[MotoGP] KTM

Merci pour la photo !

Photos piquées sur le net.

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J'aime bien les "geotrouvetout" de génie ! (sacré moteur R S)

sergaï a écrit:

J'ai possédé plusieurs mono RFVC (radial four valves chamber) honda et la forme hémisphérique de la culasse n'avait pas que des avantages : une chauffe conséquente du dôme ainsi formé (la forme sphérique est celle qui offre la plus grande surface, et donc celle qui prend le plus de calories lors de la combustion) conduisait celui-ci à se découper suivant les pointillés !
Les culasses fendues à cause de la surchauffe étaient légions sur ce type d'architecture...

Voilà une "explication" nette et définitive, ne laissant pas la moindre place au doute... 
... sauf qu'elle s'appuie sur une affirmation complètement fausse : contrairement à ce qui est écrit ci-dessus, la forme sphérique est celle qui présente la plus petite surface pour un volume donné.

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Position du problème

Considérons un moteur de cylindrée unitaire V.

Appelons v le volume compris entre la culasse et le sommet du piston quand celui-ci est au PMH (point mort haut).

Ce volume définit le rapport volumétrique de compression (taux de compression) : r = (V+v) / v
Inversement, le rapport de compression impose un volume : v = V / (r – 1)
Par exemple, pour une cylindrée unitaire de 250 cm3 et un rapport de compression de 14, le volume v aura pour valeur 19,23 cm3.

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Le problème à résoudre est celui-ci : le volume v étant imposé (de même que l'alésage et la cylindrée), quelle est la forme de la culasse qui offrira ce volume tout en présentant la plus petite surface ?

Et bien la forme géométrique qui présente la surface minimum, pour un volume v et un alésage donnés, est une calotte sphérique.

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Dans l'exemple précédent (rapport volumétrique = 14 et donc v = 19,23 cm3), et pour un alésage de 81 mm, cette calotte sphérique a un rayon de 114,8 mm et une surface de 53,24 cm2.

On notera que celle-ci n'est supérieure que de 3,3 % à la surface de la calotte du piston (aire de l'alésage) qui est de 51,53 cm2.

Je n'ai pas fait le calcul pour les diverses versions du Honda RFVC dont parle sergaï, mais le résultat sera évidemment du même ordre.

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PS : Dans l'exemple ci-dessus, on a considéré un piston plat, ce qui correspond aux moteurs modernes qui nous intéressent.

Dans le cas d'un piston bombé, comme c'était le cas des moteurs plus anciens, le volume à prendre en compte pour la culasse serait le volume v occupé par les gaz quand le piston est au PMH, augmenté du volume de la calotte du piston.

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Mais la conclusion demeure la même : la forme de culasse présentant la plus petite surface pour un volume donné (imposé) sera toujours une portion de sphère.

Mais cela ne me semble pas invalider son raisonnement ?

Une plus petite surface devant absorber la même "énergie" chauffera plus, non ?

Juste à remplacer grande par petite...

sergaï a écrit:

J'ai possédé plusieurs mono RFVC (radial four valves chamber) honda et la forme hémisphérique de la culasse n'avait pas que des avantages : une chauffe conséquente du dôme ainsi formé (la forme sphérique est celle qui offre la plus grande petite surface, et donc celle qui prend le plus de calories (rapport à la surface) lors de la combustion) conduisait celui-ci à se découper suivant les pointillés !
Les culasses fendues à cause de la surchauffe étaient légions sur ce type d'architecture...

Et non Didier, l'énergie calorifique dissipée est proportionnelle aux surfaces exposées et la culasse "ne sait pas"  qu'elle a pour mission d'absorber une quantité donnée d'énergie. Le rendement thermodynamique décroit avec l'augmentation de la surface

Fügner a écrit:

Et non Didier, l'énergie calorifique dissipée est proportionnelle aux surfaces exposées et la culasse "ne sait pas"  qu'elle a pour mission d'absorber une quantité donnée d'énergie. Le rendement thermodynamique décroit avec l'augmentation de la surface

T'as noté que j'avais mis des ???

Bon, j'ai plus qu'à potasser des trucs en thermodynamique

Pas mieux le fameux rapport S/V (surface et volume) et avec une pincée de turbulences internes à la chambre,on est pas mal

michel guichard a écrit:

.....la forme sphérique est celle qui présente la plus petite surface pour un volume donné.

[url=https://servimg.com/view/17877453/202][
Mais la conclusion demeure la même : la forme de culasse présentant la plus petite surface pour un volume donné (imposé) sera toujours une portion de sphère.

Heu !! pas vraiment , en fait

la surface la plus petite sera plate , et si ce n'est parfaitement plate elle va tendre vers le plat .

le bombé c'est pour les deux temps ( et ya plein de raisons pour cela ) et c'est pour la préhistoire du moteur à combustion interne

de nos jours un moteur qui aurait la prétention d'être bien conçu et d'avoir un bon rendement a une chambre de combustion quasi plate , en toit avec très peu d'angle , les exemples foisonnent , de la F1 au Moto Gp et j'en passe certainement .

je ne parle pas des diesels qui ont le meilleur rendement dans la catégorie moteur 4 temps



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fd-racing a écrit:

je ne parle pas des diesels qui ont le meilleur rendement dans la catégorie moteur 4 temps  
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A mode d'alimentation (ou plutôt suralimentation) égale?....

Hello
Je crois que l'on mélange 2 choses
Mathématiquement comme l'a écrit michel,la forme sphérique est celle qui a donne le meilleur rapport Surface/volume
Mais par contre,il y a belles lurettes que ces formes de chambre de combustion sont complétement dépassées notamment à cause des turbulences internes,remplissage,écoulements gazeux...
les chambres modernes se sont "mathématiquement" dégradés par des formes plus complexes mais bien plus "efficient" pour obtenir une combustion et un front de flamme les plus complets et rapides possibles.
Pour le rendement (pas la puissance spécifique:chevaux au litre ,mais l'énergie récupérée par rapport à l'énergie potentielle injectée),aucun doute le diesel qui a par construction un rapport volumétrique plus élevé est meilleur et la température d'échappement plus faible (car le Rv est plus haut)
Pour ce qui est de l'exemple de sergai des culasses à soupapes radiales,effectivement la forme sphérique diminue la surface d'échange possible pour évacuer la chaleur mais un bon refroidissement culasse doit à priori sans problème contrer ce phénomène (Honda s'est peut etre loupé sur ce coup la mais je connais pas ce moteur donc ?)
Pour en revenir au moteur KTM ,moto 3 ou motogp,le constructeur a du trouver un moyen d'améliorer la combustion mais avec des soupapes radiales croisées,aucune chance

Dommage que j'ai pas un pote sous la main;prof de combustion et ancien chef de projet culasse essence Turbo Haute Pression,les explications auraient été d'un autre niveau mais chacun son truc,pendant qu'il faisait pétrole et moteur,je faisais essence et nettoyage carbus


erwan

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fd-racing a écrit:

michel guichard a écrit:

.....la forme sphérique est celle qui présente la plus petite surface pour un volume donné.

[url=https://servimg.com/view/17877453/202][
Mais la conclusion demeure la même : la forme de culasse présentant la plus petite surface pour un volume donné (imposé) sera toujours une portion de sphère.

Heu !!  pas vraiment , en fait

la surface la plus petite sera plate , et si ce n'est parfaitement plate elle va tendre vers le plat .

FD, tu as zappé une donnée importante de l'énoncé de Michel Guichard : pour un volume donné
Pour l'exemple cité, une surface plane (en fait un cylindre) donne +/- 61cm² là ou la surface sphérique donne 53 cm²

Je veut pas faire mon relou de service !!  mais je maintiens  

quelque soit le volume v, la surface la plus petite est le plat, tout en conservant , alésage /course et rapport volumétrique , volume de chambre , qui sont les données imposées  


.

