Angle idéal moteurs en V

[Invité]

Hello,
J'ai lu à plusieurs reprises que l'angle idéal formé par les deux bancs de cylindres d'un moteur V6 était de 60°, alors qu'il était de 90° pour un V8, sans jamais que cela me soit expliqué... :-(
Quelqu'un peut-il m'expliquer ?
Merci d'avance
Youpimat

ps : question subsidiaire : et pour un V12 ?

[Invité]

Hello,
Je pense que c'est sous entendu pour obtenir des intervalles d'allumage identiques ...
V6-60° --> intervalles 120° . Le vilebrequin ressemble à celui d'une Porsche 911. L'avantage du Flat-6 (V6-180°) sera d'offrir en plus un équilibrage dynamique parfait.
V8-90° --> intervalles 90° avec un vilebrequin en croix.
V12 --> Un V12 = 2 x 6 en ligne --> les angles de V qui permettent des intervalles identiques seront 60°, 120° et 180° parce que les manetons du vilebrequin sont calés avec 120°.

[Emerson]

Il existe aussi, p.e. pour les F1 une contrainte de place p.e. Renault a utilisé un V10 à 72° mais aussi a fait une tentative à 67° de façon a dégager la partie ar. Le V10 de la Gallardo présente une ouverture de 90° mais les manetons sont décalés de façons a correspondre a une ouverture de 72°

[GSX-R]

Salut,

Sujet intéressant déjà entamé sur http://forums.motorlegend.com/ubb/ul...ic/4/1697.html

Pour répondre, la question la plus simple concerne les V12. On accouple 2 bancs de 6 cylindres en ligne (chacun déjà équilibrés par nature) qui pètent chacun 3 fois par tour donc on quadrille les angles 0, 120° et 240°. Si on rajoute un banc on va combler les "trous" de 60°, 180° et 300°. Donc si on veut conserver les mêmes mannetons que le banc précédent, on décale le banc de 60° et le tour est joué. Choisir un angle différent est toujours possible mais déséquilibre le rythme des temps moteurs ou complexifie le villebrequin.


Passons au V8. 2 solutions de bases.

-première possibilité, soit on raisonne comme pour le V12 précédent. On a cette fois un banc de 4 cylindres qui pète 2 fois par tour. On arrose donc les angles 0 et 180°. Avec le second banc de 4 cylindres, on va combler les angles 90° et 270°. On décale donc le bande 90°C et on conserve une fois de plus les mêmes mannetons. Ce V8 n'est pas parfaitement équilibré (tout comme les 4 cylindres, mais l'ensemble est globalement un peu mieux équilibré). On appelle cela un V8 flatplane (villebrequin assimilé à plat cf schémas) et équipe notamment les Ferrari.

-Seconde possibilité. Un bicylindre en V à 90° est admis comme équilibré au niveau de ses forces d'inertie du 1er degré (on pourrait assimiler cela à des vibrations rectilignes) lorsque l'on met un contre poids opposé à l'embiellage commun(cf V2 ducati ou guzzi).

En associant 4 V2 avec contre poids et en décalant les embiellages de 90° on couvre tous les angles 2 fois et on équilibre par la même occasion aussi les forces et couples d'inerties inhérents à chaque V2.

Ce type de V8 est de type crossplane avec un villebrequin ressemblant à celui d'un 4 cylindres en ligne 2 temps (mais avec des mannetons plus large évidemment). On a tendance à appeller cela un V8 Américain.

Choisir un autre angle que les 90° pour le V8 est toujours possible mais avec les même conséquences néfastes que celles évoquées pour un angle différent de 60° pour le V12.


Passons maintenant au V6. Aucun V6 n'est parfaitement équilibré. C'est une bestiole assez sauvage qui aime pas trop être attachée et qui se débat sans cesse. D'où, peut-être, ce bruit particulier qui ne ressemble pas vraiment à un L6 ou F6.

Contrairement à ce qui se dit, il n'y a pas d'angle réellement "magique" pour un V6. L'angle est ici histoire de compromis. Mais selon l'angle choisi cela vibrera quand même plus ou moins et il y a des valeurs plus intéressantes que d'autres, notamment selon la longueur des bielles.

Les valeurs "remarquables" :

1) 90° lorsque l'on utilise des mannetons communs et des contre-poids, comme celle de l'ancien V6 PRV (on pourrait aussi citer les V4 qui profitent des même caractéristiques). Les forces d'inerties sont maitrisées, les couples d'inertie sont "faibles" et restreint au second ordre mais les temps moteurs sont atypiques. Par exemple on a 90° puis 150° entre les explosions sur un tel V6 au lieu des 120° et 90°,180°,270° sur un tel V4 au lieu des 180°.

Revenons au V6 à temps moteurs espacés de 120° tels que ceux actuels. On peut très bien utiliser n'importe quel angle pourvu que les mannetons soient décalés en conséquence. V6 à 60° (décalage de 60°), V6 à 70° (mannetons à 50°) et ainsi de suite. On a aussi le cas particulier au boxer : V à 180° décalage mannetons à 180°.

2) 60° (mannetons à 60°) donne un rapport identique entre les vibrations de galop et de lacet. Je pense que c'est là la clef de son succès et de sa réputation car il limite les amplitudes max vibratoires (mes coefficients sont fondés sur ces amplitudes max d'ordre 1 (bielles de longueurs assimilées à extrêmement longues, pour faire simple, les résultats sont donc approchés).

1,5 et 1,5
(coéfficients approchés et indicatifs).

3) 120° (0°)
C'est là que ça vibre le plus en sommant les composantes (,87 et 2,60) mais sur une composante ça augmente jusqu'à 180°.

