Voici un document que j'ai retrouver sur internet concernant les modifications afin d'augmenter la puissance d'un moteur.
Augmenter le rendement d'un moteur:
Simple physique! Tout est basé sur le rendement volumétrique d’un piston. Le rendement volumétrique est le rapport entre la quantité de mélange aspirée dans le cylindre d’un moteur lors du temps d’admission et la quantité de mélange qui pourrait théoriquement y être admise.
Pour que le cylindre puisse se remplir complètement, il faudrait que le mélange soit aspiré lentement. Cependant, ce mélange doit circuler très rapidement dans l’entrée d’air, la tubulure d’admission et les ouvertures étroites contrôlées par les soupapes d’admission. Le contact du mélange avec la chaleur du moteur provoque sa dilatation. D’autre part, la vitesse du piston réduit la quantité de mélange admise dans le cylindre. Quand le moteur tourne au ralenti, le piston se déplace de haut en bas en un dixième de seconde (0,1s) environ, à haute vitesse le piston fait cette course en un centième de seconde(0,01s). La dilatation du mélange gazeux et un temps d’admission très court entraîne l’admission d’une quantité moindre que celle prévue dans le cylindre. En augmentant la vitesse d’un moteur, on diminue donc son rendement volumétrique.
On peut améliorer le rendement volumétrique d’un moteur de diverses façons. Premièrement, en polissant l’intérieur de la tubulure. La surface intérieure de la tubulure est très importante, car une surface rugueuse réduit la circulation du mélange aspiré. En fabriquant une tubulure lisse, la plus courte et la plus étroite possible, on améliore la vitesse de circulation du mélange.
Deuxièmement, en améliorant le mécanisme d'admission, on peut augmenter le diamètre du siège et celui de la soupape d’admission. Dans certains moteur à faible cylindrée très performant, on ajoute une deuxième soupape d’admission. On peut allonger le temps d’ouverture de la soupape d’admission; la forme des cames, pointues ou arrondie, déterminera la durée d’ouverture.
Enfin, l’utilisation d’un compresseur volumétrique ou d’un turbocompresseur permet d’améliorer le rendement volumétrique, particulièrement en accélération ou a haute vitesse. Par ailleurs, le refroidissement de l’air d’admission par son passage dans un échangeur de chaleur améliore le rendement volumétrique, quelle que soit la vitesse du moteur.
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Tubulure d'admission:
La plupart des systèmes d'entrée d'air des voitures sont d’aspiration naturelle, ce qui signifie que l'air traverse un filtre à air et entre directement dans les cylindres. Les moteurs à rendements élevés sont turbo-chargés ou sont suralimentés, ce qui signifie que de l'air entrant dans le moteur est d'abord pressurisé (de sorte qu'un mélange plus grand air/carburant puisse être entré dans chaque cylindre) pour augmenter l'exécution. La quantité de pressurisation s'appelle la poussée. Un turbocompresseur utilise une petite turbine fixée dans la tubulure d'échappement pour tourner une turbine qui comprime l’air. Un super-charger est fixé directement au moteur pour tourner le compresseur.
L’air entre dans les cylindres par pression atmosphérique, elle n’est pas aspiré. Les véhicules en haute altitude éprouve plus de difficulté à fonctionner qu’un véhicule au niveau de la mer. C’est aussi pour ça que lorsqu’il pleut les véhicules sont moins performants, la pression atmosphérique est plus basse. Plusieurs facteurs naturels hors de notre contrôle jouent contre les performances d’un moteur.
Dans les technologies anciennes les tubulures d’admission étaient fait en acier ou alliage ferreux. La porosité de ces métaux était très grande, ce qui augmentait la friction de l’air à son entrée. En plus d’avoir un poids considérable, elle faisait souvent face au problème de corrosion. De nos jours ces tubulures sont fait d’aluminium, d’alliage d’aluminium, de plastic et même de fibre de carbone. Ces produits sont plus malléable, leur finition est souvent très lisse et le poids est réduit de beaucoup.
Le but recherché pour augmenter le rendement du moteur par la tubulure d’admission et de trouver le meilleur compromis entre la vélocité qu’il développera et la grosseur dont il a besoin. En polissant l’intérieur de la tubulure d’admission, la friction de l’air seras réduite et l’air pourra y circuler plus facilement et rapidement. En réduisant la longueur de la tubulure il y aura moins de perte de vélocité.
