci provoque un obstacle à l’entrée et à la sortie de l’air à une vitesse très élevée. De plus, si le catalyseur est placé dans un endroit où l’effet de purification peut être le plus exercé, la longueur et la forme du tuyau d’échappement, qui a une grande influence sur le débit et le son, sont naturellement limitées.


À partir de là, je vais décrire l’image idéale du nouveau quart de litre. En raison des demandes de la rédaction, je vais penser au «moteur de rêve» ce qui nous amènera à négliger les coûts dans une certaine mesure.

Premièrement, je veux réaliser ce que je ne pouvais pas faire à l'époque. Je veux rendre le moteur plus petit et plus léger. Je veux être au même niveau qu'un moteur moderne à deux cylindres de 250cc. Le modèle est le moteur SS actuel en litres. Je voudrais faire le moteur avec une courte longueur avant et arrière en arrangeant en trois dimensions les trois axes qui étaient en ligne dans le passé.

La position du centre de gravité sera également importante pour s'adapter au châssis moderne. La largeur qui augmente en raison des quatre cylindres nécessitera de bien organiser les générateurs et les démarreurs, en espèrant que je puisse le garder entre 2 cylindres et 20 mm. La largeur est importante pour le cylindre et nous souhaitons utiliser un cylindre aluminisé pour raccourcir l'alésage et améliorer les performances de refroidissement. Environ 15-20mm peuvent être dimensionnés. Dans la mesure où il s’agit d’un véhicule utilitaire, les plages de rotation à basse et moyenne vitesse ne peuvent être ignorées. L’alésage et la course doivent donc être les mêmes qu’auparavant, avec un diamètre d’alésage d’environ 48 mm.

En termes de performances, je voudrais régler la vitesse de rotation maximale de sortie, qui était d’environ 15 000 tr / min à l'époque, à environ 18 000 tr / min, et la vitesse de rotation maximale autorisée (= vitesse de rotation en entrée de zone rouge) à 20 000 tr / min. En termes de rendement, nous aimerions viser environ 60 cv pour les spécifications circuit et environ 55 cv, soit 220cv /L pour les spécifications sur route ouverte. Bien que la barre soit placée très haute, le fait que l'approvisionnement en carburant ait changé fait qu'on devrait y arriver.

Avant tout, le système de soupapes est essentiel pour un moteur à très grande vitesse. Pour 18 000 tr / min, naturellement, l’ouverture de la came d’admission doit être de 300 degrés. Une came à ouverture aussi large pose un problème unique à un moteur à très grande vitesse, dans lequel l’évidement de soupape (décharge) du piston devient profond et où la levée et le taux de compression de la soupape ne peuvent pas être augmentés autant. La levée de soupape devrait être d'environ 10 mm et le taux de compression devrait être de 12,0 à 12,5. Cependant, comme il s'agit d'une vitesse très élevée, le nombre de combustion par unité de temps est élevé et il est possible de faire beaucoup de travail.

L'adoption du train d'engrenages à cames est un autre sujet du système de vannes. Avec la méthode à chaîne à cames, la chaîne commence à monter légèrement à partir de 10 000 tr / min, ce qui rend difficile un entraînement précis de la vanne. On peut dire qu’un rouage est indispensable pour entraîner un système de soupapes à très grande vitesse à 18 000 tr / min. Même si à l’époque, il y a 30 ans, seuls les quarts de litre de Honda avaient adopté un train d’engrenages et possédaient la plus belle façon de tourner à très grande vitesse. Cependant, le train d'engrenages à cames semble également avoir un point de résonance autour de 12 000-13 000 tr / min, il est donc nécessaire de faire preuve de sagesse ici.

De plus, je veux un mécanisme variable du système de soupape pour produire les quatre cylidnres de la nouvelle ère. Un calage variable des soupapes comme le Suzuki GSX-R1000 est bon, mais l’idéal est un mécanisme de commutation de came plus efficace. Par exemple, il s’agit d’un mécanisme qui commute entre 300 et 250 degrés en fonction du nombre de tours, etc., ainsi que le calage de la levée et des soupapes, comme le VTEC de Honda et les cames de changement développées par BMW . Le quart à quatre coups a une perte de frottement importante dans la plage de rotation basse (car les quatre sont attachés) et le couple à basse vitesse est inévitablement réduit. Un mécanisme de commutation à came améliore le couple à basse vitesse, facilite la conduite et permet de mieux respecter les réglementations en matière de consommation de carburant et de gaz d'échappement.

Pour la chambre de combustion, nous voulons garder la soupape vers le haut et rendre le côté tête plus petit. Une bougie d'allumage plus fine et un siège de soupape revêtu de laser (la partie de la soupape en culasse en aluminium durcie par irradiation laser, etc.) peuvent également être utilisés, ce qui permet de rendre le diamètre de la soupape plus grand qu'à l'époque. Le refroidissement de la partie supérieure de la chambre de combustion peut être amélioré.

Nous examinerons chaque partie du système de déplacement principal afin de réduire les pertes mécaniques, en particulier les pertes par frottement. Les pistons peuvent également être conçus pour avoir un frottement beaucoup moins important en réduisant la hauteur de l'axe (dimension au-dessus de l'axe du piston) qu'il y a 30 ans. Je souhaite réduire les frottements en amincissant les segments de piston, mais la meilleure partie reste le segment d’huile et je souhaite travailler dur pour en réduire l’épaisseur et la tension.

En ce qui concerne les bielles, par temps chaud, un traitement de durcissement superficiel appelé traitement thermique de cémentation sera réalisé pour fabriquer des bielles d’acier minces et légères. Si c'est moderne, ce sera une bielle en alliage de titane. Comme ce n’est pas une très petite partie, il peut être manipulé avec un alliage de titane, contrairement à une valve. Le rapport de liaison (longueur entre les centres des bielles et le rayon de course) doit également être d'au moins 5 ou moins.

Avec le système d'admission qui est est devenu à injection électronique, nous avons un avantage considérable par rapport à l'époque. Outre les réglages de carburant précis, le principal avantage est que le papillon des gaz peut être proche du moteur. Bien que la longueur du tuyau d'admission doive être aussi courte que possible dans un moteur à très grande vitesse, elle n'était pas proche du moteur en raison de la taille du corps du carburateur à l'époque. Si vous souhaitez augmenter la stabilité de l'alimentation en carburant dans la plage ultra-haute vitesse, vous pouvez utiliser un double injecteur qui souffle du carburant du haut de l'entonnoir en plus du port d'admission.

Pour être honnête, tout adopter peut coûter aussi cher que la catégorie 1000. Cependant, la rotation ultra-haute ne consiste pas en une technologie unique, mais nécessite de nombreuses technologies qui s’accumulent et se développent progressivement.


Donc, si ce constructeur développe un nouveau moteur, je veux que ce soit un «quart de litre de la nouvelle ère!». Et pour cela, qu'il utilise un train d'engrenage à cames et un carter semi-sec. Même si les performances n'atteignent pas les 55cv, je voudrais que ce moteur dépasse les 45cv. Je pense que le son peut être obtenu en utilisant une technologie de réglage du son telle que sur le Z900RS.
Je remplacerai le Barrios de mon fils quand j'en verrai un bon (rires).


Source: Young Machine
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Re: 60 CV et 20 000TR/min pour un 250cc 4 cylindres moderne ?

Message par KW650 » mar. 20 août 2019 05:37

Intéressant, merci :)
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