4) 180°. On arrive à une valeur particulière qui nous permet de passer les mannetons à 180° sans changer l'ordre d'allumage. On se retrouve donc à 180° (180°) et en plus ça vibre plus ! (0 et 0). Mais ce n'est plus un V bien entendu.


Pour le reste, et par exemple le V à 90° à mannetons décalés à 30°
on aurait (1,22 et 2,12)

Autre exemple, si on faisait un V à 45° (75°) on aurait cette fois (1,6 et 1,15)

Si on pouvait faire un hypothétique V6 à 0° (0°) on retombe sur le cas du 3 cylindres (galop à Racine(3)= 1,73 et rien en lacet).

Sinon il existe d'autres façons de décaler les mannetons mais elles ne sont vraissemblablement pas exploitées. Par exemple on peut imaginer un V6 à 90° mannetons décalés à 150° avec un ordre d'allumage 152634 qui vibrerait tout autant qu'avec le V6 à 90° plus standard. Idem pour un V6 à 60° mannetons à 180°.

La vibration de galop fait osciller le moteur de bout en bout de son villebrequin sur un plan verical. Quant à celle de "lacet" elle le fait osciller dans le plan horizontal.

Pour imager, si l'on mettait un V6 en rotation libre inertielle, à peu de chose près le centre du villebrequin serait immobile alors que les queues de villebrequin seraient contenues un cône elliptique ( http://www.mathcurve.com/surfaces/co...liptique.shtml ) dont les proportions seraient assez proches des valeurs données. Avec le V6 à 60° on a un cone de révolution (ou cone commun).

Vous avez aussi un schéma dans le bas de la page du lien ci-dessous qui montre un peu ce à quoi ressemble ce cone (malheuresement ce n'est pas un cône elliptique qui est dessiné mais l'axe de galop mais ça donne une idée quand même).

P.S : On peut répartir répartir ces vibrations inhérentes aux V6 au travers d'arbre d'équilibrages simples contro-rotatifs sur les 2 plans (pas besoin sur un V6 60°) mais le résultat ne sera jamais à la hauteur d'un 6 en ligne ou 6 à plat. Avec des doubles arbres type lanchester au niveau de chaque cache culbu, on devrait pouvoir faire beaucoup mieux mais à ma connaissance je n'en ai jamais vu sur un moteur, trop complexe à mettre en oeuvre.

J'espère que cela a pu t'aider et que mes résultats sont corrects.

N.B : Attention ces calculs se limitent l'ordre 1. Me contacter pour des résultats plus proches de la réalité incluant l'ordre 2 et donc le rapport de la longue des bielles par rapport à la course.

(Par exemple avec des bielles au rapport 1,75 le meilleur angle pour le V6 est plus proche de 67° que de 60°..)

Tu peux trouver des schémas sur pour les calages de villebrequin :

http://www.autozine.org/technical_sc...ne/smooth1.htm

[size="1"][ 13.05.2005, 10:33: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

Renault n'avais pas un V10 à 110° en F1 la saison précédente? Ils ont d'ailleurs du le ramener a 90° pour plus de fiabilité je crois.

[Invité]

Merci GSXR !!
Je n'ai pas assimilé grand chose, mais j'ai entrevu la problématique, et cela m'a l'air diablement passionnant !!! Je vais creuser et revenir à la charge prochainement avec une pleine charette de questions ;o)
Cordialement
Youpimat

[Invité]

" Renault n'avais pas un V10 à 110° en F1 la saison précédente? Ils ont d'ailleurs du le ramener a 90° pour plus de fiabilité je crois."


exact, il avait "tenté" le 110° pour pouvoir abaisser le centre de gravité

[modzenet]

</font><blockquote>citation:</font><hr />Débat lancé par Rick:
Renault n'avais pas un V10 à 110° en F1 la saison précédente? Ils ont d'ailleurs du le ramener a 90° pour plus de fiabilité je crois. </font>[/QUOTE]c'était en 2003 et en 2004 ils sont revenus à un angle de 72°, angle déjà connu sur l'ancien V10 dévelloppé par Viry et ensuite par Mécachrome.

[GSX-R]

Salut

Désolé, j'ai dit des bêtises sur le V6 à 60°, même sur les autres d'ailleurs [img]redface.gif[/img]

J'ai corrigé mes calculs et remis à jour le post plus haut. Normalement les conclusions devraient être correctes.

Je repète : les valeurs données sont celles de l'ordre 1 en ce qui concerne les couples d'inertie des V6. On sous-entend que les bielles sont très longues par rapport à la course. Je me suis restreint à l'ordre 1 pour simplifier l'explication.

Pour obtenir les fonctions vibratoires proches de la réalité, il faut intégrer le rapport de la taille de la bielle à la course du moteur. On passe à l'ordre 2.

[size="1"][ 13.05.2005, 10:37: Message édité par : GSX-R ][/size]

[GSX-R]

Au fait, pour conclure sur le V6 :

En intégrant les 2 premiers ordres, c'est la taille des bielles qui importent biensûr pour beaucoup.

Avec des bielles hyper longues on pourrait affirmer que 60° dont préférable en V6.

Avec des bielles au rapport 1,75, on est plus proche des 67° idéaux.

On peut toujours se moquer du vieux PRV à mannetons non décalés équipé de contre poids au villebrequin en ce qui concerne sa régularité cyclique, n'empêche que c'était celui qui en vibration inertielle vibrait le moins des V6.

J'ai pratiquement rentré toutes les architectures sous excel, si vous voulez précisions ou graphes n'hésitez pas.

[Invité]

Oui, ça m'intéresse, tu peux m'envoyer ça. Je vois que tu t'es spécialisé sur ce sujet pointu, bravo !