Éditorial

23 octobre 2017

D’air et de carter

En effectuant une mise à niveau sur la nouvelle GSX-S750 (lancée comme un modèle 2018), les ingénieurs de Suzuki ont ajouté des trous entres les cylindres, permettant de réduire les pertes par ventilation et réalisant ainsi une impressionnante hausse de puissance, celle-ci passant de 106 à 114 ch.

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Deux-temps ou quatre-temps, on retrouve de l’air dans le carter d’un moteur à explosion. La présence de celui-ci s’avère essentielle au fonctionnement du moteur deux-temps, car l’admission de l’air se fait dans un premier temps par cet élément clé du moteur (avant d’être ensuite poussé vers le cylindre par la hausse de pression générée par la descente du piston). La réalité est cependant tout autre dans le cas d’un moteur à cames. Alors que la présence d’air est une réalité incontournable dans le carter d’un moulin quatre-temps, la gestion de celui-ci est rendue un facteur très important dans la poursuite de performance et d’efficacité des moteurs de motos modernes.

Pertes par ventilation
Le carter d’un moteur à pleine révolution constitue un milieu qu’on pourrait qualifier de dynamique. Parlons de pièces (vilebrequin et bielle, entre autres) en mouvement continuel et rapide, et d’un volume effectif qui évolue constamment en raison de la montée et de la descente ininterrompue du piston. Dans le contexte du moteur quatre-temps, il est évident que l’air qui s’y retrouve a affaire à se déplacer souvent et rapidement. Plus précisément, l’air déplacé par un piston descendant doit traverser le vilebrequin en révolution rapide pour arriver dans l’espace situé en-dessous de celui-ci, puis remonter en traversant de nouveau le vilebrequin pour remplir le vide créé par la montée du piston. Comme nous savons, tout mouvement de matière requiert de l’énergie, et celle-ci peut uniquement provenir du moteur, réalisant des pertes d’efficacité et de puissance au moteur, d’où l’expression pertes par ventilation. Comme on pourrait s’y attendre, les pertes occasionnées par ce phénomène augmentent au fur et à mesure que la vitesse du moteur grimpe, ceci en raison de l’augmentation de la fréquence des déplacements de l’air, ainsi que de la hausse exponentielle de la trainée aérodynamique (liée aux vitesses de l’air et du vilebrequin).

Et alors?
Alors, devrait-on simplement se résigner à cette perte d’efficacité ou existe-t-il des méthodes ou technologies qui nous aideraient à la réduire? La réponse à cette deuxième question est oui, et il existe trois méthodes qui nous permettent de diminuer l’impact négatif des pertes par ventilation, les deux premières étant applicables à tous les moteurs peu importe le nombre de cylindres. La première est de réduire la taille des bras de vilebrequin, de sorte à diminuer la surface de « l’hélice de ventilateur » et ainsi la résistance. De façon semblable, on fait parfois appel à un polissage des bras, toujours afin d’abaisser la résistance à sa rotation.

La deuxième méthode consiste à réduire la quantité d’air dans le carter. Assez simple et logique, direz-vous, après tout moins il y a d’air, moins on a besoin d’énergie pour le déplacer. Le gros bon sens! Pour accomplir cette tâche, soit réduire le volume d’air (et donc la pression), on fait appel à un mécanisme, généralement une pompe, qui sert à évacuer l’air du carter (créant ainsi un vide partiel). Il s’agit d’une technique utilisée dans les moteurs de course d’accélération depuis belle lurette, et plus récemment dans les moteurs de compétition Formule 1 et MotoGP. Plus près de la réalité du commun des mortels, la célèbre Ducati 1199 Panigale lancée en 2012 fut la première moto de série à faire appel à cette technologie, et ce, dans le but de hausser sa puissance et l’aider à mieux concurrencer dans la catégorie des supersportives de grosses cylindrées.

Enfin, dans le cas des moteurs multicylindres, particulièrement lorsqu’un ou plusieurs cylindres sont positionnés de façon adjacente et parallèle, on a adopté la pratique de percer des orifices dans la portion inférieure des côtés des cylindres, ouvrant un conduit entre les cylindres voisins et créant ainsi un chemin plus court et moins résistant pour la circulation de l’air entre les cylindres. La recette demeure la même : moins de résistance équivaut à moins de pertes.