Trop manger ou l'art de l'inflation

1000 et 1 façon de le souffler dans les bronches

Avant la Seconde Guerre mondiale, trop manger faisait des merveilles sur les motos. Il s'est beaucoup développé grâce à l'industrie aéronautique, car les moteurs d'avion ont perdu une puissance énorme au fur et à mesure qu'ils montaient. Terrible handicap en combat aérien ! L'aviation, l'armement et la fabrication de motos sont étroitement liés (par exemple, BSA signifie Birmingham Small Arms !), la moto a pu bénéficier du transfert de technologie. Pensez qu'en 1939 les appartements du compresseur de la BMW 500 ont développé un petit changement de 80 ch. jusqu'à 8000 tr/min et atteint 225 km/h !

Nous étions donc sur la bonne voie, mais entre les fameux carénages « poubelles » très aérodynamiques et les moteurs suralimentés, les motos atteignaient des vitesses vertigineuses et surtout très dangereuses. Il faut replacer cela dans le contexte de l'époque, avec des pneus ainsi que des freins qui étaient largement éclipsés et des infrastructures qui ne l'étaient pas. Face à de nombreux décès, les règles ont été modifiées et lors de la création de la Coupe du monde en 1949, la surcharge a été bannie de la compétition. Après cet arrêt, le processus peine à repartir sur la moto. En effet, comment promouvoir des technologies qui augmentent considérablement la productivité sans compter sur la concurrence ? En effet, le positionnement commercial des motos suralimentées est devenu fragile et elles ont quasiment disparu de la gamme de tous les constructeurs pendant longtemps. Cependant, trop manger, c'est bien !

Turbo folie

Dans les années 1980, l'Occident, qui se remet à peine du premier choc pétrolier (1973), a « réduit » assez tôt pour réduire la consommation des moteurs. Dans les voitures, les grosses cylindrées n'ont plus de vent dans les voiles, alors on commence à gonfler les petits moteurs avec un turbocompresseur. La F1 utilise cette technologie au prix d'une équivalence qui durera longtemps : 3 L à aspiration naturelle avec 1,5 L suralimenté. Très vite, la bataille va s'avérer inégale, les petits turbos écrasent littéralement la grande "ambiance". Avec une pression de suralimentation allant jusqu'à 4 bars, la qualification de 1,5 litre atteint 1200 ch. (!) quand 3L est environ deux fois moins. Dans l'euphorie générale, la technologie progresse à pas de géant et suralimente de la F1 à chaque voiture, profitant pleinement de l'image du concurrent. Emporté par la vague, le vélo démarre avec moins de succès. Les 4 voitures japonaises vendues à l'époque n'ont pas eu beaucoup de succès faute de crédibilité. Ils sont brutaux, avec des temps de réponse turbo élevés et des cycles fréquents, car leur conception n'est pas très inspirée. Seul Honda est en train de réviser intellectuellement sa copie, remplaçant son 500 CX turbocompressé par une version plus civilisée du 650. Bref, le turbo va vite rentrer dans sa boite et ne sera pas oublié... Jusqu'à ce que Kawasaki nous apporte le nouveau et le plus impressionnant moto suralimentée, la H2, mais cette fois sans turbo. En effet, il existe mille et une façons de faire exploser un moteur. Regardons de plus près.

Turbocompresseur

Comme son nom l'indique, il est basé sur une combinaison de turbine et de compresseur. Le principe est d'utiliser l'énergie résiduelle des gaz d'échappement pour entraîner la turbine. Monté sur un arbre attaché à un compresseur qu'il entraîne réellement, il pousse les gaz d'admission à travers lui. Plus la consommation de gaz d'échappement est élevée, plus la turbine a de puissance. Ainsi, il y a une faiblesse relative dans les modes très bas. Aujourd'hui, les très petits turbocompresseurs à géométrie variable effacent quasiment ce défaut. Monté sur roulements hydrauliques, le turbo peut tourner à 300 000 tr/min !!!

Plus: Énergie récupérée « gratuite » / bonne consommation

Plus petite: Efficacité modeste à très bas régime. Temps de réponse rapide. Complexité mécanique et zones très chaudes difficiles à contrôler. (Tubo pourrait devenir rouge !). Difficulté à charger un cylindre.

Compresseurs mécaniques

Ici, la turbine est remplacée par un mécanisme sur le moteur, qui entraîne donc lui-même le système d'alimentation forcée. Cela recharge efficacement tous les moteurs, même le petit monocylindre volumétrique. Il existe différents types de compresseurs. Centrifuges, spirales, centrifuges-axiales, à palettes (c'est la solution choisie par Peugeot pour ses 125 scooters) et volumétriques.

Le compresseur pelle (de type racine) est appelé volumétrique. Il est entraîné à une vitesse proche de celle du moteur, voire identique, mais son volume, étant supérieur à celui du moteur, les gaz sont repoussés mécaniquement vers l'admission d'admission. A proprement parler, il n'y a pas de compression interne dans le compresseur, mais parce qu'il travaille plus que la cylindrée du moteur, il y a surcharge et donc augmentation de puissance.

