Calcul moteur PME / Cv / Couple (nm)

La préparation d'un moteur: Calcul de la PME, couple moteur et cv à partir de valeur origine.

Ce tutoriel concerne pour le moment que les moteurs atmosphérique. Je l'ai fait à la demande de revendeurs préparateurs et clients qui veulent allez plus loin dans la compréhension des chiffres d'un moteur. Je tiens à préciser que les informations ne regarde que moi les formules ont été trouvé sur le net, bouquin mais pas toujours très bonnes...donc je les ai modifiées car ça fait maintenant plus d'une décennie que je collecte des données sur nos bancs de puissances le premier était un 2 roues et le dernier banc de puissance un 4 roues motrices. En partant sur le principe qu'une fois que j'ai passé plusieurs véhicules d'origines j'ai donc modifié les formules de calcul et là tout concorde ou presque car pour le couple je n'ai pas trouvé de formules ou je tombe exact comme le banc mais je m'y suis approché de très près.

Je vous laisse déjà visualiser le fichier excel en ligne que j'utilise très souvent et on va en reparler ensuite.

Alors maintenant que vous avez regardé ce tableau regardons comment je l'ai découpé et ensuite prenons des exemples (test validé sur banc).

Donc sur le coté vous avez des numéros de 1 à 7

En 1: Pour le moment remplissez les valeurs origine constructeur soit la puissance en chevaux din, a quel régime il est obtenu, le litrage du moteur et le nombre de cylindre. ( Plus tard nous verrons aussi pourquoi changer les valeurs de base suite à une données vue plus bas ont y reviens plus bas).

Dans notre exemple j'ai pris un R32 Vw de TT soit 250cv à 6300trs 3L2 6 cylindres

En 2: Nous avons le résultat de base obtenu. Ce qui m'intéresse c'est la PME (pression moyenne effective) du moteur origine car çà va nous donner une idée de l'optimisation du moteur au régime Pmax (là ou il sort plus de puissance).

Rappel sur le couple Max c'est le régime ou il y a le meilleur remplissage et la meilleur combustion.

En 3: Cette zone pour le moment nous sert pas c'est un calcul par rapport si vous passez votre véhicule au banc ou si vous souhaitez savoir quelle Pme avoir pour la puissance désirée au régime choisit. Dans l'exemple du fameux R32 nous avions fait un swap dans une Golf3 ligne inox en 76mm Collecteur et décatalyser, un filtre et une reprogrammation nous avons obtenu 280cv à 6350trs. Analysons le résultat nous avons amélioré la Pme de 1,24bars soit 13bar. Maintenant passons à l'étape développement.

En 4: Changer la pme pour savoir quelle puissance vous allez obtenir, là ont retrouve les info de la préparation (swap R32) Si vous augmenter votre RV ( joint plus fin ou rabotage culasse ou dome sur piston) vous allez augmenter votre Pme idem si vous montez des arbres mais attention au profil car une Pme est variable ( gros profil d'arbre à cames et surtout croisement de soupapes). Donc ceci nous amène à l'étape qui suit.

En 5: Changement par le régime et oui vous l'avez compris mettez de plus gros arbres et décalé votre Pmax testez c'est magique mais attention c'est beau de rêver n'oublier pas c'est pour un remplissage parfait on va y revenir avec un bloc de M3. Alors vous l'avez compris il ce base sur les données origine si vous avez modifié le moteur vous pouvez changer la valeur origine en haut pour avoir les nouvelles informations.

En6: Là on augmente par le littrage et oui c'est important mais cher ! ( essayer par l'alésage et non par la course sur les moteur qui prenne des tours car il y a la vitesse du piston à ne pas dépasser (En 7)

En 7: A la fin je vous ai mis un petit tableau il va nous servir pour le régime max la fameuse red-line pourquoi? car il est fort conseillé pour des pistons moulé de ne pas dépasser les 25m/s plus sur piston forgé et surtout moins lourd. Alors attention vous pouvez gagner du poids des fois sur les bielles forgées mais éviter pour du routier de dépasser les 25m/s. Donc il faut remplir la course et le régime max que vous voulez utiliser. Alors c'est pareil un petit alésage peux prendre plus de tours car sa masse et sa circonférence est moins grande, moins d'inertie... Ce tableau permet vraiment de faire une première approche ou du moins d'éviter d'oublier cette étape de calcul. 

Petit rappel au dessus de 7000Rpm il est conseillé de passer en double ressorts pour décaler la fréquence de résonance du ressort de soupape.

En 8: Dans ce tableau vous allez trouver la fréquence de cliquetis la plus proche de l'alésage de votre piston. C'est surtout utile pour les gestion programmable et matériel de surveillance professionnel comme le KS4 - Pro (retrouvez le dans Tuningfile sur noter site ou dans manomètre). 

Hey hey maintenant vous avez les bases pour vous amusez pour le couple il y a des différences c'est un peu décalez par rapport au banc j'ai testé plusieurs formules des fois c'est bon mais au véhicule d'après c'est plus bon... Donc j'ai modifié la formule et elle ce rapproche de très près les valeurs obtenu sur notre banc.

Maintenant jouons un peu : vous avez vue en bas j'ai rappelez des modèles de moteur donc les 2 premiers sont ceux qui m'intéresses car c'est des moteurs que je connais très bien le 3L ou 3L2 M104 Mercedes. Mais il faut le transformer en M3... toute une histoire et autre tutoriel.

Prenons le 3L2 M3 de 321cv à 7400rpm il nous donne une Pme de 12,84bars ce qui est vraiment pas mal pour un bloc de série. maintenant changer dans 5 le régime et mettez celui du E46 soit 7900 vous obtenez quelle puissance ? 344cv et oui c'est magique ! