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Kevin Cameron écrit sur les motos depuis près de 50 ans, d’abord pour Cycle magazine et, depuis 1992, pour Cycle World. (Robert Martin/)
La GSX-R1000 de Suzuki est abandonnée sur les marchés japonais et européen, et à l’avenir, d’autres motos sportives pourraient être produites uniquement pour une utilisation sur piste. Qu’est-ce qui motive de tels changements ?
Les normes d’émission Euro 5 réduisent la limite pour les hydrocarbures non brûlés (UHC) dans les gaz d’échappement de 0,17 gramme par kilomètre à 0,10, le monoxyde de carbone de 1,14 g/km à 1,0 et les oxydes d’azote (NOx) de 0,09 g/km à 0,06.
Les hydrocarbures non brûlés pénètrent dans le flux d’échappement d’un moteur de moto de différentes manières :
- La course de compression pousse de petits volumes de mélange air-carburant dans le segment de piston et les volumes des crevasses du joint de culasse, d’où ils émergent plus tard pour rejoindre le flux d’échappement en tant qu’UHC.
- Une partie du carburant est absorbée dans le film d’huile de la paroi du cylindre ou les dépôts de la chambre de combustion et s’évapore plus tard.
- Beaucoup proposent que la combustion soit éteinte à proximité de surfaces métalliques plus froides.
- Court-circuit du mélange air-carburant frais de l’admission à l’échappement pendant la période de chevauchement des soupapes.
- Mauvais contrôle de l’huile par les segments de piston et les joints de guide de soupape.
- Combustion incomplète dans les zones de mélange riche ou pauvre à combustion plus lente.
- Raté d’allumage réel.
- Évaporation du carburant du réservoir de carburant.
Parmi les éléments ci-dessus, 1 et 2 sont les plus importants, tandis que 5, 6, 7 et 8 sont soit déjà minimisés par les technologies existantes, soit liés à la maintenance du moteur. Le n ° 3 reste à prouver, tandis que le 4 dépend de la durée de la période de chevauchement des soupapes (les moteurs de course ou de sport à haute puissance ont tendance à utiliser des périodes de chevauchement plus longues).
Volumes des segments de piston et des joints de culasse
Pour trouver la longueur totale scellée par des segments de piston ou un joint de culasse, nous prenons la circonférence d’un cylindre (la distance autour de lui—𝜋 [3.1416] fois l’alésage du cylindre) multiplié par le nombre de cylindres.
Pour obtenir une mesure spécifique en termes de longueur scellée par unité de cylindrée, nous pouvons ensuite diviser ce nombre par la cylindrée du moteur en litres.
Le dernier GSX-R1000 a des alésages de cylindre de 76 mm. Puisque 𝜋 est d’environ 3,14, la longueur scellée pour un cylindre est de 76 x 3,14 = 238,8 mm, et le total pour quatre cylindres est de 4 x 238,8 = 955 mm.
Étant donné que la cylindrée du moteur de la Suzuki est de 999,8 cm3, notre longueur scellée par litre pour ce moteur est d’environ 955 mm, soit environ 37 pouces.
Maintenant, jetons un coup d’œil à un moteur conçu pour répondre à l’Euro 5 de la même société : le bicylindre parallèle 776 récemment lancé par Suzuki. L’alésage et la course sont de 84 x 70 mm, avec la circonférence d’un cylindre de 84 x 𝜋 = 264 mm. Pour l’ensemble du moteur, le chiffre est le double, soit 528 mm. Pour convertir ce nombre en longueur de joint par litre, nous divisons par 0,776 (la cylindrée du moteur en fraction de litre) et obtenons 680 mm.
Ce nombre n’est que de 71 % supérieur à la longueur de joint par litre de la GSX-R1000, ce qui donne aux développeurs de moteurs plus modernes une longueur d’avance dans le contrôle des émissions UHC. Moins la longueur totale du volume du segment de piston et du joint de culasse est faible, moins l’UHC peut se cacher de la combustion là-bas, pour n’émerger que plus tard dans le cycle pour s’écouler avec l’échappement.
La variable vraiment forte ici est le nombre de cylindres. Passer de quatre cylindres à deux réduit considérablement la longueur scellée. Le passage de la conception à gros alésage / course courte du GSX-R1000 à l’alésage / course moins extrême du 776 réduit également la longueur scellée, mais dans une moindre mesure.
Réduire le nombre de cylindres
Pour mieux comprendre à quel point la réduction du nombre de cylindres est efficace pour réduire la longueur scellée par litre, imaginons convertir la dernière GSX-R1000 quatre en une jumelle ayant le même rapport alésage/course. Le moteur actuel a un rapport alésage/course de 76/55,1 = 1,38. Un bicylindre de 1 000 cm3 avec le même rapport aurait un alésage et une course de 95,8 x 69 mm, ce qui nous donnerait une longueur de bague et de joint de 95,8 x 𝜋 x (nombre de cylindres) = 602 mm, une réduction substantielle par rapport aux 955 mm du quatre cylindres .
Mais le résultat – un jumeau avec une course beaucoup plus longue – n’aurait jamais été fiable au régime requis pour donner de la puissance au GSX-R1000.
Respect de la limite Euro 5 UHC
Pour augmenter la puissance de la GSX-R1000 ces dernières années et lui permettre d’atteindre des régimes plus élevés sans soumettre ses pistons à des niveaux d’accélération dommageables, Suzuki a dû adopter l’approche inverse. La course du moteur a été raccourcie et son alésage agrandi plus d’une fois. Il y a vingt ans, l’alésage et la course de la moto étaient de 73 x 59 mm, puis il y a 10 ans, ils ont été remplacés par 74,5 x 57,3 mm. BMW, en cherchant à faire de son moteur quatre cylindres S 1000 RR le roi de la colline, est allé encore plus loin – à 80 x 49,2 mm. En termes de longueur scellée par litre, la BMW est à 80 x 𝜋 x (nombre de cylindres) = 1 005 mm par litre de cylindrée.
Pourquoi ne pas simplement faire de la R&D pour que le GSX-R1000 soit conforme à la norme Euro 5 ?
Comment un constructeur décide-t-il d’investir ou non dans la R&D nécessaire au développement d’un modèle donné pour respecter les émissions Euro 5 ? Il s’agit d’un simple calcul coût/bénéfice.
Si les grosses motos sportives se vendaient encore en grand nombre, les revenus de leur vente continue pourraient payer la facture de R&D. Mais la baisse actuelle des ventes de motos sportives puissantes rend très peu probable que les dollars de R&D dépensés pour faire en sorte que la GSX-R1000 soit conforme à l’Euro 5 génèrent un profit.
Mieux vaut abandonner le modèle et investir la R&D dans de nouveaux designs qui ont de meilleures perspectives de vente. Ces nouvelles conceptions peuvent être conçues pour répondre plus facilement à la norme Euro 5 et à moindre coût. Conceptions telles que celles avec moins de cylindres, des alésages plus petits et des courses plus longues.
Euro 5 et chevauchement des soupapes
La perte de mélange air-carburant frais pendant le chevauchement des soupapes a été un autre contributeur majeur aux émissions UHC dans les moteurs hautes performances. Le chevauchement des soupapes a été utile pour améliorer les performances, fournissant une «fenêtre» à travers laquelle une onde de basse pression dans le tuyau d’échappement, retournant au cylindre pendant cette période, peut aspirer les gaz d’échappement restant au-dessus du piston lorsqu’il est proche du PMH, et peut ensuite tirer dans le cylindre une charge fraîche à travers les soupapes d’admission qui viennent de s’ouvrir.
En effet, un long chevauchement peut permettre à une action d’onde d’échappement réglée de démarrer la course d’admission avant même que le piston n’ait commencé à descendre. L’inconvénient: plus les soupapes d’admission et d’échappement sont ouvertes longtemps, plus le temps pendant lequel la charge fraîche entrant dans le cylindre par les soupapes d’admission peut être perdue par les soupapes d’échappement qui viennent de se fermer est long. Un chevauchement plus court signifie moins d’émissions.
Autres façons d’atteindre des performances élevées
Si tout cela ressemble à la main lourde de Big Brother qui frappe fort sur notre plaisir à deux roues, permettez-moi de suggérer que de nouvelles façons d’offrir des performances utiles se traduisent par au moins autant de plaisir qu’auparavant, avec un sens accru de contrôle et Sécurité. Obligés de trouver d’autres moyens d’améliorer les performances causées par un chevauchement plus court des soupapes, les ingénieurs compensent maintenant la perte en soulevant les soupapes d’admission plus rapidement et plus haut. Les moteurs résultants ont des courbes de couple plus plates et plus larges que les conceptions à long chevauchement. Un autre avantage : ces moteurs sont plus faciles à conduire.
La puissance brute des moteurs de motos sportives de l’époque précédente avait un coût en termes de poids : ces motos d’un litre étaient de véritables centrales électriques sur roues qui effrayaient franchement nombre de leurs pilotes. La manière dont ces moteurs produisaient leur puissance – principalement à haut régime – les rendait plus exigeants à conduire, nécessitant une attention constante au tachymètre pour que le moteur continue de chanter dans sa meilleure plage.
Un poids plus faible et une puissance plus large rendent les vélos de conception plus récente plus faciles à conduire, avec moins d’attention portée à la surveillance du tachymètre. Le châssis et la suspension bénéficient en outre des dernières technologies, offrant une réactivité accrue. Les aides électroniques à la conduite ont maintenant mûri, de sorte que leurs effets sont moins intrusifs. L’essentiel est qu’il est devenu plus facile d’obtenir les performances que nous attendons de ce nouveau type de vélo, car nous pouvons en utiliser davantage en toute sécurité.
Je fais partie de ceux qui aimaient le chant aigu des moteurs quatre cylindres à haut régime. Je célèbre également la capacité de notre industrie à fournir ce que nous voulons en termes de performances tout en respectant les normes d’émissions de gaz d’échappement rendues nécessaires par la population mondiale actuelle de huit milliards de personnes.
Bibliographie :
Programmation Perl/Version imprimable.,A voir .
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