[Moto3] Alésage et tours/mn...

Aujourd'hui, en 2013, Honda et Mahindra sont en 78 mm, Ktm en 81.
Le tout pour un régime maxi de 14 000 trs/mn.
KTM avait calculé son moteur pour 15 000 trs/mn.

En 2014, Honda passerait en 81 mm. Mahindra reste en 78mm.

En 2015, le régime maxi tombant à 13 500 trs/mn, Ktm réduirait son alésage, tout comme, possiblement, Honda. Mahindra resterait évidemment en 78mm, une valeur qu'ils affectionnent.

Qui peut pousser le discours/calcul un peu plus loin?

 

Qui peut le plus, peut le moins, KTM a bien joué sur ce coup !
La concurrence , ne peut pas plus, car ils avaient espéré gagner avec du couple , mais un mono 4T a toujours plus de couple qu'un 125 2T à mi régime.
La longueur de bielle joue tout autant que l'alésage (frictions lors de la phase poussée vers le bas)(valeur rarement divulguée). Garder une course courte aide aussi à cela. Donc ,je vois pas pourquoi ils passeraient à moins de 81mm chez KTM.
Maintenant, il faut limiter aussi les pertes sur les cames avec des appuis sur rouleaux dès qu'on veut une ouverture maxi des soupapes.

Voilà.
Au suivant.  

Très intéressant et moi je me pose la question de pourquoi abaisser encore le régime maxi ce qui , pour moi, va engendrer des grands coûts en R&D une nouvelle fois...

Parce que la Honda actuelle ne prend pas les 14 000 sans péter sa chaîne de distribution ?

Le rendement thermodynamique est lié aux pertes par les parois, donc surface de la culasse ET celle du piston puis conductions par le cylindre.
On est donc dans un compromis entre le remplissage, grosses soupapes, et les limites mécaniques liées aux vitesses linéaires de piston (régime), d'une part, les pertes thermiques de l'autre.
En clair, le meilleur rendement thermodynamique sera donné par un longue course... limité en puissance par les limites mécaniques et le remplissage.
La limite de régime baisse, le compromis change aussi ! Logique.
On limite le régime à 4000t/mn ?
On passe au longue course.
C'est limpide mais pas souvent évoqué.

Quand KTM a terminé son moteur pour un régime prévu pour 15.000 tours....Honda a poussé la Dorna au changement. Mais c'est raté pour Honda ! La morale est sauve.

cristogrr a écrit:

Donc ,je vois pas pourquoi ils passeraient à moins de 81mm chez KTM.
 

En fait, nul n'en sait rien; c'est une interprétation du fait qu'ils fassent un nouveau moteur adapté aux 13 500 t/m.

Si je résume en disant: alésage plus petit = soupapes plus petites = vitesse des gaz plus grande = plus de couple, j'ai faux?

Si j'écris : alésage plus grand = course plus petite = moins de contraintes mécaniques = régime possible plus élevé, j'ai faux?

Beau problème posé par Marc

A la base la puissance d'un moteur étant le facteur du couple à l'axe du vilebrequin par la vitesse de rotation de cet axe, la vitesse étant la même pour tous les motoristes 14000 puis 13500 tr/mn en 2015, tout réside dans l'obtention du meilleur couple à cette vitesse max.
Le couple du moteur étant le produit de la force exercée sur l'axe du piston par le bras de levier du vilebrequin moins le couple antagoniste.
La force exercée sur le piston étant elle liée à la pression des gaz au moment de l'explosion donc à la qualité de l'explosion tout en ayant un volume de gaz le plus important possible à comprimer.  
Donc si KTM à ce jour possède une puissance supérieure de 4 à 5CV sur la concurrence c'est qu'ils ont une avance sur la maîtrise de la combustion et/ou sur une meilleure maîtrise du couple antagoniste. Il paraît d'ailleurs plus probable que ce soit celui ci qui entre pour la part la plus importante sachant que c'est ce même couple antagoniste qui va augmenter avec la vitesse de rotation faisant d'ailleurs que le couple maxi n'est pas atteint à la vitesse maximum.
Le couple antagoniste étant généré par les pièces en mouvement dans leur inertie comme dans la friction entre ces différentes pièces. La première étant celle évoquée ci dessus par le frottement piston/cylindre. Si l'on ne prend en compte que l'aspect dimensionnel celui ci sera moindre dans le cas d'un moteur avec un piston de 81mm pour une surface de contact moindre (à type de segmentation identique), il suffit de calculer le développé du cylindre formé par le produite de la course par le périmètre.
Au delà des frictions, il reste l'inertie des différentes pièces mises en œuvre au niveau de la distribution comme de la cinétique de base
Les seuls qui doivent posséder les réponses à tous ces problèmes sont les motoristes des différentes marques, et encore s'il n'y avait qu'une seule vérité ils seraient sans doute arrivé au même résultat.
Donc tout cela, au delà de faire cogiter les ingénieurs, va sans doute engendrer des coûts liés à la qualité des matériaux employés et je pense que Honda ne va peiner à faire son retard (à quel coût ?).
Je pense donc qu'il est sans doute très difficile d'apprécier le compromis course/diamètre de piston pour un régime précis tant il y a d'autres facteurs rentrant en ligne de compte.
De mon point de vue la limitation du nombre de tours/mn des moteurs est une bonne chose cependant tant qu'il y aura une compétition entre différents motoristes cela engendrera des coûts de développements. C'est hyper motivant pour tous les ingénieurs qui travaille sur un même projet, cependant c'est un modèle qui a ses limites si on ne prend que l'aspect compétition dans le sens ou l'on souhaite un maximum de teams et de pilotes.
OK je suis hors sujet sur la fin, c'est juste par ce que je préfère la compétition à armes égales.

\"BO#18 a écrit:

Le couple antagoniste étant généré par les pièces en mouvement dans leur inertie comme dans la friction entre ces différentes pièces. La première étant celle évoquée ci dessus par le frottement piston/cylindre. Si l'on ne prend en compte que l'aspect dimensionnel celui ci sera moindre dans le cas d'un moteur avec un piston de 81mm pour une surface de contact moindre (à type de segmentation identique), il suffit de calculer le développé du cylindre formé par le produite de la course par le périmètre.

Ayant suffisamment bouquiné sur le sujet , je peux affirmer qu'il faut tenir compte de la surface du piston sur le tiers de sa périphérie , et non pas la totalité(>le piston est plaqué à l'opposé de la bielle lors de la descente), certains constructeurs n'hésitent pas à décaler l'axe de piston vers l'autre coté pour limiter l'angle de poussée pour limiter ces pertes par frictions (énormes et qui s'élèvent avec le carré de la vitesse linéaire(course plus courte donc bon)).
De plus cette poussée est limitée sur moins de 90° car la pression chute rapidement; tous ces tests sont uniquement mesurables sur banc moteur , et un piston de 81mm frotte sur une plus grande surface, donc la pression induite est plus faible qu'un de 78mm , toutes choses étant égales pour le reste, donc il faut "essayer" les configurations, mais les carters ne sont pas facilement modifiables , une fois une dimension posée...
Le refroidissement liquide a limité ces changements, sur les anciens mono à air, on pouvait échanger pas mal de cotes sans toucher aux carters (joints d'embases,cylindres, bielles, pistons, etc), donc si Honda a attendu avant de changer ses cotes , c'est qu'ils voulaient liquider les pièces moins efficientes avant de passer à du "lourd".  
Pour info, ma dernière machine "de route" prend 15000 sans problèmes avec ses pistons de 78mm, c'est pas une Honda!! 

Marc a écrit:

cristogrr a écrit:

Donc ,je vois pas pourquoi ils passeraient à moins de 81mm chez KTM.
 

En fait, nul n'en sait rien; c'est une interprétation du fait qu'ils fassent un nouveau moteur adapté aux 13 500 t/m.