les culasse hemisphériques ont été principalement employées car on s'est rendu compte qu'en inclinant les soupapes on pouvait loger des Ø plus grands à iso alésage.
Malheuresement elles nécéssitent l'emploi de piston "bombés" si l'on veut conserver un RV convenable, qui n'ont pas que des avantages (surface d'echange thermique plus grande, squich et aéro dégradée, favorise les poches emprisonées favorables au cliquetis en péripherie du piston, etc..)
Les culasses en toit modernes aujourd'hui sont plus axées sur une perméabilité optimale avec des inclinaisons de soupape plus réduite, une aéro interne travaillée, un squich efficient, un RV élévé...

salut FD    
je vois ce que tu veux dire en terme de chambre,mais une surface plane n'as pas de volume contrairement à une portion de sphère qui elle a bien un volume et une surface qui la délimite.la démonstration  je la laisse aux plus matheux ,peut etre une double intégrale

bon une tentative assez peu scientifique (la fac de phy commence à etre loin)
le périmètre le plus petit donné par une longueur D est obtenu par un cercle (pas un carré,pas un triangle)
le périmètre est de PIE*D
on intègre le périmètre pour obtenir la surface S=(PIE*D*D)/4
on intègre une nouvelle fois; la surface pour obtenir le volume V=(PIE*D*D*D)/6 et voila le volume le plus petit qui peut contenir une longueur D dans toutes les directions  LA SPHERE.

c'est nul,je sais, mais ca me fait marrer, KTM n'a qu'à bien se tenir


erwan

R one a écrit:

Pas mieux le fameux rapport S/V (surface et volume) et avec une pincée de turbulences internes à la chambre,on est pas mal

Pour appuyer ces dires, j'ai à la maison une culasse 2 soupapes BMW K100 qui avait un bon rendement à l'époque, elle est décrite comme " poly sphérique" justement pour créer des turbulence[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]s et optimiser la combustion.

pas trop pigé la démonstration mathématiques, mais la fonction exp(x) sa dérivée est exp(x) donc son intégrale idem(+cte).

Salut Tonio,que tu est pas trop pigé c'est normal, en l'écrivant c'était pareil

Dan42 a écrit:

elle est décrite comme " poly sphérique" justement pour créer des turbulences et optimiser la combustion.

bizarre cette appellation, je ne vois pas vraiment ce qu'elle a de polysphérique? Les turbulences sont sans doute évoquées par la présence d’une chasse avec le puit de bougie placé logiquement à l’opposé.
L’appellation polysphérique je l’ai déjà entendu sur des moteur Fiat des années 60 développés par un grand motoriste qui venait de chez Ferrari du nom de Lampredi, et un peu plus tard sur des Abarth de course cf photo ci dessous :

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fd-racing a écrit:

Je veux pas faire mon relou de service !! mais je maintiens : quel que soit le volume v, la surface la plus petite est le plat, tout en conservant alésage/course et rapport volumétrique, qui sont les données imposées

Ah bon ?  

J'avais terminé mon post précédent par un PS précisant que j'avais pris pour exemple un piston plat et que, dans le cas d'un moteur à piston bombé (technologie en vogue jusqu'à la fin des années 1950), il fallait ajouter au volume v le volume occupé par la calotte bombée du piston.

Dans ce cas, la forme de culasse présentant la plus petite surface, pour ce volume v + v[piston], est toujours une calotte sphérique. Mais évidemment son rayon est plus petit et sa surface plus grande que dans le cas d'un piston plat.

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J'avais failli faire un PS2 pour préciser que, dans le cas inverse d'une chambre de combustion située dans le piston, le volume intérieur de la culasse serait alors v – v[piston] mais j'ai eu la flemme estimé que mon post était déjà trop long et que, de toute façon, ça allait sans dire.

Mais, apparemment, il semblerait que ça aille encore mieux en le disant.  


Donc, dans le cas d'une chambre de combustion située dans le piston, le volume intérieur de la culasse est alors v – v[piston] (pour simplifier, on inclut également dans v[piston] le volume résiduel du cylindre – le piston ne remontant pas nécessairement jusqu'au plan de joint de la culasse).  

La forme de culasse présentant la plus petite surface, pour ce volume v – v[piston], est toujours une calotte sphérique, mais son rayon est plus grand et sa surface plus petite.