Il y a aussi le carburateur ou le papillon des gaz (trottle body) qui joue un grand rôle dans l’admission. La grosseur et le nombre de papillon vont affecter les performances et la consommation d’essence. Là aussi la qualité de finition du métal va jouer un grand rôle au niveau de la vélocité. Sur les carburateurs qu’ont disait de 1, 2, 3 ou 4 barils, cela consistait a avoir le nombre de baril par le nombre de papillon. Un 4 baril était plus performant mais avait besoin de beaucoup plus d’essence pour fonctionner qu’un anorexique carburateur à 1 baril! Les nouveaux systèmes d’injection suppriment l’injecteur dans le papillon, il ne fait que doser l’entrée d’air dans la tubulure d’admission.
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Mécanisme d’admission:
Dans le mécanisme d’admission / échappement il y a beaucoup de parties mobiles. Je vais vous expliquer brièvement le fonctionnement de chacune d’elles.
La plupart des moteurs d’aujourd’hui sont à 4 cycles. Ces cycles sont :
* Admission
* Compression
* Combustion
* Échappement
Pour accomplir tout ces cycle, le moteur a besoin de plusieurs pièces et mécanisme. En voici donc la liste.
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Le cylindre
Le cylindre est le noyau du moteur. Le piston se déplace de haut et en bas à l'intérieur du cylindre. La plupart des voitures ont plus d’un cylindre (quatre, six et huit cylindre sont communs). Dans un moteur multi-cylindriques, les cylindres sont habituellement arrangés dans une de trois positions suivantes: en ligne, V ou plat (également connu comme horizontalement opposé ou boxter).
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Le piston
Un piston est un morceau cylindrique de métal qui se déplace de haut en bas à l'intérieur du cylindre. Il permet de déplacer et de compressé le mélange air/essence.
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Les segments
Les segments de piston fournissent un joint coulissant entre le bord externe du piston et le bord intérieur du cylindre. Les segments ont deux objectifs: -Elles empêchent le mélange air/essence et les gaz d’échappement dans la chambre de combustion de fuire dans la panne à l’huile pendant le compression et la combustion. -Elles maintiennent l'huile dans la panne et évite les fuites dans la chambre de combustion, où elle serait brûlée et perdue.La plupart des voitures qui brûle l'huile est du à cause que le moteur est vieux et les segments ne scellent plus des pistons correctement.
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La chambre de combustion
La chambre de combustion est la zone où le compression et la combustion ont lieu. Elle a un certain volume maximum aussi bien qu'un volume minimum. La différence entre le maximum et le minimum s'appelle le déplacement et est mesurée en litres ou cm³ (centimètres cubiques, où 1000 centimètres cubiques égale 1litre). Ainsi si vous avez un moteur 4-cylinder et chaque cylindre déplace la moitié d’un litre, le moteur entier est de 2litres. Si chaque cylindre déplace la moitié d’un litre et il y a six cylindres disposés dans une configuration de V, vous avez des moteur de 3,0 litres V-6. D'une façon générale, le déplacement vous indique la cylindrée du moteur et la puissance qu’il peut avoir. Un cylindre qui déplace la moitié d’un litre peut contenir deux fois plus de mélange air/essence qu’un cylindre qui déplace un quart d'un litre, donc vous vous attendrez a ce qu’il soit plus puissant. Ainsi un moteur de 2,0 litres est théoriquement plus puissant qu’un moteur de 4,0 litres. Vous pouvez obtenir plus de déplacement en augmentant le nombre de cylindres ou en grossissant les chambres de combustion de tous les cylindres (ou tous les deux).
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Les bielles
La bielle relie le piston au vilebrequin. Elle peut tourner aux deux extrémités de sorte que son angle puisse changer pendant que le piston se déplace et le vilebrequin tourne.
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Le vilebrequin
Le vilebrequin tourne les pistons qui ont un mouvement linéaire en un mouvement circulaire.
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La culasse
La culasse est une pièce métallique qui ferme la partie supérieur des cylindres. Elle comprend les chambres de combustion, les soupapes et dans certain cas, l’arbre à came.La tête du moteur (culasse) est composé de valves qui ouvre et ferme selon les lobes de l’arbre à came.
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Les soupapes
Les soupapes ont une forme de champignon. Les soupapes d'admission et d’échappement s'ouvrent et se ferme pour permettre au mélange air-carburant d’entré et laissé les gaz sortir lors de l'échappement. Notez que les deux valves sont fermées pendant le compression et la combustion de sorte que la chambre de combustion soit scellée.
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Arbres à came
L’arbre à came est un arbre mobile muni de cames (bosses) qui transmettent aux soupapes un mouvement alternatif et rectiligne. Il est relié au vilebrequin et il tourne deux fois moins vite que celui-ci, parce que son engrenage est deux fois plus gros que celui du vilebrequin.
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La bougie d'allumage
La bougie d'allumage fournit l'étincelle qui met à feu au mélange air/carburant de sorte que la combustion puisse se produire. L'étincelle doit s'avérer bien ajusté juste au bon moment pour que la combustion se produise correctement.
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Si on va par principe physique, plus les valves sont grosses et plus les pistons sont gros, plus de puissance je devrais avoir. Eh bien ce n’est pas tout a fait vrai. Ce serait comme se poser la question : Pourquoi avoir huit cylindres dans un moteur? Pourquoi ne pas avoir qu’un seul gros cylindre de même cylindré des huit cylindres à la place? Il y a quelques raisons pour lesquelles utiliser un moteur de 4 litres à huit cylindres de un demi-litre plutôt qu'un grand cylindre de 4 litre. La raison principale est la douceur de roulement. Un moteur V-8 est beaucoup plus doux parce qu'il a huit explosions espacées également au lieu d'une grosse explosion. Une autre raison est le couple. Quand vous mettez en marche un moteur V-8, vous conduisez seulement deux cylindres (1 litre) par leurs compression, mais avec un seul cylindre vous devriez comprimer 4 litres de mélange air-essence. Il y a aussi les système a variation d’ouverture des valves, Il s'avère qu'il y a une grand différence entre la façon que les lobes sont taillé sur l'arbre à cames et la façon que le moteur exécute dans différentes gamme de rotation par minute. Pour comprendre pourquoi c'est le cas, imaginez que nous exécutions un moteur extrêmement lentement à juste 10 ou 20 t/min, ainsi le piston prend quelque secondes pour faire son cycle. Il serait impossible d'exécuter réellement un moteur si lentement, mais imagine que nous pourrions. Nous voudrions rectifier l'arbre à cames de sorte que, juste comme le piston commence à descendre dans l’admission, la valve s'ouvre complètement. La valve d’admission se fermerait correctement quand le piston serais à son point le plus bas. Alors que la valves d'échappement s'ouvrirait complètement quand le piston serais à son point le plus bas lors de la fin de la combustion et se fermerait comme le piston termine le cycle d'échappement. Cela fonctionnerait pour le moteur aussi longtemps qu'il a fonctionné à cette vitesse très réduite.
Cependant, quand vous augmentez la vitesse, cette configuration pour l'arbre à cames ne fonctionnerais pas bien. Si le moteur tourne à 4.000 t/min, les valves s’ouvre et se ferme 2.000 fois chaque minute, ou environ 20 fois chaque seconde. Lorsque la valve d’admission s'ouvre complètement quand le piston est a son point le plus haut, il s'avère que le piston à beaucoup de trouble à obtenir son air dans le temps très court disponible (une fraction d'une seconde). Par conséquent, à un plus haut régime vous voulez que la valve d’admission s'ouvre avant le temps d’admission, juste avant la fin de l’échappement, de sorte qu'avant que le piston commence à descendre pour l’admission, la valve soit déjà en mouvements et l'air puisse passer librement dans le cylindre pendant tout le temps d’admission. On appelle ce temps, chevauchement. C'est quelque chose que j’ai simplifié, mais vous avez une idée. Pour l'exécution maximum du moteur à de basses vitesses les valves doivent s'ouvrir et se ferment différemment qu'elles le font à des vitesses de moteur plus élevées.
Les bosses sur le came, ou lobe, commande l’ouverture des valves. Le degré d’ouverture diffère beaucoup d’un véhicule a l’autre, ils sont de forme pointu pour la majorité des véhicules de promenade.
En course ou pour la performance, les lobes vont être de forme plus ronde pour permettre au soupapes d’ouvrir plus longtemps et permettre à l’admission et à l’échappement de durer plus longtemps. Les performances sont augmenter par cette manière, mais l’endurance du moteur est réduit de beaucoup.