Si je résume en disant: alésage plus petit = soupapes plus petites = vitesse des gaz plus grande = plus de couple, j'ai faux?

Si j'écris : alésage plus grand = course plus petite = moins de contraintes mécaniques = régime possible plus élevé, j'ai faux?

Ben nan, chef... Vous avez TOUJOURS raison     

Je sais bien quz je suis un peu   mais je ne pouvais pas laisser passer cette erreur

Concernant 2014 , on peut penser que la solution piston de 81mm est la solution au vu de la puissance obtenue par le moteur KTM.
Concernant 2015, du point de vue décisionnel, on peut penser que Honda aura une longueur d'avance sur les deux constructeurs car ils auront un retour sur les deux solutions 78 et 81mm.
Bravo Honda, encore fallait il pouvoir se permettre financierement une telle decision. Rien n'est de trop quand il s'agit de positionner la marque sur la plus haute marche.

Le fait que les moteurs soient "thermiques" vous laisse t il indifférent ?

Sujet intéressant, si l'alésage de 81 garde un avantage selon moi et même à 13.500, il est lier à deux choses, la première c'est qu'avec un diamètre de soupapes plus grand la levée peut être plus faible pour un même remplissage théorique de 250 cc (ou plus), par conséquent la pression sur les ressorts de soupapes plus faible = moins de pertes par friction et pression inférieur sur les ressorts et les arbres à cames, ensuite le phénomène de pompage est lui aussi légèrement réduit (à développer)...

La thermique joue très peu si le cooling est bien prévu; 60Cv sur un moteur de 40kg n'est pas un problème en 4T, en 2T peut etre, je ne suis pas expert du 2T.
Par contre la soupapologie ça me connait, (mes bécanes avancent plus vite qu'à l'état d'origine sans changer aucune pièce); il n'y a pas de detonnation si c'est que tu veux insinuer; à 14000tours, c'est l'écoulement des gaz qui prime, car le moteur prend une pause thermique de presque deux tours entre chaque explosion.
Par exemple , un injecteur dans la boite à air qui se réveille après 10000rpm, ça pertube le tout dans le bon sens, la conso ici n'est pas encore bridée.
Des cames qui tournent à la force des doigts (desmo mais interdit?) ça aide le mono à remonter le temps  
cette catégorie , bien que j'aurais préféré qu'elle reste en 2T , reste l'apanage du pilotage aux trajectoires parfaites , Rins (et les autres) nous en a fait une belle démonstration !!  
Limiter les tours c'est revenir 20 ans en arrière, il faudrait légaliser les turbos , cela ferait du travail de développement moderne (avec tous les gadgets disponibles en ce siècle), mais avec des si ...  

cristogrr a écrit:

La thermique joue très peu si le cooling est bien prévu; 60Cv sur un moteur de 40kg n'est pas un problème en 4T, en 2T peut etre, je ne suis pas expert du 2T.
Par contre la soupapologie ça me connait, (mes bécanes avancent plus vite qu'à l'état d'origine sans changer aucune pièce); il n'y a pas de détonation si c'est que tu veux insinuer; à 14000tours, c'est l'écoulement des gaz qui prime, car le moteur prend une pause thermique de presque deux tours entre chaque explosion. 

Qu'il soit clair que tu en sais bien plus que moi (ô combien) sur les questions de motorisation, que je suis à l'école des brillants intervenants de pit-lane.
Je ne fait pas du tout référence au phénomène de détonation.
Je pensais avoir été clair dans mon propos (modeste) centré sur les déperditions qui équivalent à peu près au "travail" que donne un moteur, ce qui n'est pas rien (équivalent de 50/60ch à usage de chauffage...), et le comportement qui va avec (+ ou - pointu, hypercarré pas du tout équivalent à un longue course avec toutes les nuances entre les 2 extrêmes).
L'interrogation de Marc sur la valse du rapport alésage / course en lien direct avec la réduction du régime invite à en trouver les causes et évoquer ce domaine jamais mis en avant... ce qui est bien normal dans les conditions habituelles.
Le caractère figé du contexte concentre les préoccupations sur tous les autres paramètres.
Je ne peux donc m’empêcher de penser que ceux qui conçoivent ces moteurs de moto3 (et les autres, c'est les mêmes mais sans les limites de régime ou de construction), ne négligent pas à l'occasion de ce changement de paradigme le point que j'ai soulevé qui a dès lors tout son intérêt. Il y a peu de précédents de ce type.
Nous recherchons tous la lumière avec la loupiote dont on dispose  

Il faut remarquer que, si l'alésage puisse tout alors BMW aurait au moins 3 titres en WSB...

Je suppose que Fügner veut ouvrir le champ de la réflexion concernant les déperditions thermiques du moteur. Ces pertes se faisant par conduction, il faudrait effectuer un travail de recherche sur les matériaux employés afin qu'ils soient moins conducteur thermiquement. Cependant la règlementation concernant l'utilisation des matériaux dans un moteur de moto 3 semble très restrictive et précise. Voici l'aticle 2.6.3.10 de la règlementation FIM concernant les matériaux :
NB. « Alliage à base de X » ou « matériaux
X » signifie que l’élément X (p.ex.
Fe, pour alliage ferreux ou basé sur le fer) doi
t être l’élément le plus riche dans
l’alliage, sur une base % poids/poids.
1) L'utilisation de titane dans
la fabrication du cadre, de la fourche avant, du
guidon, des axes des bras o
scillants et des axes de roues est interdite. Pour
les axes de roues, il est également interdit d'utiliser des alliages légers.
2) La structure de base du vilebrequin et des
arbres à cames doit être faite en
métaux ferreux, en acier ou en fonte. L
’insertion d’un matériau différent est
autorisée dans le vilebrequin uniquement
pour des questions d’équilibrage.
3) Les pistons, culasses et bloc-cy
lindres ne peuvent être
des structures
composites utilisant de la fibre de ca
rbone ou d'aramide comme matériaux de
renforcement.
4) Les étriers de frein doivent être f
abriqués en aluminium avec un coefficient
d’élasticité maximum de 80 Gpa.
5) Aucune partie du motocycle ou du mot
eur ne peut être f
abriquée avec des
matériaux métalliques ayant un coefficient
d’élasticité spécifique dépassant 50
Gpa /(g/cm3).
6) L'utilisation de matériaux MMC (Meta
l Matrix Composite) et FRM (Fibre
Reinforced Metal) est interdit.
8) Dans la classe Moto3 class,
les limitations suivantes de matériaux
s’appliquent:
a) Les carters du moteur, le bloc
cylindre et la culasse doivent être
fabriqués en fonte d’aluminium.
b) Les pistons doivent être
fabriqués en alliage d’aluminium.
c) Les axes de piston doivent
être fabriquées en métaux ferreux.
d) Les bielles, les soupapes et
les ressorts de soupape doivent être
fabriqués soit en alliage ferreux, soit en alliage à base de titane.

Je ne suis pas un spécialiste, je laisse la réflexion avancer grâce à deux questions :

Est ce qu'un tel règlement autorise le doublage par un autre matériau, notamment au plus prêt de la combustion qui est la source de création de chaleur ?
Si oui quel type de matériau autre par exemple que la céramique ?

Pratiquant Fugner depuis quelques temps, il me semble qu'il voudrait replacer les patates culasses chaudes de Luchier sur une moto 3.
Simplement en compétition on recherche toujours la puissance maxi ou le couple maxi  ou un compromis des deux. Jamais le meilleur rendement. Il se peut que cela change en motoGP avec la limitation drastique de la quantité de carburant emportée. On finira peut être par revenir au bon vieux "indice énergétique" des anciennes 24 heures du Mans (auto).
En tous cas, rendement élevé ne signifie pas puissance maxi.

Il y a aussi le volume mort

a distance piston culasse égale on aura moins de volume mort avec un alésage plus petit.

