HISTOMOBILE

Marque :



ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

M’enregistrer - Se connecter

;



Page  25 / 27


Page 26 / 27 : 

Nombre de cylindres et équilibrage



par François Dovat

Une machine mal équilibrée vibre et transmet ses vibrations à l'ensemble de la structure dans laquelle elle est intégrée. On peut, dans une certaine mesure, éviter la transmission de ces vibrations en montant le moteur sur des supports plus souples, mais il est de loin préférable de limiter les vibrations à la source.


Outre que l'équilibrage des forces d'inertie dues aux masses alternatives n'est possible que selon le nombre et la disposition des cylindres, un moteur alternatif ne peut pas être parfaitement équilibré en raison des inévitables variations cycliques du couple qui sont dues aux combustions successives et intermittentes. Un monocylindre 4-temps ne produit qu'une impulsion motrice tous les deux tours, soit tous les 720° de rotation du vilebrequin, et il nécessite en conséquence un lourd volant pour stocker et restituer cycliquement l'énergie cinétique. Un 4 cylindres 4-temps donne deux courses motrice par tour (720°/4 = 180°). Un V8 distribue 4 impulsions par tour, soit tous les 90° de vilebrequin (720°/8 = 90°).


En pratique, un moteur est équilibré au mieux en sélectionnant le nombre approprié de cylindres, leur disposition et celle de leurs manivelles (nommées "manetons") ainsi qu'en disposant des contrepoids sur le vilebrequin.


Pour les masses en rotation, on distingue l'équilibrage statique de l'équilibrage dynamique. Le vilebrequin est équilibré statiquement lorsqu'il ne tend pas, au repos, à prendre une position angulaire particulière sur son axe, c'est-à-dire lorsque son centre de gravité se trouve sur son axe de rotation. Cette condition n'est pas suffisante pour un équilibrage dynamique, car la force centrifuge peut s'exercer de façon dissymétrique au long de l'axe de rotation et produire un couple d'inertie perpendiculaire à la ligne d'arbre.

Par exemple, sur un monocylindre, la force centrifuge créée par la masse excentrique de la manivelle et de la tête de bielle peut être équilibrée statiquement et dynamiquement par deux contrepoids diamétralement opposés à la manivelle et situés latéralement de part et d'autre de l'axe du cylindre. Un unique contrepoids permettrait l'équilibrage statique, mais pas dynamique car les forces n'étant pas situées sur le même plan longitudinal il en résulterait alors un couple tendant à faire osciller le moteur.

image : Vilebrequin d'un 4 cylindres en ligne (GM), 5 tourillons et 4 manetons


Un vilebrequin de moteur multicylindres (4 et 6 cylindres en ligne, par exemple) qui présente un plan de symétrie médian perpendiculaire à son axe de rotation est équilibré statiquement et dynamiquement sans contrepoids car les couples dus à la force centrifuge se déchargent et s'annulent dans ledit vilebrequin. On lui ajoute généralement tout de même des contrepoids afin de diminuer les moments de flexion au long de son axe.

image : Vilebrequin d'un 5 cylindres en ligne (GM), 6 tourillons et 5 manetons


Les vilebrequins de moteurs 3 et 5 cylindres en ligne ainsi que de V6 à 60° et 90° ne peuvent pas être équilibrés dynamiquement et leur rotation crée donc des couples longitudinaux libres qui génèrent des oscillations du moteur.

image : Vilebrequin d'un V6 à 90° (GM), 4 tourillons et 6 manetons


Afin de répartir également l'intervalle angulaire entre les combustions, l'angle entre les manetons d'un 6 cylindres 4-temps doit être de 720°/6 = 120°. On peut disposer deux bielles par maneton d'un moteur en V si l'angle entre ses deux rangées de cylindres est égal à l'angle entre les manetons. Un V6 devrait donc présenter deux rangs de 3 cylindres en V à 120° pour satisfaire à la condition d'intervalles égaux entre ses combustions avec deux bielles par maneton.

Or, pour des raisons d'encombrement, et parfois de production sur les mêmes chaînes et machines-outils que des V8, les V6 ont un angle de 90° ou de 60° entre leurs rangs de cylindres. Certains, à 90° tels les premiers PRV et Buick V6, ont tout de même été produits avec deux bielles sur le même maneton, si bien que l'intervalle entre leurs combustions successives était irrégulier, en séquence de 90°-150°-90°-150°-90°-150°, ce qui, en s'en doute, est loin d'être idéal.

image : V6 à 90° Peugeot-Renault-Volvo (PRV), vilebrequin à 4 tourillons et 3 manetons


Les V8 sont tous à 90° (1), ce qui permet de disposer deux bielles sur un maneton commun. Il en va de même pour les V10 à 72° et les V12 à 60°.

image : Vilebrequin d'un V8 GM Northstar, 5 tourillons et 4 manetons


(1) : A l'exception du Mercedes 400 CDI et du TVR AJP8 de la Cerbera qui ont un angle de 75° entre leurs rangées de cylindres.

(© François Dovat)
#155

Page 27 / 27


Sommaire

Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


Join us on