Le moteur de Sportbike du futur : D'autres options de Valvetrain

Après mon article il y a quelques jours « le moteur de Sportbike du futur : La conception d'arbre à cames », quelques lecteurs emailed me demandant si j'avais oublié quelques autres systèmes valvetrain-connexes intéressants actuellement étant employés ou développés. Naturellement je n'avais pas oublié n'importe quoi, j'ai simplement estimé que ces autres systèmes étaient assez compliqués pour justifier leur propre article.

Commençons par des ressorts de valve pneumatique. Beaucoup de personnes, ayant entendu que les voitures de la formule 1 emploient « la mise en action de valve pneumatique » (pas une description précise, d'ailleurs), peuvent penser que les valves sur les voitures F1 sont ouvertes et fermées par pression atmosphérique (d'une manière pneumatique). En fait, ces moteurs utilisent toujours les arbres à cames traditionnels, la seule différence étant que les valves sont fermées d'une manière pneumatique plutôt que par pression de ressort.

Dans n'importe quel moteur à quatre temps, les valves doivent être ouvertes poussé pour la durée exigée, et alors poussé fermé avant qu'elles s'obtiennent cassés par le piston se levant. L'ouverture est habituellement accomplie par pression sur le dessus de la valve du lobe d'arbre à cames (ou d'un culbuteur actionné par le lobe d'arbre à cames), alors que la fermeture a été traditionnellement accomplie par un ressort (ou parfois une paire des ressorts, d'un petit un intérieur plus grand), poussant vers le haut sur un « arrêtoir » qui est coupé jusqu'au dessus de la valve.

Le système traditionnel de ressort-fermeture a quelques problèmes, qui peuvent être éliminés par les systèmes pneumatiques de fermeture. D'abord, plus le moteur est revved haut, le plus dur et plus rapidement le lobe de came « claque » de valve la signification vers le bas - que de plus hauts moteurs de T/MN ont besoin de des ressorts plus raides pour s'assurer que la valve est obligatoire de nouveau à la position fermée également rapidement. Des ressorts plus raides créent plus de drague sur le moteur, car la pression de ressort résiste contre la tentative du lobe de came de forcer la valve ouverte. Au T/MN VRAIMENT élevé, même un ressort très raide peut ne pouvoir pas fermer la valve assez rapidement, menant à la valve au contact de piston, on rapporte que sûrement qui est extrêmement malsain pour n'importe quel moteur.

Un autre problème est que les ressorts portent dehors. Avec le temps, un ressort étant comprimé et les milliers libérés de périodes par minute perdront graduellement sa tension et ainsi sa capacité de fermer la valve rapidement. Encore, le résultat sera contact de valve-piston.

Les systèmes de fermeture de valve pneumatique remplacent simplement le ressort avec un cylindre très petit contenant le gaz comprimé (typiquement azote, car il est moins thermo-sensible que l'oxygène), qui est maintenu à une pression de autour de 100psi. Ce cylindre pousse le support de valve dans les mêmes moyens qu'un ressort conventionnel, mais sans certains des inconvénients des ressorts de valve traditionnels. Le système n'est pas particulièrement de pointe, et a été en service dans F1 depuis le milieu des années 80.

Comment utile les valves pneumatiques seraient-elles sur une moto ? Pas très. Tout d'abord, même les systèmes fortement développés utilisés dans F1 ont une certaine quantité de fuite de gaz de chaque cylindre, et chaque voiture doit porter ainsi un réservoir de l'azote pressurisé qui remplit constamment les cylindres. Si on manque d'azote, le cylindre arrête la fermeture la valve - vous savez ce qui se produit alors. La condition de porter un réservoir externe, et les conséquences il disparaît vide, rendent ce type du système plus utile sur des véhicules de course que des machines de rue - et de toute façon il serait difficile de trouver l'espace pour cacher un grand réservoir sur les sportbikes minuscules d'aujourd'hui (il ajouterait également le poids inutile).

La fermeture de valve pneumatique ne ferait pas beaucoup pour des vélos, quoi qu'il en soit. L'utilisation de voitures de la raison F1 elle est de permettre un T/MN plus élevé, qui dans un moteur de course traduit habituellement à plus de puissance maximale. Cependant, car j'ai discuté dans l'article « de conception d'arbre à cames », la production de plus de puissance à un T/MN plus élevé exige un arbre à cames optimisé pour exécuter à ces T/MN, qui signifie des différences dans le bas et puissance et couple de mi-portée. Ainsi les sportbikes destinés à l'utilisation de rue réaliseraient peu par le changement à la fermeture de valve pneumatique, même si les ingénieurs trouvaient une manière efficace de l'appliquer aux motos.

Une technologie plus intéressante est celle de la mise en action hydraulique de valve. Plusieurs compagnies ont développé les systèmes « sans cames » vrais, dans lesquels chaque valve est ouverte et fermée par un vérin hydraulique entièrement commandé par l'ECU. Ces systèmes ont été employés aux revs aussi hauts que 15.000 t/mn, et au moyen continu à l'avance que 20.000 t/mn pourraient être possibles bientôt.

La mise en action entièrement commandée par ordinateur de valve apporterait une foule d'avantages à n'importe quel moteur, car il signifierait qu'une variété pratiquement infinie de « profils » pourrait être employée, chacun optimisé pour les conditions spécifiques (T/MN, charge, etc.). L'ascenseur de valve, la durée, et la vitesse d'ouverture/fermeture ont pu être changés jusqu'à un degré pratiquement illimité.

Pourquoi est-ce que ceci a été déjà appliqué aux motos (et aux voitures) ? La raison du numéro un est coûtée. Étant une technologie relativement nouvelle, les composants sont toujours naturellement assez chers. En outre, la programmation de l'ECU pour profiter pleinement des options disponibles (autant que changeant l'ascenseur, la durée, etc.) exigerait un montant incroyable d'heure et d'argent d'être dépensé dans la recherche et le développement - fondamentalement, le fabricant devrait examiner des milliers, ou même des millions, de profils « virtuels » de came, sous des milliers de combinaisons diverses des conditions (T/MN et charge). Le contrôle de ce système exigerait également un ECU avec la puissance de calcul loin au delà de cela de n'importe quoi actuellement trouvé dans une moto de production.

Des autres arrises de problème quand on considère la source d'énergie pour ce système - une pompe hydraulique. La pompe devrait être conduite par le vilebrequin (puissance sapping), et s'il échouait, les conséquences pourraient être désastreuses. Il encore ajouterait le poids et prendrait l'espace, les deux produits valables sur un sportbike moderne.

En dépit de tous ces inconvénients, il est probable nous verra par la suite la mise en action hydraulique de valve sur une moto de production - juste pas pendant 5 ou 10 années. Une fois certains des pièges potentiels sont machinés dehors, il est probable que les fabricants examinent ces systèmes tous les deux dans le laboratoire, et sur la voie (probablement dans MotoGP), avant de les apporter à la production.