On aura un meilleur remplissage du fait qu'il faudra moins de déplacement (perte de cylindrée) pour détendre ce volume avant d'aspirer les gaz frais


Mais cet avantage disparait avec l'augmentation du régime car l'inertie (la vitesse) des gaz fera qu'ils vont se déverser dans le cylindre dès que les soupapes s'ouvriront.

Donc on pourrait dire que plus le régime baisse , plus il faudrait réduire l'alésage


  

En fait, avec l'expérience, je me dis que le plus important pour un moteur de course c'est l'étendue de la plage d'utilisation, bien plus que la Pmax ou le régime maxi. Et c'est d'autant plus vrai que les règlements nous limitent à 6 vitesses. Donc pour moi y'a pas photo, si le régime maxi est limité à 13500 il faut aller chercher des chevaux le plus bas possible pour étendre cette fameuse plage vers le bas. Et donc ne pas hésiter à réduire l'alésage.

Aujourd'hui si j'avais un moteur de Moto 3 à faire, je partirais sur du 75 ou 76 sans aucun scrupule.
Et d'ailleurs, je ne pense pas qu'ils serait si pénalisé que ça en puissance pure, à condition de bien bosser sur l'aéro interne et la distrib.

Le remplissage se fait par pulsassions dans les chambres à air avant et après les soupapes(accord échappement), le taux de compression n'est pas limité (surtout avec les essences racing); des soupapes bien profilées(...) et froides aident plus que des surdimensionnées , car le passage est obturé même ouvertes.
Profiler les papillons, dépressuriser les carters,etc,il n'y pas que les mapping qui apportent de watts....mais ça , la majorité des mécanos ne peuvent plus toucher aux moteurs, faute de réglement; c'est un comble!!
J'espère que les KTM gagneront face aux lobbies   

  Bonjour !
SYLVAIN a raison , la plage d utilisation est plus importante , elle permet au pilote d étre plus facile , la moto accélère mieux , reprend mieux , est moins fatigante à piloter sur la durée d une course et si le couple et donc le rendement sont supérieurs , on doit pouvoir tirer un chouia plus long pour conserver une vitesse de pointe honorable
et une conso correcte permettant de diminuer le volume du réservoir donc pouvoir le placer idéalement avec un gain en compacité ou pour augmenter le volume du boitier d air ( airbox ) , solution permettant d obtenir un moteur plus souple et se remplissant mieux ; est ce que mon raisonnement est valable ?  

cristogrr a écrit:

des soupapes bien profilées(...) et froides aident plus que des surdimensionnées ,  

Oui et non car cela dépend beaucoup de la vitesse des gaz (qui augmente avec le régime (volume balayé))

La mécanique des fluides dit que la résistance à l'écoulement va croitre comme le carré de la vitesse (soupapes a profils identiques)

et le seul moyen de baisser la vitesse des gaz est d'augmenter la surface de passage ( au travers des soupapes ouvertes)

Donc une fois le volume mort suffisamment détendu pour admettre des gaz frais , c'est la perte de charge qui va conditionner le remplissage sur la course utile du piston, d’où l’intérêt d'avoir des soupapes a large passage pour les moteurs qui tournent à très haut régime.

Le ratio alésage régime est donc a mon avis, plus une question de rendement volumétrique au régime voulu que de rendement thermodynamique

 

J'ai possédé une voiture où le taux de remplissage était supérieur à 1 sans turbo (uniquement en jouant sur les accords phoniques des pipes >968CS)
Si on met des avances aux ouvertures et retards aux fermetures des soupapes , c'est pas pour avoir un bon remplissage à mi régime mais à haut régime, les variocams sont aussi interdits !
Une longue course combinée à un taux élévé de compression, provoque aussi plus de frein moteur, pas idéal sur piste.
Qui peut le plus peut aussi le moins, mais l'inverse n'est pas possible.  

 cristogrr , tu veux sans doute dire que les distributions variables sont interdites en MOTO 3 ?