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)
-
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
DOI (Digital Object Identifier)
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Analyse harmonique du couple moteur instantané
En anglais
4. Notions avancées sur l’acyclisme en multicylindres
Dans cette section, nous abordons des notions plus avancées sur l’acyclisme du moteur multicylindres. Elles pourront, dans un premier temps, être passées par le lecteur novice, mais devront être étudiées par la suite pour avoir une compréhension plus globale de l’acyclisme.
4.1 Facteurs influents sur l’acyclisme
On rappelle que le couple instantané du moteur multicylindres est donné par :
( 20 )
On voit bien au travers de cette formule que le couple instantané du moteur multicylindres dépend de deux paramètres fondamentaux : le nombre de cylindres et les intervalles entre les allumages.
Naturellement, les intervalles entre les allumages dépendent d’autres paramètres, tels que la disposition des cylindres (les architectures peuvent être très variées, comme le montre la figure 14), la forme du vilebrequin, l’ordre d’allumage adopté. Nous détaillons cela dans les paragraphes suivants.
HAUT DE PAGE4.1.1 Numérotation normalisée des cylindres
La numérotation des cylindres se fait de manière tout à fait précise (norme NF ISO 1204). Le moteur est placé selon sa position de montage dans le véhicule. L’observateur regarde le moteur côté accouplement (côté volant d’inertie pour un moteur de voiture, côté hélice pour un moteur d’avion). Les côtés gauche et droit sont donc clairement identifiés.
S’agissant d’un moteur en ligne, on numérote les cylindres de l’avant (côté volant moteur) vers l’arrière. Pour un moteur en V, on définit un demi-plan horizontal passant par l’axe du moteur et situé à gauche de l’observateur. On numérote les rangées de cylindres en faisant tourner le demi-plan dans le sens des aiguilles d’une montre : les rangées sont numérotées dans l’ordre où elles croisent le demi-plan....
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Notions avancées sur l’acyclisme en multicylindres
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).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
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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