La Subaru Impreza

Je ne vais pas rentrer dans les détails de cette voiture mythique (on peut le dire), certains l’ont fait mieux que moi : si vous avez 5 minutes (ou un peu plus), le Garage des Blogs en a parlé récemment dans l’un de ses épisodes.

Le constructeur japonais a la particularité d’utiliser uniquement des moteurs boxer dans ses voitures, pour ses 4 ou 6 cylindres.

Qu’est-ce qu’un moteur boxer ?

Pour les moteurs 4 cylindres, l’énorme majorité des constructeurs utilisent une géométrie traditionnelle : 4 cylindres en ligne. Depuis 1966 et la production de son premier moteur 4 cylindres, Subaru fait un choix différent en adoptant pour un moteur boxer. Seul un moteur fait exception, le moteur EN qui équipe les kei-cars de la marque et qui est un 4 cylindres en ligne.

Un moteur boxer est un moteur à plat, et dont les cylindres opposés évoluent de la même façon : ils sont au Point Mort Bas en même temps, et au Point Mort Haut en même temps. Leurs bielles sont donc sur des manetons différents. On a l’impression que les pistons vont se taper, d’où le surnom de ce moteur.

Il ne faut pas confondre un moteur boxer avec un moteur en V ouvert à 180° : par exemple le moteur de la Ferrari 512 BB.

On comprend sur cette animation Wikipedia ci-dessous la différence entre ces deux moteurs :

Les principaux avantages mis en avant par Subaru dans l’utilisation d’un moteur boxer est l’abaissement du centre de gravité et la réduction des vibrations. Deux petites vidéos de Subaru à ce sujet :

Mais le débat n’est pas de savoir si un moteur boxer est mieux qu’un traditionnel 4 cylindres en ligne.

Mais plutôt : est-ce ce boxer qui fait qu’une Subaru Impreza a un bruit si particulier ?

Une histoire d’échappement

Un moteur boxer, deux culasses

Dans un moteur 4 cylindres en ligne suralimenté, on a une seule culasse et très souvent un collecteur échappement très simple qui, comme son nom l’indique, vient récupérer les gaz d’échappement pour les emmener dans la turbine du turbocompresseur.

Pour un moteur 4 cylindres boxer, c’est un peu plus compliqué car on a forcément 2 culasses. Et donc 2 collecteurs d’échappement. Il faut que ces 2 flux se rejoignent pour passer dans la turbine. Et c’est là le tournant de l’article.

Quelques mots d’acoustique

Un cycle moteur complet se déroule sur 2 tours de vilebrequin, soit 720°.  Pour un moteur 4 cylindres, on a donc 4 combustions qui vont avoir lieu pendant ces 720°, c’est à dire une combustion tous les 180°.

Un moteur est une sorte d’instrument de musique, qui génère beaucoup de bruits, mais dont le principal est généré par ces combustions et plus précisément à l’onde de pression qui se propage dans la ligne d’échappement au moment de l’ouverture des soupapes, là aussi une fois tous les 180° pour un moteur 4 cylindres.

Dans le cas d’un 4 cylindres en ligne, les 4 cylindres sont récupérés dans le même tube juste à la sortie de la culasse, ou presque. Si on se place à la sortie de l’échappement, on aura donc ces pulsations qui arriveront de façon totalement régulière à notre oreille. La fréquence de ce son sera égale à deux fois le régime moteur.

Si par contre, dans le cas d’un moteur boxer, on a des longueurs différentes entre les collecteurs d’échappement d’un côté et de l’autre, on va décaler l’arrivée de ces ondes. Et si on se place à la sortie de l’échappement, on aura des pulsations qui arrivent de façon plutôt irrégulière.

Des collecteurs asymétriques

Le constructeur utilise en effet des tubulures d’échappement de longueurs différentes entre chaque côté du moteur.

Pour illustrer, j’ai indiqué dans le graphique ci-dessous les pulsations sur deux tours moteur (720°) dans le cas d’un moteur avec des longueurs égales et des longueurs inégales. Ça ne transforme évidemment pas totalement les pulsations car on reste sur un moteur 4 cylindres, mais on voit qu’on a deux pulsations collées, et au contraire deux pulsations bien éloignées.

La sonorité va être différente puisqu’au lieu d’avoir des pulsations régulières deux fois par tour, on va avoir des différences entre les pulsations, et on va donc avoir plus (+) d’événements qui ne vont arriver qu’une fois par tour vilebrequin.

Pour information sur un moteur Subaru, on a l’ordre d’allumage suivant : 1-3-2-4 avec les cylindres 2 et 4 qui sont du côté « éloigné.

C’est donc uniquement cette asymétrie au niveau des collecteurs d’échappement d’un côté et d’un autre du boxer qui génère la signature sonore si reconnaissable d’une Subaru Impreza.

Le boxer n’y est donc pas pour grand-chose : avec un échappement avec des longueurs égales, un boxer a une sonorité tout à fait comparable à un moteur à 4 cylindres en ligne. Je ne suis pas un expert de la marque mais le modèle avec le moteur EJ207 au Japon possède à priori un échappement ayant ces caractéristiques :

A l’inverse, un 4 cylindres en ligne sur lequel on installerait un collecteur avec des longueurs inégales aurait un bruit similaire à celui d’une Subaru Impreza.

Je n’ai pas fait l’essai sur une Subaru, mais d’autres l’ont fait pour moi.

• longueurs égales :

• longueurs inégales :

Et une dernière vidéo :

Le bilan, quels avantages ces deux solutions ?

Longueurs inégales

• la sonorité, reconnaissable parmi mille voitures. C’est je pense l’argument numéro 1 de Subaru dans ce choix, ce qui n’est pas vraiment un choix technique !
• la longueur très courte pour les cylindres 2 et 4 permet de récupérer un maximum d’énergie de l’échappement (moins de pertes). Dans certaines conditions, ça peut permettre d’améliorer la réponse du turbo.
• la masse. Moins de longueur de tubes : moins de masse.
• l’encombrement. Moins de longueur de tubes, moins d’espace pour les « stocker » sous le capot.

Longueurs égales

• le fait d’avoir des longueurs égales permet d’avoir la même contre-pression sur chaque cylindre, et le même comportement d’un point de vue de l’acoustique (les ondes qui vont et qui viennent dans l’échappement). Ces eux éléments vont permettre de mieux maîtriser la vidange des gaz brûlés de la chambre de combustion et d’améliorer le remplissage en air. Ça va aussi permettre de mieux maîtriser le phénomène de cliquetis. Bref, c’est mieux pour augmenter le couple et la puissance.
• ça permet également d’avoir une alimentation en gaz d’échappement de la turbine plus constante, et donc de maximiser la pression de suralimentation, ce qui est bien pour le couple et la puissance

Le bruit si particulier d’une Subaru Impreza provient donc de l’échappement et pas du moteur boxer. Nul doute que le choix du constructeur est un choix principalement d’image, et qu’il aurait opté pour un échappement avec des longueurs égales s’il avait cherché à maximiser la performance à tout prix !

L’article Pourquoi une Subaru Impreza a-t-elle un bruit si particulier ? est apparu en premier sur 2et4roues.

C’est l’un des inconvénients d’un moteur turbocompressé par rapport à un moteur atmosphérique. En effet, si vous appuyez à fond sur l’accélérateur de ce dernier, le couple est disponible quasiment instantanément et la voiture accélère directement. La raison est simple : lorsque vous appuyez sur l’accélérateur, le papillon s’ouvre. La pression augmente donc directement dans le répartiteur d’admission. Plus d’air, plus de carburant injecté, plus de couple, etc.

Pour un moteur essence turbocompressé, c’est légèrement différent : lorsque vous appuyez sur l’accélérateur, le papillon s’ouvre. La pression augmente dans le répartiteur, jusqu’à atteindre une pression proche de la pression atmosphérique (ce n’est pas une vérité générale, mais c’est un ordre de grandeur). Le résultat est le même que dans cas d’un moteur atmosphérique : plus d’air, plus de couple, température en hausse à l’échappement. En même temps, la waste-gate s’est fermée pour être sûr que la totalité des gaz d’échappement passe par la turbine. La pression et la température augmentent en amont de la turbine. Le travail récupéré par la turbine augmente donc et le régime de rotation augmente par la même occasion. Plus le turbocompresseur tourne vite, plus la pression de suralimentation augmente. C’est donc un cercle vertueux : plus d’air, …, plus de couple, plus de régime turbo, … Le turbocompresseur possède une certaine inertie : il n’accélère pas instantanément et il lui faut un certain temps à atteindre son régime de croisière. C’est cet ensemble de phénomène qu’on appelle le lag. Bien évidemment, ce lag est directement lié au turbocompresseur utilisé : plus il est gros, plus le lag est important.

Il existe plusieurs solutions pour réduire ce phénomène. Je ne vais pas toutes vous les décrire d’une façon exhaustive d’une part car je ne les connais pas toutes mais aussi car le plus intéressant est de comprendre le principe.

Comme vous l’avez sans doute compris, l’objectif est de maintenir le turbo en rotation lors des levers de pied. Il faut pour cela maintenir une température et une pression élevée en amont du turbo. Une fois qu’on a compris ce point, il est plus facile de comprendre les différentes solutions mises en oeuvre.

Les premiers systèmes anti-lag ont été utilisés en F1 ou en rallye dans les années 80. Vous avez sans doute déjà vu des images ou vidéos où les voitures pétaradent fortement lors des changements de rapport ou avant des virages lors des levers de pied.