Si on reprend l'exemple de mon post précédent (v = 19,23 cm3) en creusant une chambre de 19 cm3 dans la calotte du piston, le volume intérieur de la culasse ne sera plus que de 0,23 cm3. On trouverait alors que la surface minimum serait obtenue avec une calotte sphérique de 9184 mm de rayon (plus de 9 m), présentant un creux de 0,09 mm en son centre.

Et avec une chambre de 19,23 cm3 dans le piston, on aura une culasse plate avec un volume nul (la culasse plate n'est rien d'autre que le cas limite quand le rayon devient infini).
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Pour résumer...
– Le volume v entre la culasse et le piston au PMH est imposé par le rapport volumétrique.
– Une partie de ce volume peut être prise en compte par un creux dans la calotte du piston, ainsi que par le cylindre (dans la mesure où le piston ne remonte pas tout-à-fait jusqu'au plan de joint de la culasse).
– Le volume restant v[culasse] – lorsqu'il n'est pas nul – est obtenu par un creux dans la culasse (par rapport à son plan de joint).
... et conclure :
(1) Lorsque ce volume v[culasse] n'est pas nul, la forme géométrique de ce creux présentant la plus petite surface est une calotte sphérique.
(2) Le rayon de cette sphère est d'autant plus grand que le volume v[culasse] est petit.
(3) À la limite, quand le volume v[culasse] est nul, la culasse est plate (ce qui correspond à une sphère de rayon infini).


Maintenant, entendons-nous bien : je ne prétends pas que la forme sphérique soit la meilleure pour une culasse.
Je suis bien conscient que l'efficacité ne se limite pas – loin de là – à un seul paramètre qui serait le rapport volume/surface de la culasse.

Mon intervention d'origine visait précisément à rectifier une "explication" simpliste (attribuant une seule et unique cause à un problème sans en cerner la complexité éventuelle) et, qui plus est, basée sur une assertion complètement fausse.

michel guichard a écrit:

j'ai estimé que mon post était déjà trop long et que, de toute façon, ça allait sans dire.

Well, you need not fear that your last reaction was too short, Michel .
And I would say that you already explained the subject quite clearly in your initial reaction.

Je pense que c'est le terme " Hémisphérique" qui est impropre et met la confusion, une vraie hémisphérique ( ou pratiquement à quelques pouillèmes près) existait dans les moteurs jaguar XK, un vrai bol, marié avec des pistons très bombés. Hémisphère = 1/2 boule.
Blow-by, ta photo de culasse FIAT est très proche de celle de BMW, les différentes poches de formes et rayons différents sont aussi présents, moins nets car adoucis entre eux, très francs sur le FIAT, avec les contours bien nets, mais la ressemblance est frappante, BMW ne doit pas aimer les angles vifs dans les chambres de combustion, on peut leur faire confiance car pour les points chauds ce n'est pas l'idéal.
Dan

@ Dan... "BMW ne doit pas aimer les angles vifs dans les chambres de combustion"
T'as bien fait de préciser "dans les chambres de combustion" passke pour les carénages et vu que tu parles de K100... ils se sont rattrapés!

fullgazlolo a écrit:

@ Dan... "BMW ne doit pas aimer les angles vifs dans les chambres de combustion"
T'as bien fait de préciser "dans les chambres de combustion" passke pour les carénages et vu que tu parles de K100... ils se sont rattrapés!

+1 je ne suis pas spécialement fana de BMW mais je leur reconnais un excellente maîtrise en motorisation, surtout auto, bon d'accord ils se sont fait la main avec les moteurs d'avion. PS: je n'ai jamais eu ni testé de K 100 ( très bon moulin pour l'époque, développé pour équiper cette moto après que le ou les protos aient utilisé un Peugeot 104 accouplé à une transmission BM), cette culasse était destinée à être montée sur un bloc d'Austin Mini 1275cc, projet abandonné: incertifiable pour la route, circuit only.
Dan

Tiens... étrange ton truc de la mini!
Un pote est en train de monter une culasse de S1000 sur une mini de l'époque... et non seulement ça marche mais surtout c'est du quasi plug&play!

En ce qui concerne le K100, j'en suis à mon troisième et un K75: j'ai pas essayé grand chose d'autre mais pour un Genève-Paris en plein hiver, c'est le bonheur.