Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’analyse de l’acyclisme pour un moteur multicylindres découle de celle du moteur monocylindre, en tenant compte du nombre de cylindres et des intervalles entre les allumages, lesquels dépendent d’autres paramètres, tels que la disposition des cylindres, la forme du vilebrequin, l’ordre d’allumage adopté. Ces notions sont détaillées dans cet article, de façon générale d’abord, puis en prenant l’exemple du moteur à quatre cylindres en ligne. Les forces, couples et moments liés à la pression des gaz et aux inerties sont explicités, l’idée étant de fournir au lecteur des formules directement exploitables. L’analyse temporelle (ou angulaire) du couple instantané est complétée d’une analyse harmonique, mieux adaptée à l’étude des problèmes de bruit et de vibrations générés par l’acyclisme.
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For multicylinder engines, speed fluctuations analysis is formulated from monocylinder speed fluctuation analysis, taking into account the number of cylinders and time period between cylinder firings. These last two parameters are related to cylinder location, crankshaft pattern and the firing order. These notions are first explained in general terms, then in more details using the example of four-cylinder in-line engine. Forces, torques and moments due to gaz pressure and due to inertia effects are explained, providing to readers ready to use formula. Temporal or angular analysis of the instantaneous torque is completed by harmonic analysis, this approach being more suitable to study noises and vibrations caused by speed fluctuations.
Auteur(s)
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Elian BARON : Ingénieur-docteur - Expert Chaîne Cinématique - Renault Automobiles, Guyancourt, France
-
Jean-Louis LIGIER : Ingénieur-docteur - Professeur de Mécanique - Haute École d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) - Yverdon, Suisse
INTRODUCTION
Dans le cahier des charges d’un moteur, les aspects « bruits et vibrations » revêtent aujourd’hui une importance aussi grande que la performance ou la consommation. C’est la raison pour laquelle l’étude des variations du couple instantané délivré par le moteur dans différentes conditions de fonctionnement (l’« acyclisme ») est fondamentale, non seulement pour quantifier le phénomène, mais aussi pour trouver les solutions palliatives les plus efficaces.
L’analyse détaillée du moteur monocylindre a été faite dans le précédent article [BM 2 588]. Un moteur multicylindres est par définition une association plus ou moins complexe de moteurs monocylindre. L’acyclisme d’un moteur multicylindres se définit donc à partir de l’acyclisme du moteur monocylindre. Il faut pour cela prendre en compte de façon rigoureuse les paramètres qui permettent de passer de l’un à l’autre, en particulier le nombre de cylindres et des intervalles de temps entre les allumages. Les choses ne s’arrêtent cependant pas là car ces derniers dépendent eux-mêmes d’autres facteurs, tels que la disposition des cylindres, la forme du vilebrequin, ou bien encore l’ordre d’allumage adopté.
L’acyclisme est ici abordé de façon générale pour le moteur multicylindres, selon une démarche rigoureuse pour aboutir à des formules robustes utiles pour déterminer des ordres de grandeurs indispensables pour l’ingénieur d’études ou d’essais. L’accent est mis ensuite sur le moteur à 4 cylindres en ligne, qui reste le plus utilisé dans le monde de l’automobile. L’ensemble des aspects attenants au phénomène d’acyclisme appliqué au moteur multicylindres en général et aux quatre cylindres en particulier est formulé de façon précise et progressive.
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KEYWORDS
crankshaft | instantaneous angular speed variations | dynamic analysis of engine | multi-cylinder engine
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Présentation
Conclusion
En anglais
6. Comportement dynamique du vilebrequin
Nous avons jusqu’à présent étudié l’acyclisme du moteur « à la source », c’est-à-dire en tant que variations cycliques du couple instantané. Bien entendu, l’acyclisme « perçu » au niveau du vilebrequin est fonction de l’inertie rotative totale de l’attelage mobile (vilebrequin + volant + embrayage). Plus que les variations de couple, c’est cet acyclisme résultant auquel on va s’intéresser, que l’on parle en déplacement angulaire, en vitesse angulaire, ou bien encore en accélération angulaire, car ce sont ces grandeurs que le bureau d’études va « manipuler » pour optimiser l’inertie du volant par exemple, et que le service essais va pouvoir mesurer.
6.1 Choix des grandeurs pertinentes
D’une façon schématique, le choix de l’étude du déplacement angulaire, de la vitesse angulaire ou de l’accélération angulaire se fait selon les phénomènes physiques auxquels on s’intéresse :
-
le déplacement angulaire est utilisé pour dimensionner les systèmes filtrants pouvant avoir des débattements angulaires limités, par exemple des préamortisseurs de frictions d’embrayages. On s’en sert aussi pour calculer les contraintes et déformations subies par une pièce sollicitée par l’acyclisme ;
-
la vitesse angulaire est prise en compte dans le calcul du régime instantané, lequel doit être situé en dehors des zones critiques par rapport à des résonances particulières de la chaîne cinématique (par exemple, le régime instantané du moteur lors de la mise en route d’un accessoire va chuter et peut exciter un double-volant amortisseur (DVA) sur le H0,5). La vitesse angulaire peut aussi être intégrée à des calculs d’amortissement ;
-
l’accélération angulaire est la quantification de l’acyclisme la mieux corrélée avec les phénomènes de bruit. Par exemple, un niveau de bruit de graillonnement mesuré près d’une boîte de vitesses est bien corrélé avec un niveau d’accélération angulaire mesuré sur l’arbre primaire.
Pour se livrer à l’analyse dynamique du vilebrequin (supposé tourner à un régime ω constant), on peut considérer en première approche que le vilebrequin est lié à...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LIGIER (J.-L.), BARON (E.) - Acyclisme et vibrations. - 2 volumes, 875 pages, Technip (2002).
-
(2) - BOSCH (R.) - Mémento de technologie automobile. - 2e édition (2000).
-
(3) - SWOBODA (B.) - Mécanique des moteurs alternatifs. - Technip (1984).
-
(4) - IDEL'CIK - Mémento des pertes de charges. - Eyrolles (1986).
-
(5) - BOREL (M.) - Les phénomènes d'ondes dans les moteurs. - Technip (2000).
-
(6) - BIGRET (R.), FÉRON (J.-L.) - Diagnostic – maintenance – disponibilité des machines tournantes. - Masson (1995).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Moteurs alternatifs à combustion interne, Désignation du sens de rotation et des cylindres et des soupapes dans les culasses, et définition des moteurs en ligne à droite et à gauche et des emplacements sur un moteur. - NF ISO 1204 - oct. 1999
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