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Arbre a came a 14.000 RPM (BMW S1000RR)

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Message  Enfield le Sam 12 Sep 2020, 22:15



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Message  TRD le Lun 14 Sep 2020, 22:38

Video intéressante où on voit tourner les soupapes. Une soupape DOIT tourner pour conserver son étanchéité.

Ça, je le savais et je sais aussi comment on peut vérifier la rotation sur un moteur démonté. C'est normal, je suis motoriste. Mais je n'avais jamais vu tourner de soupape.

Juste un petit bémol pour le titre : quand le vilebrequin tourne à 14 000 tours par minute, les arbres à cames tournent à 7000.

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Message  papeete le Mar 15 Sep 2020, 11:35

Chez nous en tant qu'expert civil sur les moteurs diesel pour la Marine Nationale, on appelle ca des "rotocap"
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Message  BEROLA le Mar 15 Sep 2020, 12:32

Bonjour
Intéressant !
Il y a une question que je me suis toujours posé :
aux vitesses élevées quel est le temps de réponse a la détente d'un ressort comprimé .
Je pense que c'est instantané ......y a t il eu des études sur le sujet ?

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Message  TRD le Mar 15 Sep 2020, 13:24

Contrairement à un dispositif electronique, un ressort n'a pas de constante de temps. Les experts en electronique me corrigeront si je me trompe, mais il me semble qu'on appelle constante de temps le temps necessaire pour que la variation de la grandeur de sortie d'un dispositif atteigne 2/3 de sa variation totale.

Par contre, le ressort a une inertie. La soupape aussi, la coupelle et les clavettes également. Et tout l'ensemble en mouvement est soumis, comme tous les dispositifs mecaniques au principe fondamental de la dynamique.
F = m x Gamma.

F est l'effort appliqué pour provoquer le mouvement, m la masse en mouvement et gamma l'accélération.

Pour que la soupape revienne vers son siège, il faut que l'effort appliqué par le ressort soit plus grand que la force d'inertie de l'ensemble mobile, ressort y compris puisque lui aussi a une inertie.

Mais quand on y regarde d'un peu plus pres, la vitesse et l'acceleration de la soupape sont identiques à celles de la coupelle et celles des clavettes, du poussoir (s'il n'ya pas de culbuteur) .

Ce n'est pas tout à fait le cas pour le ressort. La face du ressort en appui contre la coupelle est soumise aux memes vitesses et accelerations que la soupape. Mais la face opposee reste normalement plaquée contre la culasse. Sa vitesse est donc nulle.

Il est d'usage chez les motoristes de considerer une masse de ressort egale au tiers de sa masse reelle. Cette approximation suffit pour obtenir des resultats valides.

La force exercée par le ressort est variable tout le long de sa course. Elle est maximale à pleine ouverture de soupape. Et minimale quand la soupape est fermée.

On realise le calcul avec la valeur obtenue soupape fermée.

En theorie, on peut calculer le ressort necessaire en fonction du profil de came souhaité avec ce moyen. Le profil de came determinera la loi de levee qui impacte directement le remplissage du moteur et egalement la turbulence dans la chambre de combustion.

Cependant, ce profil de came est aussi conditionné par la mecanique de contact, car la came et la piece antagoniste (poussoir) sont en contact hertzien. Voir le sujet sur la fatigue sur mon blog à ce sujet. Là encore, le principe fondamental de la dynamique doit etre appliqué.

Je ne vais pas m'etendre sur cette partie tres pointue.

Maintenant qu'on connait la force de ressort necessaire en fonction du profil de came, on doit verifier que le systeme n'entrera pas en resonance.

A la frequence de resonance, le ressort ne suit plus la loi de levée imposée mais suit sa propre loi. En clair, il se comprime et se detend tout seul, meme si la came ne pousse pas. Autrement formulé : la soupape s'ouvre n'importe quand.
Pour la fermeture, en général, c'est quand le piston lui met une belle giffle dans le museau...

Pour calculer la frequence de resonance du systeme, on applique la formule suivante :

Omega = racine carree de (k/m)

Avec Omega = pulsation
k = raideur du ressort
m = masse totale en mouvement, comme calculee plus haut.

Et on determine enfin la frequence d'affollement (resonance) avec la formule

Omega = 2 pi f, soit frequence = pulsation divisée par 6,28.

Tout ça est à la portée d'un mecanicien amateur.
Les calculs des contacts hertziens quoique un peu plus compliqués le seraient également pour n'importe quel scientifique. Mais le choix des matériaux et des traitements relève plutôt du domaine d'un expert en metallurgie.

Pour resumer : il ny a pas de temps de reponse, mais il y a toujours une frequence de rotation limite au-dela de laquelle, le ressort n'arrive plus à suivre la loi de levée imposée par la came.

Les systèmes desmodromiques censés supprimer cette problematique n'ont pas réellement amelioré la situation, car ils sont tout de meme soumis aux phénomènes hertziens.

Dommage...

Je vais me faire maudire par les ducatistes.

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Message  papeete le Mar 15 Sep 2020, 14:24


Je vais me faire maudire par les ducatistes.

Je pense aussi et j'en connais plus d'un Smile Very Happy
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