[prepa] le volant moteur

ASBJÃ–RN · Message par **ASBJÃ–RN** » 24 août 2006 12:51

Le couple :
Il n'y a aucune perte de couple après allégement d'un volant moteur... le volant moteur n'est qu'un accumulateur d'énergie. Il est là pour 'lisser' (une sorte de filtre quoi) et pour obtenir ce qu'on appelle le frein moteur.

Plus le volant moteur est lourd, plus le moteur va dépenser d'énergie pour le faire tourner. L'énergie dépensée étant dépendante de la masse (et du diamètre) du volant moteur, en allégeant, on permet au moteur de récupérer de l'énergie qui sera alors transmise par le moteur au châssis (accélération).

==> Volant moteur allégé = meilleure accélération et SANS perte de couple.

L'accélération :
Bien sûr ceci n'est bon que pour l'accélération pure, sur circuit, c'est autre chose, vu que l'on perd en FREIN MOTEUR (fourniture du moteur en énergie au volant moteur), il faudra plus jouer sur les freins en entrée de courbe (==> un peu moins efficace que sur un moteur "origine") mais on gagne à la ré accélération en sortie de courbe (==> plus efficace).
==> tout dépend de sa façon de piloter.

Pour résumer :
Alléger le volant moteur, c'est permettre au moteur de moins dépenser d'énergie pour le faire tourner, le moteur peut donc transmettre plus d'énergie au châssis pour le faire avancer ==> meilleure accélération.
Le couple est la représentation physique d'une énergie disponible sur l'arbre moteur.
Le couple est très loin d'être régulier. On appelle ça l'acyclisme, phénomène lié aux efforts exercés par les gaz sur le piston lors de la combustion, combustion qui ne se déroule jamais 2 fois de la même façon, même aux mêmes conditions de charge et de régime.
A un deuxième niveau, le couple est irrégulier car les combustions s'enchaînent sur un 4 cylindres tous les 180° de manière ponctuelle.

Le volant moteur est aussi connu sous le nom de volant d'inertie :
Grâce à sa masse, il joue un rôle d'accumulateur d'énergie. Il lisse ainsi le couple en emmagasinant de l'énergie lors de pointe de couple et en la retransmettant le reste du temps. Je ne suis pas très fort en électronique, mais je crois qu'on pourrait le comparer à un condensateur.
En réduisant sa masse, on réduit sa capacité à emmagasiner de l'énergie cinétique. On réduit sa capacité à lisser le couple puisqu'il dispose moins d'énergie à retransmettre. On ne réduit pas pour autant la valeur moyenne de ce couple.

En réduisant sa masse, on gagne en accélération moteur :
En effet, J.(dOmega/dt)=Somme(Couples). Si on diminue J en laissant C constant (puisqu'il n'y a pas de raison que C diminue... on a toujours la même quantité d'air et de carburant dans le moteur, toujours la même avance, etc...), on augmente donc (dOmega/dt) c'est à dire l'accélération. Voilà pourquoi le moteur prend plus vite ses tours.
La réciproque est vraie. Si le moteur prend plus vite ses tours quand on lui applique un couple positif, il perd plus vite les tours quand on lui applique un couple négatif. Donc moins de freins moteur.

Démonstration : (un peu de physique)
Tout d'abord quelques rappels de physique :
- Énergie cinétique d'un mobile en mouvement : 1/2MvV² (V au carré avec M masse du mobile et V sa vitesse)
- Moment d'inertie d'un disque : I = 1/2MR² (Md masse du disque, R son rayon)
- Énergie d'un disque en rotation : 1/2Iw² (w = vitesse angulaire du disque).

Lorsqu'un moteur met en mouvement une auto et lui donne de l'accélération il transforme l'énergie de la combustion en énergie cinétique.

Au regard des formules précédentes on voit qu'un disque en rotation accumule de l'énergie.
De plus, se déplaçant avec l'auto, ce disque subit également l'accélération linéaire.

Malheureusement l'énergie accumulée dans les éléments rotatifs n'est pas utilisable pour l'accélération de la voiture. (Ce serait trop facile...)