La première solution, et la plus simple, consiste à maintenir le papillon légèrement ouvert lors des levers de pied. On a donc de l’air qui rentre dans le moteur. Du carburant est également injecté. L’astuce consiste à retarder l’allumage par rapport à un fonctionnement normal. En effet, dans un fonctionnement normal, l’allumage est phasé de façon à ce que le pic de pression arrive lorsque le piston est au point mort haut. Ce phasage permet d’exploiter au maximum la combustion, de récupérer un maximum de travail et donc de maximiser le rendement. Lorsqu’on retarde l’allumage, on décale la combustion. Plus on allume tard, plus le pic de pression lié à la combustion arrivera pendant la descente du piston. Comme on peut s’en douter, ce réglage n’est pas idéal car il ne permet pas de récupérer de façon optimale l’énergie de la combustion sur le vilebrequin. C’est exactement ce qui est recherché lors du fonctionnement du système anti-lag : on admet de l’air, on injecte du carburant et on allume très tard, de façon à récupérer le moins possible de travail sur le vilebrequin (si le conducteur lève le pied, c’est bien parce qu’il veut décélérer). De cette façon, la combustion se déroule très tardivement et se termine pendant la phase d’échappement. Il en résulte une température et une pression qui restent élevées lors de l’ouverture des soupapes d’échappement et cette technique permet d’obtenir de bonnes conditions thermodynamiques en amont de la turbine.

Le papillon est légèrement ouvert. Le carburant est injecté ou a déjà été injecté. Les soupapes d’admission sont ouvertes. Le piston descend. C’est la phase d’admission.

Toutes les soupapes sont fermées. Le piston remonte. C’est la phase de compression.

Contrairement à un fonctionnement normal, l’allumage n’a pas eu lieu à proximité du PMH (Point Mort Haut). Le piston est en train de descendre. C’est la phase de détente.

Une fois que le piston est bien descendu, l’allumage a lieu et la combustion commence.

La phase d’échappement arrive rapidement après : la combustion est encore en cours, les soupapes s’ouvrent. La température et la pression dans la ligne d’échappement en amont de la turbine deviennent très élevées.

Les conséquences d’un tel système sont assez radicales :

• la température dans le collecteur d’admission et dans le turbocompresseur augmente très fortement
• le turbo tourne à une vitesse élevée
• les contraintes mécaniques augmentent elles aussi très fortement dans cette zone. L’utilisation d’un système anti-lag sur un moteur qui n’a pas été conçu pour ça le détruirait très rapidement. Encore pire, tous les systèmes de post-traitement des gaz d’échappement (catalyseur) ne sont pas du tout prévus pour atteindre de telles températures et seraient endommagés instantanément
• la combustion dans la ligne d’échappement provoque des explosions très violentes qu’on peut entendre et éventuellement voir en fonction de l’architecture de la ligne d’échappement
• la consommation de carburant augmente sensiblement car on utilise une quantité de carburant non négligeable uniquement pour faire tourner le turbo et non pour faire avancer la voiture
• le frein moteur est également sensiblement réduit. En effet, le frein moteur est directement lié à la pression qu’on a dans le répartiteur d’admission. Le fait d’ouvrir un peu le papillon ou de le court-circuiter va donc dans le sens de réduire cet effet.

Vous retrouverez page suivante une solution un peu plus difficile à mettre en oeuvre, mais qui permet une efficacité et une maîtrise de l’anti-lag encore meilleure.

La seconde solution est basée sur exactement le même principe mais est un peu plus complexe à mettre en oeuvre : elle consiste à « injecter » de l’air directement à l’échappement.

Un circuit permet de court-circuiter directement l’air de l’admission vers l’échappement

L’air est dérivé de l’admission par une ou plusieurs vannes puis introduit à l’échappement. Dans un même temps, du carburant est injecté à l’admission. Le carburant est donc admis dans la chambre de combustion, comprimé, détendu puis expulsé vers l’échappement. C’est à ce moment qu’il se mélange avec l’air qui a été emmené directement à l’échappement. L’allumage se fait à priori par auto-inflammation : au contact du collecteur d’échappement extrêmement chaud, le mélange air-carburant s’enflamme, dégageant une forte température et entraînant une augmentation de la pression. L’initiation de la combustion peut également se faire par la bougie d’allumage, si l’allumage est fait très tardivement, c’est-à-dire pendant l’ouverture des soupapes d’échappement.

Ce système est plus « efficace » que la solution avec uniquement la modification de l’avance à l’allumage. En effet, dans ce cas précis, la combustion du mélange a lieu uniquement dans le collecteur d’échappement. L’intégralité de l’énergie dégagée est donc récupérable par la turbine, là où cette dernière n’en récupérait qu’une partie.

On retrouve ce type de montage sur le moteur 5 cylindres de l’Audi Sport Quattro de 1984 :

On retrouve également un montage dans le même esprit sur la Toyota Celica GT4 ST205 dix ans plus tard (en 1994). Il est intéressant de noter que ce système était présent sur les versions de série (pour des histoires d’homologation) mais n’était pas activé :

C’est un système proche de celui-ci qui est utilisé sur les WRC de nos jours. Associé à différents capteurs, il permet d’affiner la quantité de mélange air/carburant qui est brûlé dans le collecteur d’échappement et donc de maîtriser la pression de suralimentation au niveau de l’admission. Il est utilisé pour réduire le lag du turbo mais est peut-être également utilisé pour disposer d’une pression de suralimentation rapidement et ainsi augmenter le couple à bas régimes.

En conclusion : il s’agit ici d’un système qui permet de réduire très efficacement le lag d’un moteur turbocompressé. Ce système permet de maintenir le turbo en rotation et permet de maintenir une pression de suralimentation élevée, pour disposer de couple dès que le conducteur (plutôt pilote en l’occurrence) en a besoin. Il est important de noter que ce système est réservé à une utilisation en compétition, puisqu’elle induit des contraintes extrêmement élevées sur le turbocompresseur et les tubulures d’échappement.

Comme indiqué dans l’introduction, cet article n’a pas la prétention de recenser tous les systèmes anti-lag. Il en existe un grand nombre et chacun a ses spécificités (modification de l’avance à l’allumage, différenciation entre les cylindres, …).

Cet article avait été initialement publié par mes soins sur le site theautomobilist.fr.

Les différentes photos et/ou informations proviennent des sites suivants :

http://www.rallycars.com/Cars/bangbang.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Antilag_system

http://www.audifans.net/ftopicp-119229.html

http://www.bufkinengineering.com/Umluft.htm

http://elsolitariomc.com/2013/06/audi-sport-quattro/

http://s245.photobucket.com/user/tvlstarlet/media/140320125811.jpg.html

http://brewedmotors.com/antilag-secondary-air-injection-kit-rally-als

http://passionford.com/forum/general-car-related-discussion/266786-antilag-throttle-kick.html

L’article Comment fonctionnent les systèmes anti-lag ? est apparu en premier sur 2et4roues.

Nous répondrons aux questions suivantes, ou du moins essayer d’apporter des éléments de réponse :

• Qu’est ce qui génère un son dans un moteur ?
• En quoi l’architecture d’un moteur (nombre de cylindres, ordre d’allumage, …) peut-elle avoir une influence sur le son généré ?
• Pourquoi certains sons de moteur sont-ils plus agréables que d’autres ?

Vous verrez qu’ils ne s’agit ici que d’une introduction car il s’agit d’un problème complexe et qu’il n’est sans doute pas possible de résumer sur un petit article.

Le son

D’après Wikipedia, le son est une onde produite par la vibration mécanique d’un support fluide ou solide et propagée grâce à l’élasticité du milieu environnant sous forme d’ondes longitudinales. Le son se propage sous forme d’une variation de pression créée par la source sonore. D’un point de vue musical, on peut définir le son par plusieurs paramètres :

• sa hauteur : la hauteur d’un son correspond pour simplifier à sa fréquence sonore. Lorsqu’on dit qu’un son est grave ou au contraire aigu, on parle de sa hauteur.
• son intensité : il s’agit de la force d’un son et qui permet de distinguer un son fort d’un son faible. Il s’agit d’une grandeur liée à l’amplitude de la vibration (qui se mesure en décibles)
• son timbre : le timbre d’un son correspond en quelque sorte à sa couleur propre. C’est une notion très complexe qui dépend de la corrélation entre la fréquence fondamentale et les harmoniques. L’intensité de chaque harmonique est déterminante dans la caractérisation d’un timbre. Plus les fréquences de ces harmoniques sont proches de multiples entiers de la fréquence fondamentale, plus le son est pur. A l’inverse, plus elles s’éloignent de multiples entiers, plus le son est inharmonique.

Une note de musique peut donc être caractérisée par la fréquence fondamentale du son qu’elle représente. On compte 12 tons : do, do# ou réb, ré, ré# ou mib, mi, fa ,fa# ou solb, sol, sol# ou lab, la, la# ou sib et si

Les fréquences fondamentales pour ces notes sont :

• do : 261, 6 Hz
• do# ou réb : 277,2 Hz
• ré : 293,7 Hz
• ré# ou mib : 311,1 Hz
• mi : 329,6 Hz
• fa : 349,2 Hz
• fa# ou solb : 370,0 Hz
• sol : 392,0 Hz
• sol# ou lab : 415,3 Hz
• la : 440,0 Hz
• la# ou sib : 466,2 Hz
• si : 493,9 Hz

Ces fréquences fondamentales sont données ici pour l’octave 3.

Par exemple, un piano a le plus souvent 88 touches : il permet donc de jouer sur 7 octaves + 4 tons en plus. Mais bref, ce qu’il faut retenir c’est ce qu’est un octave.

On a vu précédemment que la note la avait dans l’octave 3 une fréquence fondamentale de 440,0 Hz. Dans l’octave 2, le la a une fréquence de 220,0 Hz et dans l’octave 1 une fréquence de 110,0 Hz.

On en arrive aux notions de consonance et de dissonance : certains sont, lorsqu’ils sont joués simultanément sont agréables à l’oreille. D’autres pas du tout. J’ai l’impression que cette notion est remise en questions depuis des sièces donc je ne veux pas avoir la prétention de l’expliquer mais voici ce que j’ai compris lors de mes recherches. Je me permets d’utiliser quelques images d’un site intéressant sur lequel je suis tombé.

Dans l’exemple ci-dessous, on a superposé 2 sons : le premier en noir qui a une fréquence égale à F et le deuxième en bleu qui a une fréquence qui est égale à 2*F. On voit que la somme de ces deux signaux nous donne la courbe rouge, et dont la fréquence est égale à F. Les extrema de pression du signal résultant sont très proches de ceux des deux signaux source. C’est l’intervalle le plus consonant qu’il soit possible de faire et il est même parfois difficile de déceler que deux sons sont joués.

Autre exemple avec la superposition de deux signaux de fréquence 2*F et 3*F qui produise un son d’une fréquence F. Ici, encore, les extrema de pression coincident avec les extrema des signaux sources. C’est un intervalle consonant.

Par contre, avec la superposition de deux signaux de fréquence 13*F et 19*F, ça se complique. On voit que les extrema ne coincident que rarement et surtout que l’amplitude du signal résultant varie en fonction du temps. C’est un intervalle dissonant.

La vidéo ci-dessous donne des exemples de consonance et de dissonance, on comprend tout de suite mieux le problème.

 Comme expliqué dans la vidéo, on peut classer les consonances de la façon suivante :

Les consonances parfaites :

• octave : deux sons dont le rapport des fréquences est 2 (premier schéma au dessus). C’est la consonance la plus parfaite.
• quinte : deux sons dont le rapport des fréquences est 3/2 (deuxième schéma au dessus). C’est l’intervalle distinct le plus consonant.
• quarte : deux sons dont le rapport des fréquences est 4/3. Elle est légèrement moins consonante que la quinte.

Les consonances imparfaites :

• tierce majeure (5/4) et tierce mineure (6/5)
• sixte majeure (5/3) et sixte mineure (8/5)

Les dissonances :

• seconde
• septième
• …

Mais revenons aux moteurs.

Il y a de nombreuses sources de bruit dans ces engins : bruit de la combustion, bruits liés aux vibrations et à l’équilibrage, injecteurs, turbos mais le plus important est ce qui est émis par l’admission et l’échappement. Pour ceux qui ont déjà entendu tourner un moteur en échappement libre, il n’y a pas beaucoup de doute là dessus.

Un moteur revient en quelque sorte à un instrument de musique, une trompette par exemple. Au lieu de venir souffler dans la trompette, c’est la pression dans la chambre de combustion qui vient se propager dans l’admission ou dans l’échappement et qui crée un son. Cette pression provient de la combustion (lors de l’ouverture de l’échappement) ou du mouvement du piston (pendant la phase d’admission).

On peut donc facilement identifier la fréquence fondamentale d’un son de moteur. En fonctionnement, un moteur tourne à un certain régime moteur, que l’on exprime en tr/min. Une fréquence est quant à elle exprimée en Hz qui équivaut à 1/seconde. On peut donc dire d’un moteur qui tourne à un régime de 5500 tr/min qu’il tourne à une fréquence de 91,7 Hz, puisqu’il fait 91,7 tr/s.

Même si elle ne génère pas de son à proprement parler, on appelera cette fréquence H1 (H pour Harmonique). Pour un moteur 4 temps, on sait combien de  combustion ont lieu pour un tour de moteur. En effet les 4 temps moteur sont répartis sur deux tours. On a donc :

• 2 cylindres : 1 combustion / tour
• 3 cylindres : 1,5 combustions / tour
• 4 cylindres : 2 combustions / tour
• 5 cylindres : 2,5 combustions / tour
• 6 cylindres : 3 combustions / tour
• 8 cylindres : 4 combustions / tour
• 10 cylindres : 5 combustions / tour
• 12 cylindres : 6 combustions / tour

A chaque combustion est associée une ouverture d’une soupape d’admission ou d’échappement. On sait donc quelle est la fréquence du son principal de chaque type de moteur. C’est la fréquence fondamentale, ou Hx.

• 2 cylindres : H1 (fréquence égale à celle de rotation du moteur)
• 3 cylindres : H1,5
• 4 cylindres : H2
• 5 cylindres : H2,5
• 6 cylindres : H3
• 8 cylindres : H4
• 10 cylindres : H5
• 12 cylindres : H6

Le son d’un moteur n’est pas uniquement composé de ces fréquences. En fonction des angles d’ouverture des soupapes, de la dimension et de l’adaptation des conduits d’échappement et d’admission, de la présence de résonateur et de silencieux, d’autres harmoniques viennent s’ajouter pour compliquer un peu la chose. On avait déjà pu évoquer la chose lorsqu’on avait parlé de la différence entre les V8 avec vilebrequin à plat et vilebrequin en croix.

Passons à la pratique.

Avec un logiciel d’acquisition et de traitement du signal, il est possible d’extraire les fréquences caractéristiques d’un son, et également de voir l’évolution de ces fréquences en fonction du temps.

C’est ce que j’ai fait sur les sons que je vous avais proposé il y a quelques temps. Des sons d’accélération, plusieurs voitures, voyons voir ce que ça donne.

Le premier son était le suivant :

Après l’analyse de fréquence, on arrive au résultat suivant. On peut lire l’évolution des fréquences prédominantes en Hz (axe des abscisses – axe horizontal) en fonction du temps en ms (axe des ordonnées – axe vertical). Plus le temps passe, plus les fréquences deviennent élevées, ce qui colle bien avec la perception que l’on a du son : une accélération. Deux discontinuités sont présentes pendant l’enregistrement : une au début et une à la fin. Il s’agit des changements de rapport : en effet, lorsqu’on change de rapport, on vient modifier le point de fonctionnement du moteur, donc son régime et la fréquence des sons qui en résultent.

J’ai recueilli le son de la même voiture sur une autre vidéo et les fréquences sont un peu plus marquées.

Lorsque l’on connait l’architecture du moteur qui a servi à cet enregistrement, on peut connaître assez précisément le régime de fonctionnement du moteur. Dans notre cas, il s’agit du moteur d’une Ferrari 458 Italia. Il s’agit donc d’un moteur V8 avec un vilebrequin à plat. Sa fréquence fondamentale est donc H4. En analysant les données, on trouve que cette fréquence fondamentale correspond à la ligne la plus à droite du graphique. Elle varie entre 475 et 560 Hz, ce qui correspond à un régime de 7125 à 8500 tr/min.

Pour en avoir le coeur net, vous pouvez jeter un oeil à la vidéo dont est tiré l’extrait sonore :

Quelles sont les fréquences présentes dans ce spectre ? On relève :

• H4 (fondamentale)
• H3,5 (ton) dissonant
• H3 (quarte) consonant +
• H2,5 (sixte majeure) consonant 
• H2 (octave) consonnant +++
• H1 (octave) consonnant +++

Vous m’aviez décrit cette voiture comme : râpeuse, placide et linéaire.

Interprétation : on a des consonances parfaites (octave et quarte) qui donnent cette impression d’une seule note, de « douceur ». Par contre, on retrouve des éléments moins marqués mais dissonant qui introduisent tout de même un aspect de rugosité, qui peut toucher certaines personnes.

Le deuxième son était le suivant :

Il s’agit du V12 de la Lamborghini Aventador. Comme il s’agit d’un 12 cylindres, sa fréquence fondamentale est H6. Comme pour la 458, on peut trouver cette fréquence sur la ligne à droite, qui va de 700 Hz à 825 Hz, c’est à dire de 7000 tr/min à 8250 tr/min.

Le spectre de ce V12 est plus « simple » que celui du V8 de la 458. On relève :

• H6 (fondamentale)
• H4,5 (quarte) consonant +
• H3 (octave) consonant ++
• H1,5 (octave) consonant ++

Vous m’aviez décrit cette voiture comme : sportive, fusée, jouissante et violente

Interprétation : le spectre est uniquement constitué de consonances parfaites (octave + quarte), ce qui donne un son très agréable. Comme il s’agit d’un V12, on vient chercher des sons dans des fréquences plus élevés et donc aigus, tout en conservant des sons plus graves. Ca donne la sensation d’avoir un son plein et très propre.

Le troisième son était :

Il s’agit d’un 6 cylindres d’une Porsche 991. Comme il s’agit d’un 6 cylindres, sa fréquence fondamentale est H3. On peut trouver cette fréquence sur la deuxième ligne la plus rouge (en partant de la gauche). Elle va de 300 Hz à 375 Hz, c’est à dire de 6000 tr/min à 7500 tr/min.

Le spectre est principalement constitué de :

• H6 (octave) consonant +++
• H5 (sixte mineure) consonant
• H4,5 (quinte) consonant ++
• H4 (quarte) consonant +
• H3 (fondamentale)
• H1,5 (octave) consonant +++

On remarque que ce sont exactement les mêmes harmoniques qui étaient présents dans le V12 de l’Aventador. A priori pas beaucoup de choses en commun, sauf que 12 cylindres = 2*6 cylindres : il est donc normal de retrouver des composantes identiques.

Ce qui ne veut pas dire que la 911 et l’Aventador font exactement le même bruit. Le timbre de leur moteur est différent car la hauteur de chaque « fréquence » n’est pas la même.

Vous m’aviez d’ailleurs décrit cette voiture comme : énervée, rageuse, rauque et bidouillée.

Interprétation : comme pour l’Aventador, on a uniquement des consonances, même si on note la présence d’une consonance imparfaite (sixte), ce qui donne moins l’impression de perfection, de propreté. Contrairement à l’Aventador, ce ne sont pas les fréquences les plus élevées qui ont le plus d’amplitude mais les fréquences intermédiaires, d’où cette sensation de son plus grave.

Le quatrième son était :

Il s’agit du moteur de la CLS63 AMG, donc un 8 cylindres, mais contrairement à la 458 Italia, il est équipé d’un vilebrequin en croix. Sa fréquence fondamentale est H4 (le 7ème trait le plus rouge en partant de la droite).

Le spectre est constitué de :

• H7 (?) dissonant
• H6,5 (?) dissonant
• H6 (quinte) consonant++
• H5,5 (quarte majeure) consonant+
• H5 (tierce majeure) consonant
• H4,5 (ton ?) dissonant
• H4 (fondamentale)
• H3,5 (ton ?) dissonant
• H3 (quarte) consonant+
• H1,5 (?) dissonant

Vous aviez décrit cette voiture comme : labourrante, motarde et agricole.

Interprétation : on a ici un son qui va totalement à l’opposé de ce qu’on a vu jusqu’à présent. On a un nombre d’harmoniques très élevés : des fréquences basses et élevés. On retrouve donc des consonances mais également beaucoup de dissonances et qui ont des amplitudes similaires. Comme vous l’avez décrit, il est donc logique de retrouve un son assez rude et pas forcément agréable à l’oreille. Même si on est d’accord qu’on peut aimer un son rugueux.

Le cinquième son était la suivant :

Comme l’enregistrement était un peu mauvais, je suis reparti sur un autre son, de la vidéo suivant (je vous laisse admirer le compte tours):

Il s’agit du V10 de la Lexus LFA.

On note les harmoniques suivants :

• H10 (octave) consonant+++
• H6 (tierce mineure) consonant
• H5 (fondamentale)
• H2,5 (octave) consonant +++

Vous aviez décrit ce sont comme : classy, bon élève, rapide et pressée.

Interprétation : comme pour l’Aventador, on a ici un spectre très propre avec deux fréquences qui ressortent et sont strictement consonantes (octave). Les autres fréquences sont également consonantes (octave et tierce). On se retrouve donc avec un son quasiment parfait et de plus qui monte à des fréquences très élevées (H10), ce qui donne cette perception aigue.

Le sixième son était le suivant :

Il s’agit du V8 de la BMW M5 F10. Sa fréquence fondamentale est donc H4 (la ligne rouge la plus épaisse sur la partie du haut).

Les harmoniques les plus présents sont :

• H5,5 (quarte majeure) consonant+
• H4,5 (ton) dissonant
• H4 (fondamentale)
• H3,5 (ton ?) dissonant
• H2,5 (sixte mineure) consonant
• H2 (octave) consonant+++

Vous aviez décrit cette voiture comme : ostentatoire, classique, rugueuse et gargantuesque.

Interprétation : on se rapproche de ce qu’on a vu avec le moteur AMG, c’est à dire un spectre avec de nombreux harmoniques. Les fréquences les plus présentes sont consonantes et dissonantes. On a donc un son rugueux, comme quelqu’un l’a signalé, et qui n’est pas forcément doux à l’oreille.

La septième voiture était la suivante :

Il s’agissait du moteur de la Mégane RS. Comme l’enregistrement n’était pas terrible, j’ai utilisé la vidéo suivante, d’une Clio 4 RS. Pas de gros changement donc, on parle toujours bien d’un 4 cylindres turbo.

Les harmoniques les plus présents sont :

• H4 (octave) consonant+++
• H3,5 (ton ?) dissonant
• H2 (fondamentale)

Vous aviez décrit cette voiture comme : sourde, étouffée et soufflante.

Interprétation : ici pas de surprise. De par sa nature, le 4 cylindres est un moteur qui n’est pas riche en harmonique et qui n’a pas le potentiel pour assurer un son agréable. On retrouve donc un son plutôt grave, sourd (fréquences faibles) et pas forcément très mélodieux.

Le huitième son était le suivant :

Là aussi la qualité n’était pas terrible, j’ai donc utilisé la vidéo suivant :

Il s’agit du V10 de l’Audi R8.

Les harmoniques les plus présents sont :

• H10 (octave) consonant+++
• H7,5 (quinte) consonant++
• H7 (? triton) dissonant
• H6,5 (tierce majeure) consonant
• H6 (tierce mineure) consonant
• H5,5 (seconde) dissonant
• H5 (fondamentale)
• H2,5 (octave) consonant+++

Vous aviez décrit ce son comme : sportive, musclée et policée.

Interprétation : on a ici un spectre dont les fréquences les plus marquées sont parfaitement consonantes (octave et quinte). Par contre, la présence de nombreuses autres fréquences (consonantes et dissonantes) donnent une impression de force et de « violence ».

Le neuvième et dernier son était le suivant :

Il s’agit du moteur de l’Aston Martin Vanquish et donc un V12. Sa fréquence fondamentale est H6 et ça correspond à la ligne la plus rouge en partant de la droite.

On note que de nombreux harmoniques sont présents. Les plus présents sont :

• H9 (quinte) consonant++
• H7 (tierce mineure ?) consonant
• H6 (fondamentale)
• H5,5 (seconde ?) dissonant
• H5 (tierce mineure) consonant
• H4,5 (quarte) consonant+
• H4 (quinte) consonant++
• H3,5 (?) dissonant
• H3 (octave)consonnant+++

Vous l’aviez décrit comme : légère, équilibrée, sympa et caverneuse.

Interprétation : ici aussi les fréquences qui dominent sont consonantes. Toutefois, on est loin de la perfection du V12 Lamborghini puisqu’on retrouve de nombreux autres fréquences, consonantes et dissonantes. En écoutant les deux V12, on sent qu’il y a des éléments proches mais d’autres choses en plus qui font que le son n’est pas aussi pur et agréable.

Pour tout vous avouer, je suis heureux d’avoir terminé cet article. Je n’ai pas la prétention de tout expliquer, il y a sûrement des erreurs là dedans mais je pense que l’idée est là, et si vous souhaitez échanger à ce sujet ou apporter votre expérience, je suis ouvert 🙂

Je voudrais remercier Wikipedia pour les explications sur le son, la musique, SoundFlower pour l’acquisition des sons, Baudline pour le traitement du signal, le magazine MotorSport pour les vidéos et le son 😉

L’article Moteurs, harmoniques et perception 2/2 est apparu en premier sur 2et4roues.

Au programme aujourd’hui :

• qu’est ce qui génère du bruit dans un moteur ?
• pourquoi des moteurs différents produisent-ils des sons différents ?
• pourquoi certains sons de moteurs sont-ils plus agréables que d’autres ?

Ces questions font appel à des notions assez complexes : je n’y répondrai pas forcément très précisément mais j’essayerai au moins de présenter tous les éléments à prendre en compte.

Je m’appuierai sur des exemples concrets de voitures qui présentent selon moi un « intérêt sonore ». Voici ces 9 voitures et j’aurais besoin de votre avis : pouvez-vous me classer ces sonorités du plus plaisant au moins plaisant et me le décrire par un adjectif ?

Voiture #1

Voiture #2

Voiture #3

Voiture #4

Voiture #5

Voiture #6

Voiture #7

Voiture #8

Voiture #9

J’ai fait le test de mon côté, sur une personne totalement étrangère à l’automobile et elle me dit :

1. Voiture 9 : légère

2. Voiture 8 : sportive

3. Voiture 2 : sportive

4. Voiture 5 : classy

5. Voiture 1 : rapeuse

6. Voiture 3 :énervée

7. Voiture 7 : sourde

8. Voiture 6 : ostentatoire

9 : voiture 4 : « labourrante » 🙂

Je vous écoute et on se retrouve bientôt pour parler de tout ça !

L’article Moteurs, harmoniques et perception – 1/2 est apparu en premier sur 2et4roues.

Rappel utile à la suite 

Comme on l’a vu précédemment un cycle moteur (admission – compression – combustion/détente – échappement) se déroule sur deux tours vilebrequin, soit 720°. Pour que le couple moteur soit régulier, il faut que les combustions soient espacées d’une même durée.

On a donc, pour un moteur :
– 3 cylindres  : une combustion tous les 720/3= 240°
– 4 cylindres : une combustion tous les 720/4= 180°
– 8 cylindres : une combustion tous les 720/8= 90°

Différentes géométries de vilebrequin

• les vilebrequins dits à plat : les manetons se trouvent dans un même plan

Cliquez sur l’image pour voir l’animation du vilebrequin à plat

• les vilebrequins dits en croix

Cliquez sur l’image pour voir l’animation du vilebrequin en croix

Une question d’équilibrage

Un moteur, par le mouvement de ses parties mobiles, entraîne des efforts et des couples qu’il est nécessaire d’équilibrer, pour la fiabilité du moteur et le confort.

On équilibre un moteur en 2 phases :

– les masses rotatives (manetons du vilebrequin)

– les masses alternatives (pistons + bielles)

Les efforts et les couples à équilibrer sont résumés sur le schéma ci-dessous :

Quelle différence entre l’équilibrage des V8 avec un vilebrequin à plat et en croix ?

Un V8 avec un vilebrequin à plat présente un effort de pilon d’ordre 2 (c’est à dire qu’il varie deux fois par tour de vilebrequin). Cet effort ne peut pas être équilibré en agissant uniquement sur le vilebrequin.

Le déséquilibre d’un V8 avec un vilebrequin à plat entraîne obligatoirement des vibrations qu’il est important de prendre en compte lors de la conception, et qui peuvent être dommageables au moteur ou au véhicule.

Un V8 avec un vilebrequin en croix est quant à lui bien équilibré.

Quel intérêt d’opter pour un vilebrequin à plat alors ?

L’avantage d’un V8 avec un vilebrequin à plat est d’avoir une masse plus faible. Le V8 avec un vilebrequin en croix est certes bien équilibré, mais nécessite pour cela l’intégration de gros contre-poids. Qui dit masse plus faible dit inertie moins élevée. Les V8 avec un vilebrequin à plat sont donc plus enclins à prendre des tours et les changements de régime se font plus rapidement.

L’allumage

L’allumage dans le cas d’un vilebrequin à plat

On a vu précédemment que pour un V8, on doit avoir une combustion tous les 90°.  L’animation au dessus et le schéma ci-dessous permettent de comprendre la chose : en tout, il y a 8 façons d’organiser l’ordre d’allumage tout en alternant entre les deux bancs de quatre cylindres : G – D – G – D – G – D – G – D

L’allumage dans le cas d’un vilebrequin en croix

Ce n’est ici pas la même : la géométrie du vilebrequin ne permet pas d’avoir des allumages qui alternent entre les deux banc de quatre cylindres. Jetez un oeil au schéma ci-dessous :

Comme on veut un allumage tous les 90°, on n’a pas le choix, on doit au minimum allumer à la suite des cylindres qui se trouvent sur le même banc de 4 cylindres et ceci pour chaque banc.

Si je reprends les 4 ordres d’allumages possibles pour le vilebrequin en croix ci-dessus (ceux en rouge ont 4 cylindres qui s’allument à la suite sur un même banc de 4 cylindres dont on n’y pense même pas) on a donc :

1ère possibilité : G – D – D – G – D – G – G – D

2ème possibilité : G – D – G – G – D – G – D- D

3ème possibilité : G– D – G – D – D – G – D – G

4ème possibilité : G – G – D – G – D – D– G – D

avec en vert les cylindres qui s’allument à la suite sur un même banc de 4 cylindres.

Influence de l’ordre d’allumage sur la pression d’échappement (et donc la sonorité du V8)

Une étude a été menée avec un logiciel de simulation dans le but de comparer les fonctionnements d’un V8 avec un vilebrequin à plat avec celui d’un V8 avec un vilebrequin en croix.

Les ordres d’allumage sont les suivants :

– vilebrequin à plat : 1 – 4 – 5 – 2 – 7 – 6 – 3 – 8

– vilebrequin en croix : 1 – 8 – 4 – 3 – 6 – 5 – 7 – 2

Les graphiques ci-dessous donnent l’évolution de la pression d’échappement pour chaque banc et chaque moteur.

Quelle analyse pour le vilebrequin à plat ?

Pour chaque banc, les pulsations de pression ont la même amplitude (environ 1,25 bar) et sont déphasées de 180°. Le fonctionnement d’un banc de 4 cylindres correspond vraiment au fonctionnement d’un moteur 4 cylindres « traditionnel » (avec allumage 1 – 3 – 4 -2). Entre les deux bancs, le signal de pression est déphasé de 90°. La moyenne de la pression échappement est en pointillé rouge. Elle est constante (environ 1,15 bar).

Et c’est différent pour le vilebrequin en croix ?

Comme on peut s’en douter : oui.

Les pulsations de pression n’ont pas la même amplitude (entre 1,2 et 1,3 bar) et sont déphasées de 90° ou 180°, en fonction du moment où on se trouve dans le cycle. En effet,  lorsque deux cylindres sont allumés l’un à la suite de l’autre sur un même banc, la pression d’échappement du deuxième cylindre « s’ajoute » à celle du premier. Entre les deux bancs le signal de pression est déphasé de 360°. La moyenne de la pression échappement est en pointillé bleu. Elle n’est pas constante et oscille entre 1,075 et 1,225 bar.

Ca explique donc un bruit différent ?

Oui, ce sont ces variations d’amplitude de pression d’échappement qui font qu’un V8 avec un vilebrequin en croix à une sonorité si particulière et irrégulière. Ce n’est pas un allumage décalé, contrairement à ce qu’on peut souvent entendre.

Le V8 avec un vilebrequin à plat a quant à lui une sonorité parfaitement régulière et qui pourrait être comparée à celle de deux moteurs 4 cylindres qui fonctionnent en décalé.

On comprend donc d’après la sonorité de la Mercedes-Benz C63 AMG qu’elle est équipée d’un V8 avec un vilebrequin en croix :

et la Ferrari 458 Italia d’un vilebrequin à plat :

Le vilebrequin en croix a également un impact sur le remplissage en air

Dans ce type de moteur, ces cylindres qui sont allumés à la suite sur un même banc n’ont pas pour seule conséquence de générer une sonorité particulière. Cela a également un impact sur le remplissage en air du moteur.

Dans le cas d’un cylindre « propre »

Vous avez ci-dessous trois graphes qui représentent, pour un cylindre, les lois de levées de soupape (admission en bleu et échappement en rouge), l’évolution des différentes pression (admission, cylindre et échappement) et les débits de gaz.

Lorsque la phase d’échappement a lieu, on a bien un débit d’échappement positif qui permet d’évacuer les gaz brûlés présents dans le cylindre vers l’échappement. A la fin de la phase d’échappement, la soupape d’admission commence à s’ouvrir : c’est ce qu’on appelle la phase de croisement. A cet instant, la pression d’admission est supérieure à la pression d’échappement : l’air permet donc d’évacuer les gaz brûlés restant dans la chambre. Cette opération est bénéfique puisque plus on évacue les gaz brûlés, plus on pourra enfermer d’air donc plus on pourra brûler de carburant donc plus on pourra générer de couple.

Dans le cas d’un cylindre perturbé

Prenons maintenant comme exemple un autre cylindre (par exemple le cylindre 5 dont l’allumage a lieu juste avant celui du cylindre 7). Si l’on regarde le débit à l’échappement on note qu’il est positif au début de l’ouverture de la soupape. Il devient ensuite négatif, ce qui veut dire que des gaz qui étaient dans l’échappement reviennent dans le cylindre. C’est l’ouverture de la soupape d’échappement du cylindre 7 qui génère ce pic négatif. Ce n’est pas tout puisque pendant la phase de croisement, on note que le débit d’admission est négatif. Une partie des gaz d’échappement remontent dans l’admission et seront réadmis dans le cylindre une fois que la soupape d’échappement sera fermée. C’est mauvais pour le remplissage en air.

Un impact sur le rendement volumétrique

Les courbes ci-dessous montrent l’évolution du rendement volumétrique en fonction du régime moteur pour les différents cylindres. Ne faites pas attention à la numérotation des cylindres, l’intérêt ici est juste de constater l’écart. Le rendement volumétrique correspond au rapport entre la masse d’air enfermée dans le cylindre sur la masse d’air qui peut théoriquement être enfermée. S’il est égal à 0, ça veut dire qu’on n’a pas enfermé d’air. S’il est égal à 1, ça veut dire qu’on a enfermé le maximum dans les conditions atmosphériques. Il peut être supérieur à 1 lorsqu’on utilise de la suralimentation.

On note qu’à certains régimes, on a des écarts allant jusqu’à 0,15 : c’est une perte de couple mais aussi une source d’acyclisme.

Il existe évidemment des parades à ce phénomène, mais c’est un autre article à part entière.

Le V8 avec un vilebrequin à plat ne rencontre pas les mêmes problèmes puisque que les allumages ont lieu successivement sur chaque banc. Il n’y a donc pas de risque de perturbation d’un cylindre par un autre.

Le bilan

C’est le vilebrequin en croix qui engendre la sonorité si particulière de certains V8.

Le résumé des avantages/inconvénients des deux solutions ci-dessous :

• V8 avec vilebrequin en croix

– pas de vibration

– un vilebrequin plus lourd qui limitera les régimes et le temps de réponse du moteur

– une sonorité irrégulière

– un remplissage en air perturbé (si on ne mène pas un travail particulier sur l’échappement)

Les V8 équipés de vilebrequin à croix sont les plus répandus. Ils proposent un excellent confort d’utilisation et peuvent être associés à de fortes cylindrées de par leur absence de vibration.

• V8 avec vilebrequin à plat

– des vibrations à gérer (l’utilisation de deux arbres d’équilibrages est possible mais annule le point positif suivant).

– un vilebrequin léger qui autorise donc des régimes élevés et des variations de régimes rapides (peu d’inertie)

– une sonorité « propre » et « régulière »

– un remplissage en air des cylindres optimal

Les V8 équipés d’un vilebrequin à plat sont de par leur nature « vibrante » quant à eux réservés aux véhicules de compétition ou à des marchés de niche.

Si, comme moi, vous aimez les sonorités des moteurs, V8 ou autre, j’en ai analysé différentes dans un article que vous trouverez ici.

Alors, d’après la sonorité, quelle voiture a un V8 avec un vilebrequin à croix ou à plat ci-dessous ?

Restez informés de la parution des prochains articles sur ma page Facebook.

Crédits images et animations :

– animations des moteurs en 3D : http://asthalis.free.fr/crea_moteurs3d_video.html

– images des ordres d’allumage sur les deux types de moteur : http://craig.backfire.ca/pages/autos/v8-engines#second

– résultats de calcul – comparaison des deux moteurs : http://www.gtisoft.com/upload/FEV_V8-Breathing.pdf

– image de une : www.seriouswheels.com

L’article Pourquoi les V8 peuvent-ils avoir des sonorités différentes ? est apparu en premier sur 2et4roues.

Si vous souhaitez, vous trouverez quelques informations de base sur la suralimentation et les turbo-compresseurs ici.

Un turbo twin-scroll ça ressemble à quoi ?

A gauche un turbocompresseur twin-scroll / A droite son collecteur associé

Pour résumer rapidement le fonctionnement d’un turbo-compresseur : on vient détendre (baisse de pression et de température) les gaz brûlés issus de la combustion dans une turbine. Le fait de détendre ces gaz permet de faire tourner la turbine. Le compresseur est entraîné par l’axe de la turbine et comprime l’air frais. Souvent associé à un échangeur (appelé intercooler) qui permet de réduire la température de l’air comprimé, le turbo-compresseur permet d’augmenter la masse volumique de l’air, c’est à dire la masse d’air qui est enfermée dans la chambre de combustion lors de la phase d’admission. Plus on a une masse d’air importante enfermée, plus on peut brûler de carburant donc plus on peut faire de couple.

Bon, ça c’est pour le fonctionnement basique d’un turbo-compresseur.

Regardons maintenant du côté de l’échappement d’un moteur. L’ordre d’allumage le plus courant pour un moteur 4 cylindres en ligne est 1-3-4-2. C’est à dire que la combustion a lieu dans le cylindre 1, puis dans le 3, puis dans le 4 et pour finir dans le 2.

On garde en tête les 4 temps du cycle moteur : admission – compression – combustion/détente – échappement. Ces 4 temps se déroulent en 2 tours (720°) du vilebrequin : 1/2 tour pour chaque temps.

Dans la réalité, l’organisation est un peu plus complexe que ça. Pour décrire les lois admission et échappement on peut utiliser un diagramme de distribution comme celui-ci (c’est un exemple) :

On tourne dans le sens des aiguilles d’une montre (ne pas suivre la flèche « sens de rotation ») et on remarque donc que :

– la soupape d’admission s’ouvre avant le point mort haut (PMH) : c’est l’avance à l’ouverture admission (AOA)

– la soupape d’admission se ferme après le point mort bas (PMB) : c’est le retard à la fermeture admission (RFA)

– la soupape d’échappement s’ouvre avant le PMB : c’est l’AOE

– la soupape d’échappement se ferme après le PMH : c’est le RFE

Je ne détaille pas ici le rôle des AOA, RFA, AOE et RFE : considérons juste qu’ils sont présents pour optimiser le remplissage et la vidange des cylindres.

Ce qui nous intéresse le plus est l’AOE et le RFE : les soupapes d’échappement s’ouvrent donc plus tôt que la théorie et se ferment également plus tard.

Si l’on considère ces modifications et que l’on reprend le graphique représentant les différents temps moteur pour les 4 cylindres, quelques problèmes commencent à se poser :

– la soupape d’échappement du cylindre 2 est encore ouverte (RFE) alors que la soupape d’échappement du cylindre 1 s’ouvre (AOE)

– la soupape d’échappement du cylindre 1 est encore ouverte (RFE) alors que la soupape d’échappement du cylindre 3 s’ouvre (AOE)

– la soupape d’échappement du cylindre 3 est encore ouverte (RFE) alors que la soupape d’échappement du cylindre 4 s’ouvre (AOE)

– la soupape d’échappement du cylindre 4 est encore ouverte (RFE) alors que la soupape d’échappement du cylindre 2 s’ouvre (AOE)

On a donc les interactions suivantes :

– le cylindre 1 avec le 2 et le 3

– le cylindre 2 avec le 1 et le 4

– le cylindre 3 avec le 1 et le 4

– le cylindre 4 avec le 2 et le 3

On comprend donc que pour éviter toute interaction entre les différents cylindres, on peut séparer les cylindres et les grouper de la façon suivante :

– le cylindre 1 avec le 4

– le cylindre 2 avec le 3

C’est exactement ce qu’on fait lorsqu’on utilise un twin-scroll. On récupère les gaz d’échappement des cylindres 1 et 4 dans une partie du collecteur et ceux des cylindres 2 et 3 dans une autre. Comme sur le schéma ci-dessous :

Mais qu’est ce qui se passe quand on ne sépare pas les cylindres et que les interactions ont lieu ?

La phase d’échappement a, comme son nom l’indique, pour objectif de vider le cylindre des gaz brûlés issus de la combustion. Cet échappement, ou vidange, ne se fait pas aussi facilement qu’on pourrait le croire. On essaye de profiter d’une pression encore légèrement élevée pour « expulser » les gaz d’échappement en dehors de la chambre (lors de l’ouverture à l’AOE) et on essaye d’utiliser l’inertie pour vider au maximum la chambre (lors de la fermeture au RFE).

Si les phases d’échappement de deux cylindres se chevauchent, on va avoir une onde de pression générée par un cylindre (à l’AOE) qui va se propager vers l’autre cylindre (avant le RFE). Le résultat : l’onde de pression empêche le second cylindre de se vider correctement et/ou fait retourner des gaz brûlés dans la chambre de combustion.

Qu’est ce qui se passe si on ne vide pas correctement la chambre de combustion ? Les gaz brûlés, qui sont chauds, occupent un volume non négligeable. C’est un volume qui ne pourra pas être occupé par de l’air. Qui dit moins d’air, dit moins de carburant à brûler et donc moins de couple. De plus, le fait d’avoir des gaz brûlés résiduels entraîne une sensibilité au cliquetis plus importante, et donc une diminution du couple (si vous ne savez pas ce qu’est le cliquetis je vous renvoie vers cet article).

Lorsqu’on est face à un moteur suralimenté (enfin principalement) on peut également avoir recours à ce que l’on appelle le balayage. Le balayage,c’est le fait d’avoir les soupapes d’échappement et d’admission ouvertes en même temps. Si l’on a une pression admission supérieure à la pression échappement, l’air va directement passer de l’admission à l’échappement, et venir emporter sur son passage les gaz brûlés. C’est du propre et ça fonctionne plutôt bien pour vider au maximum la chambre.

Malheureusement, la condition « pression admission > pression échappement » est indispensable à un bon balayage. Si l’on a des interférences entre les cylindres, elle peut être inversée et ça ne fonctionne plus.

Autre chose si des interférences ont lieu et que des ondes de pression se propagent d’un cylindre à un autre, c’est de l’énergie perdue et qui ne sera pas récupérée par la turbine. En séparant les cylindres, un collecteur d’échappement twin-scroll permet de récupérer plus d’énergie sur la turbine qu’un collecteur traditionnel : c’est bien pour la puissance et pour lutter contre le turbo lag (phénomène de mise en route du turbo).

En résumé, le twin-scroll (bien noter que c’est l’association d’un collecteur et d’une turbine) permet de :

– améliorer la vidange des cylindres : phase d’échappement « traditionnelle » + balayage

– réduire les risques de cliquetis

– récupérer plus d’énergie sur la turbine et donc augmenter la pression de suralimentation

Toutes ces améliorations autorisent une augmentation des performances notamment pour les faibles régimes moteurs.

Ou peut-on trouver des moteurs équipés de turbo-compresseurs twin-scroll ?

– chez PSA/BMW sur le fameux 1,6 THP

– chez BMW, sur des 6 en ligne (moteur N55 qui équipe les 135i, 335i, …)

– encore chez BMW, sur des V8 (S63, qui équipe notamment la dernière M5)

– chez Mitsubishi sur les Lancer Evolution depuis la Evolution IV en 1996

– et d’autres…

Dernière question, pour voir si vous avez bien suivi : avec l’arrivée des moteurs 3 cylindres suralimentés, va-t-on voir arriver des 3 cylindres twin-scroll ? 😉

La réponse est non pour la raison suivante :

Dans un moteur 4 cylindres, on a une combustion tous les (4*180)/4 = 180° car 4 temps, 1 temps = 180° et 4 cylindres.

Dans un moteur 3 cylindres maintenant, on a une combustion tous les (4*180)/3 = 240°

Lorsque l’on regarde le schéma ci-dessous, ce décalage a pour effet de séparer les phases entre les différents cylindres. On a en effet vu précédemment que, pour un moteur 4 cylindres, le début de l’échappement d’un cylindre coincide avec la fin de l’échappement d’un autre cylindre. Pour un moteur 3 cylindres, on a une marge de 60°. On dit que le moteur 3 cylindre a une capacité naturelle a balayer les gaz d’échappement : il n’y pas de risque d’avoir une surpression à l’échappement qui proviendrait d’un autre cylindre et donc pas besoin d’un collecteur et d’un turbo twin-scroll.

Illustrations : wikipedia.fr, bimmerfile.com, BMW, PSA, performancespecialties.files.wordpress.com, all-peugeot.the-up.com

L’article Les turbos twin-scroll est apparu en premier sur 2et4roues.

 La réponse est « non » puisque la 458 est équipée d’un moteur V8 atmosphérique (c’est-à-dire qu’il n’est pas suralimenté par un turbocompresseur, un compresseur, …). Il ne s’agit donc pas de gaz déviés par la waste-gate des turbos.

Il s’agit plutôt d’un problème d’acoustique et/ou de performances.

En effet, la ligne d’échappement a un rôle très important sur les performances d’un moteur que ce soit :

– au niveau du collecteur d’échappement pour la propagation et la réflexion des ondes de pression

– au niveau de la contrepression, généré par les conduits d’échappements de la culasse, les collecteurs, les systèmes de post-traitement des gaz (catalyseur), les silencieux, la forme des tubes (coudes, diamètre, état de surface, …)

En mécanique des fluides on parle de perte de charge : pour un tube droit, la perte de charge est très faible ; pour un tube avec des coudes, des changements de section, … la perte de charge est élevée.

L’idéal pour les performances est d’avoir une perte de charge la plus faible possible. L’idéal serait de virer le catalyseur et les silencieux, ce qui va légèrement à l’encontre des normes de pollution et de la possibilité de rouler au quotidien avec une voiture.

La solution adoptée par Ferrari (et bien d’autres constructeurs) depuis plusieurs années consiste à utiliser des vannes à l’échappement pour réaliser un compromis entre sonorité et performances.

Quel est le principe ?

Je vous ai fait quelques schémas pour illustrer tout ça. Je ne garantis pas la véracité parfaite de ces derniers mais n’ayant pas de 458 à la maison, j’ai quelques difficultés pour vérifier mes propos 😉

On a donc :

– deux tubes qui arrivent des collecteurs et des catalyseurs associés aux 2 bancs de 4 cylindres

– ces deux tubes arrivent dans deux silencieux

– deux tubes partent de chacun des silencieux : un dont l’entrée est très proche du tube d’arrivée des gaz d’échappement et un autre dont l’entrée est éloignée du tube d’arrivée des gaz d’échappement et séparée par des grilles perforées comme sur la photo ci-dessous…

Vue en coupe d’un silencieux d’une Porsche 911 GT3

… ou par des tubes perforées comme sur la photo ci-dessous :

Quelle que soit la solution technique employée sur la 458, on a bien :

– une sortie où la perte de charge est faible mais où le bruit n’est pas atténué (en rouge)

– une sortie où la perte de charge est plus élevée mais où le bruit est atténué (en marron)

On a également deux vannes symbolisées par les deux traits noirs sur mon schéma, qui vont pouvoir obstruer plus ou moins les sorties rouges.

Les deux schémas ci-dessous vous montre les deux positions extrêmes des vannes :

Cas n°1 : les vannes sont fermées

 En fermant les vannes, ont vient générer une perte de charge au niveau de la sortie rouge. Les gaz d’échappement passent naturellement par  l’endroit où la perte de charge est plus la faible. Dans ce cas, les gaz d’échappement « préférent » donc passer par la sortie marron dont la perte de charge est plus faible malgré la présence des plaques perforées.

Résultat : le bruit à l’échappement est réduit mais on ne peut pas exploiter le maximum des performances du moteur.

Cas n°2 : les vannes sont ouvertes

Lorsque les vannes sont ouvertes, les gaz d’échappement « préfèrent » bien entendu passer par la sortie rouge, puisque sa perte de charge est très faible. De plus, la présence de deux sorties autorise le passage d’un très fort débit sans engendrer de perte de charge élevé, pour les hauts régimes par exemple.

Résultat : on peut exploiter tout le potentiel du moteur mais le bruit est élevé

Petite vidéo où l’on perçoit très bien la différence de sonorité en fonction de l’ouverture des vannes. Première partie, les vannes sont fermées, deuxième elles sont ouvertes :

Quelques photos d’échappement de la 458 qui même s’ils ne sont pas d’origine (Tubi, Akrapovic, …) , utilisent le même principe :

Et pour le plaisir, un petit tour en 458 :

N’hésitez pas à me laisser un message si vous avez un commentaire un une question 😉

L’article Pourquoi trois sorties d’échappement sur la Ferrari 458 Italia ? est apparu en premier sur 2et4roues.

Comme vous le savez sans doute, la Ferrari F40 est équipée d’un V8 turbocompressé,

Un rappel rapide sur les turbocompresseurs : 

L’objectif d’un turbocompresseur est de suralimenter le moteur. Comme son nom l’indique, la suralimentation a pour objectif d’introduire une masse d’air supérieure à la valeur que le moteur admettrait naturellement.

– Les gaz d’échappement sont récupérés par le collecteur d’échappement (dans le cas du schéma on collecte les gaz de 4 cylindres)

– Les gaz se détendent (chute de pression et de température) à travers une turbine et sont ensuite évacués en direction de la sortie d’échappement

– La turbine entraîne le compresseur

– Par son mouvement, le compresseur comprime l’air qui est admis par le cylindre

Remarque : lorsque l’air est comprimé, sa température augmente et le volume qu’il occupe augmente également. Etant donné que l’objectif est d’introduire la masse d’air la plus importante possible dans le cylindre, on utilise un échangeur (le plus souvent air/air) qui a pour objectif de refroidir l’air. Par l’ensemble turbocompresseur / échangeur, on augmente la masse volumique de l’air introduit dans le cylindre.

La F40 est équipée de deux turbocompresseurs, un pour chaque rangée de 4 cylindres.

Admirez le monstre

En vert le turbocompresseur / En jaune l’échangeur air-air. Imaginez la même chose de l’autre côté.

Le cheminement des gaz d’échappement en orange / de l’air en bleu

On a donc deux turbos, ce qui devrait nous faire deux sorties d’échappement. Mais d’où vient la troisième ?

Il s’agit des gaz qui passent à travers les waste-gate des deux turbocompresseurs.

Qu’est ce qu’une waste-gate ?

On l’a vu précédemment, le turbocompresseur utilise l’énergie contenue dans les gaz d’échappement pour comprimer l’air. Plusieurs contraintes apparaissent alors :

– le turbocompresseur a un régime de rotation très élevé (jusqu’à 300 000 tr/min pour certains) et ne peut pas dépasser une certaine valeur pour des questions de résistance mécanique.

– le moteur est lui aussi dimensionné (matériau, épaisseur de matière, soupapes, piston, …) pour résister à une certaine pression et température. Ces deux valeurs thermodynamiques résultent directement de la combustion, de la masse de carburant brûlée et donc de la masse d’air introduite dans le cylindre. On doit donc avoir la possibilité de limiter cette valeur.

C’est le rôle de la waste-gate : par l’intermédiaire de cette vanne, on vient dévier une partie des gaz d’échappement et on limite ainsi la proportion des gaz d’échappement qui passe par le turbocompresseur :

– plus on l’ouvre, moins les  gaz d’échappement passent par la turbine

– si on la ferme entièrement, tous les gaz d’échappement passent par la turbine.

En rouge, le cheminement des gaz d’échappement lorsque la waste-gate est ouverte

Cette waste-gate n’est pas extraordinaire puisqu’on la retrouve dans la quasi-totalité des turbocompresseurs des moteurs Essence. A la différence près qu’on parle de waste-gate interne puisqu’intégrée au turbocompresseur comme la photo ci-dessous :

Waste-gate interne (à droite) sur un moteur récent

 Dans ce cas, le flux des gaz d’échappement est uniquement dévié de la turbine mais sort par le même tube d’échappement que les gaz qui sont passés à travers la turbine.

Quelques illustrations :

F40 « stock »

Les trois sorties : deux qui proviennent des turbos en haut, celle du bas qui provient des waste-gates

Silencieux de la F40 « stock »

Tubes (je ne parlerai pas ici de silencieux) de la version LM

Voilà pour aujourd’hui !

Crédits photos : wikipedia.fr, motorlegend.com, philippe.boursin.perso.sfr.fr, teamspeed.com

L’article Pourquoi trois sorties d’échappement sur la Ferrari F40 ? est apparu en premier sur 2et4roues.

Mais savez-vous pourquoi ?

Pour de nombreuses raisons, en voici quelques unes (liste non exhaustive…) :

– le cycle d’homologation actuel n’est en rien représentatif de la façon dont vous roulez au quotidien. Lors de l’homologation, le conducteur du véhicule installé sur des bancs à rouleaux doit suivre le cycle (NEDC) suivant :

Le cycle se divise en deux parties :

– un cycle (ECE) répété 4 fois et qui représente un roulage de type urbain

– un cycle (EUDC) qui représente un roulage de type extra-urbain

Des accélérations peu franches (0 à 50 km/h en 26 secondes), pas de reprises, des vitesses faibles (33 km/h en moyenne) même dans le cycle extra-urbain (seulement une « pointe » à 120 km/h).

– le réglage du banc à rouleaux se fait à partir d’une classe d’inertie, qui est fonction de la masse du véhicule. Donc si on se débrouille bien on peut définir cette classe d’inertie avec un modèle léger (sans options par exemple) et homologuer un modèle plus lourd avec la même motorisation.

Des autres magouilles au niveau du Scx, des pneus, des freins, ou des marges qui sont accordées en considérant que le véhicule n’est pas totalement rôdé, …

Bref, ça va loin.

– de plus la façon dont vous conduisez tous les jours a un impact très fort sur votre consommation.

Voici ci-dessous un exemple de cartographie de CSE (Consommation Spécifique Effective) pour un moteur essence atmosphérique (qui ne possède pas de turbo). La CSE s’exprime en g/kW.h et donne donc la consommation (g de carburant par heure) par kW fourni. La CSE est directement liée au rendement du moteur : plus la CSE est basse, plus le rendement est élevé.

En abscisses, vous avez le régime moteur et en ordonnées vous avez le couple moteur (en N.m) (ne pas tenir compte de ce qui est marqué sur le graphique).

Ne tenez pas compte non plus des valeurs indiquées à côté des couleurs. Ce qu’il faut retenir, c’est que la CSE diminue quand on va du vert clair vers le rouge. (La CSE dans la zone grise est plus faible que dans la zone verte claire et ainsi de suite… jusqu’au rouge).

Il faut s’imaginer que le couple moteur, donc votre position verticale dans le graphique, est directement liée à la façon dont vous appuyez sur l’accélérateur. Vous appuyez beaucoup : vous demandez beaucoup de couple et vous vous déplacez vers le haut du graphique. 

Votre position horizontale est directement liée à la vitesse du véhicule et au rapport de boîte que vous avez enclenché. Pour un rapport donné, plus vous allez vite, plus vous montez en régime donc plus vous vous déplacez vers la droite du graphique.

On voit que la zone idéale se situe à des régimes assez faibles (2000 tr/min) et une charge moteur élevée, mais pas trop. Si vous appuyez trop sur l’accélérateur, on va passer du rouge au jaune et au vert, on passe donc dans une zone où le rendement moteur est plus faible. Si vous montez trop dans les tours, on va passer du rouge jusqu’au bleu. Et là c’est la misère au niveau de la consommation : une raison de plus qui fait qu’on est souvent éloigné de la consommation du cycle (où on fait tout le nécessaire pour rester dans la zone maximale de rendement).

Vous connaissez tous le downsizing, c’est la tendance qui pousse à réduire la cylindrée du moteur pour en réduire sa consommation. En fait, la cartographie précédente permet de comprendre très rapidement le principe du downsizing.

– si on a un gros moteur, pour une utilisation normale on risque de ne pas appuyer souvent fort sur l’accélérateur et on fonctionne donc beaucoup dans la zone sous la zone optimale en rouge.

– la solution : on utilise un moteur plus petit, auquel on greffe un système de suralimentation pour assurer tout de même des performances correctes. Résultat : comme c’est un petit moteur, si on veut que ça avance, il faut appuyer sur le champignon. On se déplace donc plus facilement vers la zone rouge de rendement max.

– on peut également jouer sur les rapports de boîte. Pour baisser la conso, on entend souvent : « les rapports de boîte ont été allongés« . Pour faire avancer une voiture, il faut une certaine force, donc un certain couple aux roues, donc un certain couple moteur. Si le rapport de boîte est allongé, le couple moteur nécessaire à fournir un même couple aux roues est supérieur. On peut donc se rapprocher une fois de plus vers la zone rouge de rendement max.

Le problème avec tout ça est qu’on se retrouve avec des moteurs de plus en plus petits, et qui sont censés consommer de moins en moins. C’est en quelque sorte la réalité mais on se retrouve également avec des écarts très marqués entre les annonces réalisées par les constructeurs et les valeurs qu’on retrouve à la pompe.

Je me suis « amusé » à regarder les consos réelles de véhicules équipés de moteurs essence suralimentés (via le site http://www.spritmonitor.de/fr ) et de les comparer avec les valeurs annoncées par les constructeurs.

Vous pouvez retrouver :

– Fiat 500 TwinAir 0,9 85 cv

– BMW 320i 2,0 170 cv, 135i 3,0 306 cv

– Renault Mégane 3 1,4 TCE130, et Mégane 3 Coupé 2,0 TCE180

– Audi A1 1,2 TFSI 86 cv, A3 1,8 TFSI 160 cv, A1 1,4 TFSI 122 cv et A5 2,0 TFSI 211 cv

– Peugeot RCZ 1,6 THP 200 cv

– Mercedes E250 CGI

– Smart Fortwo 1l 84 cv

– Nissan Juke 1,6 190 cv

Il serait certes plus rigoureux d’avoir un échantillons plus élevés mais on peut tout de même dégager une tendance : plus la cylindrée est faible plus l’écart entre la conso réelle est la conso annoncée est important. La palme revient à la Fiat 500 TwinAir 85cv et son moteur bicylindre révolutionnaire avec un écart de plus de 50%… (6,28 l/100 km en moyenne par rapport aux 4,1 annoncés..) Mais c’est le moteur de l’année 2011 donc on ne dit rien 😉

Mais pourquoi cette tendance ?

– tout d’abord parce que les moteurs 2 et 3 cylindres poussent à rouler à des régimes moteurs plus élevés. Les voitures sont de plus en plus sous-motorisées, dès qu’on veut un peu de puissance, il ne suffit plus d’appuyer sur l’accélérateur mais de descendre une vitesse et là la conso explose.

– également puisqu’on atteint une limite inhérente aux moteurs essence : le phénomène du cliquetis. Nous en avons parlé dans un article précédent sur l’intérêt du SP98. Lorsque le moteur est très chargé (=pied à fond), l’essence a tendance à s’auto-inflammer. Pour éviter ce phénomène, il n’existe pas 50 solutions : on peut dégrader le moment où on allume le mélange (ce qu’on appelle l’avance à l’allumage) et on dégrade fortement le rendement et on augmente fortement la consommation.

– autre problème : tous ces petits moteurs sont équipés d’un turbocompresseur. Ce système utilise l’énergie des gaz d’échappement pour comprimer l’air à l’admission. Jusque là tout va bien. Sauf que lorsque le moteur est très chargé, les gaz d’échappement sont à une température très élevée (> 900°C) et le turbocompresseur n’aime pas trop. Une solution ? Un peu violente, certes, mais pratiquée : augmenter la richesse du mélange, c’est à dire injecter plus de carburant qu’il n’en faut pour diminuer la température.

Plus les moteurs sont petits, plus on se trouvera dans cette zone sensible (pleine charge) en fonctionnement normal.

Peu de chance qu’on trouve des moteurs plus petits que le Fiat Twinair dans la rue… Affaire à suivre !

Sources  des illustrations : wikipedia.fr , germancarfans.com, Fiat, menly.fr, autospeed.com

L’article Consommation annoncée VS consommation réelle : explications. est apparu en premier sur 2et4roues.

Nous allons essayer de répondre à ces questions dans la suite de l’article..

Que signifie le nombre 98 ?

Il s’agit de l’indice d’octane, et il caractérise la capacité d’un carburant à résister au cliquetis.

Qu’est ce que le cliquetis ?

Le cliquetis est un phénomène d’auto-inflammation qui a lieu dans la chambre de combustion d’un moteur essence. Ce phénomène intervient dans certaines conditions thermodynamiques (pression et température).

Le schéma ci-dessous montre l’évolution de la pression dans le cylindre lors d’une combustion. C’est la bougie qui initie la combustion. Le front de flamme se développe ensuite dans la chambre (zone bleue dans le schéma).

Problème, il est possible que la pression et la température en amont du front de flamme (donc dans la zone encore blanche) deviennent tellement élevées que l’essence s’auto-enflamme.

Ce n’est pas bon du tout car cette auto-inflammation peut provoquer de très fortes ondes de pression dans la chambre de combustion et peut jusqu’à entraîner la destruction du moteur si le cliquetis a lieu pendant longtemps.

Si on a bien tout compris, le cliquetis apparaît si l’essence a le temps de s’auto-inflammer avant que le front de flamme parcourt entièrement le mélange.

Pour lutter contre le cliquetis, plusieurs solutions donc : soit essayer de rentre le front de flamme le plus rapide possible, soit essayer de retarder au maximum le temps avant lequel l’essence va s’auto-inflammer (c’est ce qu’on appelle le délai d’auto-inflammation).

Les caractéristiques du carburant peuvent jouer un rôle dans l’évolution du délai d’auto-inflammation.

Comment calcule-t-on l’indice d’octane ?

Pour déterminer l’indice d’octane d’un carburant, on utilise une méthode qui peut sembler archaïque. En effet, à l’aide d’un moteur d’essai (appelé CFR pour Cooperative Fuel Research), on vient comparer sa capacité de résistance au cliquetis à celle d’un mélange de deux hydrocarbures de référence :

– le n-heptane dont l’indice d’octane est 0 (il s’auto-inflamme donc très facilement)

– l’isooctane dont l’indice d’octane est 100 (il s’auto-inflamme difficilement)

En gros,

– le SP95 a la capacité de résistance au cliquetis d’un mélange de 95 % (en volume) d’isooctane et de 5% de n-heptane.

– le SP98 a la capacité de résistance au cliquetis d’un mélange de 98 % (en volume) d’isooctane et de 2% de n-heptane.

Le cliquetis dans « la vie de tous les jours »

Vous l’avez sans doute compris, mais le cliquetis a lieu dans des conditions particulières. En généralisant, on peut dire que le cliquetis a principalement lieu pour les faibles régimes moteurs et les fortes charges (pied au plancher). Lors de la mise au point de la cartographie d’une voiture, on peut jouer sur l’avance à l’allumage, c’est à dire le moment auquel on vient activer la bougie d’allumage pour initier la combustion.

Si l’on regarde le graphique ci-dessous à droite, on a l’évolution de la pression cylindre en fonction de l’angle vilebrequin avec plusieurs avance.

Avec une avance de 15 (on dirait plutôt -15 car il s’agit d’un retard), on voit que le pic de pression a lieu longtemps après le point mort haut. On se doute bien que ce n’est pas le réglage optimal car le travail (intégrale de la courbe de pression en fonction de l’angle vilebrequin) n’est pas maximal.

Avec une avance de 5 (-5 sur le graphique), la pression et la température augmentent dans la chambre. Si l’on allume encore plus tôt, on risque de se retrouver dans des conditions « cliquetantes ».

C’est le cas avec une avance de  25 (-25 sur le graphique). Ici, une partie du carburant s’est auto-inflammé… Résultat : un pic de pression énorme et un gros risque pour le moteur si cette situation se reproduit souvent.

Pour revenir à nos moutons, lors de la mise au point de la voiture, on vient régler cette avance à l’allumage pour ne pas se retrouver dans un fonctionnement avec du cliquetis. Un système de détection de cliquetis équipe cependant les moteurs et permet de décaler automatiquement cette avance à l’allumage si il a lieu malgré tout.

Ce réglage est une véritable contrainte dans la mise au point du moteur puisqu’elle empêche d’exploiter au maximum le moteur et d’en tirer toutes ses performances.

L’indice d’octane et l’avance à l’allumage.

Vous l’avez bien compris : plus un carburant est résistant au cliquetis, plus on pourra se rapprocher de l’avance à l’allumage optimale. En parlant d’indice d’octane : plus l’indice d’octane est élevé, plus on pourra se rapprocher de l’avance à l’allumage optimale.

En voiture…

– Il ne faut pas oublier que l’indice d’octane minimal en France est 95 et que toute voiture vendue en France doit pouvoir être utilisée avec du SP95. Cependant, certaines voitures (sportives la plupart du temps) sont mises au point en utilisant du SP98. Si vous avez cette indication dans, vous ne pourrez accéder aux performances maximales de votre véhicule qu’en utilisant du SP98.

– Vais-je consommer moins avec du SP98 ? A première vue, non ! En effet, la quantité d’énergie contenue dans un litre de SP98 suit les mêmes normes que celles du SP95. On dégagera donc autant d’énergie en brûlant un litre de SP95 et un litre de SP98…

Attention donc à ce qu’on peut lire et entendre…

Toutefois, avec des vieux véhicules dont les chambres de combustion sont encrassées (par exemple), on peut se retrouver dans des cas où le moteur « cliquete facilement ». L’avance à l’allumage est souvent dégradée par le capteur de cliquetis et dès que l’on « tape un peu dedans », on se retrouve à une avance pas optimale, et en plus de dégrader les performances, on augmente la consommation.

Même remarque si vous roulez dans des conditions « extrêmes » (fortes chaleurs par exemple,…). Il est alors possible de se retrouver dans des conditions thermodynamiques en dehors des conditions normales d’utilisation et que l’on ait tendance à cliqueter. Ici, l’utilisation du SP98 pourra être justifiée.. Mais ce n’est que des cas rares.

En conclusion, le SP98 n’a d’intérêt que si votre voiture a été mise au point avec du SP98 et que vous souhaitez exploiter tout son couple et toute sa puissance 😉

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