D'autres procédés utilisent des turbines qui tournent à des vitesses très élevées et compriment ainsi les gaz par force centrifuge. Sur la Kawasaki H2, le compresseur aspire les gaz en son centre et les pousse hors de la turbine. C'est la vitesse de rotation très élevée qui crée ce phénomène. Relié au vilebrequin par des pignons épicycloïdaux, il tourne 9,2 fois plus vite, donnant près de 129 000 tr/min lorsque le moteur monte à 14 000 tr/min ! Ainsi, le débit de refoulement n'est pas tout à fait linéaire comme sur un compresseur fractionné, car le rendement volumétrique d'un compresseur centrifuge augmente avec la vitesse, cependant, le rendement mécanique est meilleur.

Plus: Taux de suralimentation constant ou quasi constant, quel que soit le régime alimentaire, donc excellente disponibilité et couple partout. Pas de temps de réponse, pas de zone chaude et pas de capacité rechargeable pour tous les moteurs, même un cylindre.

Moins: la puissance consommée pour comprimer le moteur n'est pas "gratuite", elle provoque donc une consommation excessive et un rendement moindre

Compresseur électrique

C'est une solution actuellement testée dans l'industrie automobile (chez Valeo) : un moteur électrique entraîne le compresseur jusqu'à 70 000 tr/min. L'alimentation électrique peut être fournie par un générateur qui récupère une partie de l'énergie lors de la décélération et du freinage. Le compresseur et son moteur pèsent environ 4 kg.

En savoir plus: Il n'y a pas de connexion mécanique au moteur ou à la zone chaude. La possibilité de contrôler le compresseur à la demande, avec plusieurs temps d'affichage pour moduler le comportement du moteur à la demande. Aucun temps de réponse (environ 350ms, contre presque 2 secondes pour la turbocompression !)

Moins: Pour les puissances électriques mises en jeu (supérieures à 1000 W) il est difficile de développer à 12 V. En effet, un passage de 42 V doit être envisagé pour réduire l'intensité des courants.

Refroidisseur intermédiaire * Kesako ?

* refroidisseur d'air

Comme on le voit avec une pompe à vélo, l'air comprimé se réchauffe. Ceci est mauvais pour le moteur et prend plus de place (expansion). Pour le refroidir, de l'air comprimé passe dans un radiateur (appelé aussi échangeur air/air ou échangeur d'air). Cela soulage le moteur et augmente la pression de charge et/ou le taux de compression au profit du rendement. En raison de leur taille et de leur poids, ainsi que de la pression d'alimentation plus faible, les motos n'ont souvent pas besoin d'échangeur de chaleur. Peugeot en a pourtant adopté un sur son compresseur Satelis.

Autre charge :

Compresseurs à effet d'onde: Utilisés par Ferrari en Formule 1 dans les années 1980, ils sont aujourd'hui quasiment disparus. Cependant, nous avons pu voir au salon de l'automobile de Milan 2016 une entreprise qui a introduit un système de tambour appelé « chargeur de tambour » qui était très différent dans son principe et beaucoup moins efficace que les « trains » Ferrari. Ici aussi, la bouffée de pression d'échappement est utilisée pour charger le moteur. Cette surpression déplace la membrane dont l'autre face est en contact direct avec le circuit d'admission. Le système de soupapes évacue ensuite les gaz admis dans le moteur lorsque le diaphragme réduit le volume d'admission. Une fois la pression relâchée, le ressort ramène le diaphragme dans une position qui aspire réellement les gaz frais à travers le premier jeu de vannes. Très simple et peu coûteux, ce procédé permet d'atteindre 15 à 20 % de puissance, avec peu de réduction de consommation du fait de la plus grande disponibilité du moteur à bas régime.

Charge naturelle : il consiste à peaufiner le moteur (au fur et à mesure que vous accordez l'instrument) et à utiliser la pulsation de l'air d'admission pour améliorer le gonflage. C'est ce que la technique de longueur variable cherche à atteindre sur une large gamme de vitesses. La vitesse de charge peut aller jusqu'à 1,3. C'est-à-dire que les 1000 cm3 fournis offrent une pêche avec un volume de 1300 cm3.

Prise d'air dynamique : Le processus consiste à utiliser la vitesse de la moto pour pousser l'air dans l'admission. Le gain est très modeste : 2% à 200 km/h, 4% à 300 km/h. C'est-à-dire que 1000 cm3 se comporte comme 1040 cm3 à 300... on l'utilise aussi très rarement et pour peu de temps !

Conclusion

Technologie très prometteuse, la surcharge doit encore faire ses preuves sur les motos. Son retour éventuel en Endurance lui ouvre des portes. En effet, à partir de la saison 2017/2018, les 3 cylindres jusqu'à 800 cm3 et 2 cylindres jusqu'à 1000 cmXNUMX et XNUMX cylindres jusqu'à XNUMX sont autorisés dans la catégorie des prototypes à propos de l'émergence de nouveaux modèles de carrossiers.