La formule donnant l'énergie accumulée du disque dépend également de sa masse, donc en diminuant la masse du volant moteur, on diminue également la quantité d'énergie absorbée.
Cette énergie récupérée peut alors être utilisée pour l'accélération de la voiture.

Maintenant, prenons un système approché de l'auto :

On considère le moteur, les roues, la boite de vitesse et le volant moteur et le châssis
Soit
V : la vitesse linéaire du système
M : la masse du système
R : le rayon de la roue
K : le nombre de tours moteur pour chaque tour de roue (couple conique * rapport de boite)
r : le rayon au point d'allègement du volant moteur
m : la masse du volant moteur
w : vitesse angulaire du volant moteur

L'énergie du volant moteur est égale à la somme de l'énergie accumulée par la rotation + l'énergie cinétique du système en mouvement
Or, pour chaque tour de roue, le volant moteur lui effectue G tours.
De plus, le volant moteur possède une taille différente de la roue donc w = V(Kr/R).

Si on alourdit le volant moteur de m kg on obtient :

E = 1/2m*V² + 1/2*m*(VKr/R)²

Comparons l'effet de l'allègement du volant moteur sur le châssis :
Prenons une seconde auto dont le châssis à été alourdi d'un poids M.
L'auto subi la même accélération que la 1ere, durant la même durée (elle possède donc la même vitesse finale et donc la même énergie cinétique que la 1ere).

L'énergie cinétique du système possédant le châssis alourdi en mouvement est alors : E = 1/2M*V2

Les vitesses en phase finales des 2 systèmes étant identiques, Leurs énergies cinétiques le sont également, on a donc :

M = m*(1 + (Kr/R)²)

On peut donc dire qu'alléger un volant moteur de m kg revient à alléger le châssis de l'auto de M kg...à vous d'en faire
les conclusions qui s'imposent. Et vu de plus que tout ça dépend du rapport engagé, je vous laisse rêver .

Ainsi on peut obtenir pour un Renault 5 turbo:

Rayon de la roue du GTT en 195/55/13 : 0.272m
On retire 1.5kg à 15cm du centre du volant ce qui correspond à un allègement du châssis en fonction du rapport de boite de :

1ère : 1.5*(1 + ((3.091 * 3.73) * 0.15 / 0.272)² = 62.24 kg
2nde : 1.5*(1 + ((1.842 * 3.73) * 0.15 / 0.272)² = 23.02 kg
3ème : 1.5*(1 + ((1.320 * 3.73) * 0.15 / 0.272)² = 12.58 kg
4ème : 1.5*(1 + ((0.967 * 3.73) * 0.15 / 0.272)² = 7.44 kg
5ème : 1.5*(1 + ((0.758 * 3.73) * 0.15 / 0.272)² = 5.17 kg

:wink:

CYD · Message par **CYD** » 24 août 2006 13:06

:smt119

Dieamond · Message par **Dieamond** » 24 août 2006 13:26

je completerai en ajoutant que sur un VM aftermarket sur le MR, on perd 3kg, donc vous voyez comment refaire le calcul pour avoir une idee de gain

sinon, ASBJÖRN, avec un post comme ca, tu rentres direct dans la Bible, merci !

Message par **dabeny** » 24 août 2006 13:31

yep merci ASBJÖRN (tain j'suis obligé de copié/collé ton pseudo tellement c'est chaud!)

2 posts ce midi et 2 posts trés interressant et COMPLET!

:smt023

Message par **Cyril** » 24 août 2006 14:20

SUPERBE

Message par **RADA and dr RADA** » 24 août 2006 15:17

Très bonne approche.
J'aime les posts ainsi.
:smt041

Ce qu'il faut en retenir :
Si VM allégé,
Gain en première équivalent à un passager.
Des vibrations plus importantes.

Ensuite, peu de différences.... (On ne sent pas la différence de poids entre un plein et un réservoir a moitié vide,) ce qui correspondrait au gain en 4ème.

Conclusion : faut essayer celle de nico ?

Message par **Cyril** » 24 août 2006 15:22

RADA and dr RADA a écrit : Conclusion : faut essayer celle de nico ?

Oui, ça c'est sûre...et l'embrayge qui va avec!!!

Quand j'avais essayé celle de DIE, c'est surtout les sensations que le VM procurait qui étaient fantastiques : très Racing...
Avec nos "petits" 140cv stcok, on ne cherche plus la perf absolu, mais bel et bien les sensations : le VM y contribue beaucoup...
(enfin, c'est comme ça que j'vois les choses)

Message par **Fred777** » 24 août 2006 15:24

RADA and dr RADA a écrit :Gain en première équivalent à un passager.
Des vibrations plus importantes.

Ensuite, peu de différences.... (On ne sent pas la différence de poids entre un plein et un réservoir a moitié vide,) ce qui correspondrait au gain en 4ème.

Conclusion : faut essayer celle de nico ?

Non sur le MR le gain est plus que doublé avec un VM TRD ou similaire, j'avais fait les calculs.
Donc la différence tu la sens bien jusqu'en 2nde et un peu en 3. Nickel pour la montagne quoi

Et puis en regardant de près les formules on s'aperçoit que plus la boite est courte et plus le gain est important K étant un diviseur "fort" (comme le diamètre de la roue).
Donc BV courte + VM allégé = tuerie

CYD · Message par **CYD** » 24 août 2006 16:04

Depuis que g le mien, je sens bien la différence jusqu'en milieu de 3 en reprise, aprés ca s'atténu beaucoup plus, mais c rare que t'ais besoin de déboité urgement qqun qui va à plus de 130 :wink:

ASBJÃ–RN · Message par **ASBJÃ–RN** » 24 août 2006 22:53

content que ca vous plaise!

:wink:

jtoussaint1 · Message par **jtoussaint1** » 24 août 2006 23:17

Fred777 a écrit : Et puis en regardant de près les formules on s'aperçoit que plus la boite est courte et plus le gain est important K étant un diviseur "fort" (comme le diamètre de la roue).
Donc BV courte + VM allégé = tuerie

D'autant que pour changer le volant-moteur, il faut tomber boite et embrayage au minimum..
Alors autant changer le rapport de pont en meme temps..
Seul bémol à l'euphorie ambiante, un VM COne ou TRD, ça vaut plus de 500 euros! Car il est pas question de faire des trous dans le VM d'origine ou meme de l'alléger au tour, ou alors bonjours les dégats!

La démo scientifique du gain obtenu en allégeant le VM me fait penser aux roues allégées qui sont montées sur les vélos de course. Plus on s'éloigne de l'axe de la roue plus le gain en performances est important en matière d'allègement. En d'autres termes ça ne sert quasiment à rien de monter un moyeu de roue ultra-léger si la jante ou le pneumatique restent au poids initial.

Et, par association d'idées, en automobile, des jantes légères montées avec des pneus légers (?) devraient apporter, eux aussi, une amélioration sensible des perfs, au moins en théorie.

Message par **Fred777** » 25 août 2006 01:30

jtoussaint1 a écrit :
Fred777 a écrit : Et, par association d'idées, en automobile, des jantes légères montées avec des pneus légers (?) devraient apporter, eux aussi, une amélioration sensible des perfs, au moins en théorie.

PAs qu'en théorie, sur mon AX l'été je roule avec des jantes alliage avec des pneus en 185/60R13. Pour l'hiver j'ai des 165/70R13 sur des jantes toles et bien je peux te dire que la différence je la sens tant au niveau de l'accélération que des amortisseurs.
Pas pour rien que le MR a des jantes légères d'origine

Dieamond · Message par **Dieamond** » 25 août 2006 08:53

jtoussaint1 a écrit : D'autant que pour changer le volant-moteur, il faut tomber boite et embrayage au minimum..
Alors autant changer le rapport de pont en meme temps..

sauf que sur le MR c pas du tout la meme affaire :-D

neico · Message par **neico** » 28 août 2006 19:12

RADA and dr RADA a écrit : Conclusion : faut essayer celle de nico ?

Je pense que pour la sortie Pouilly en octobre, va y avoir des surprises :twisted:

Message par **RADA and dr RADA** » 28 août 2006 19:15

OUi on y sera pas !!! :roll: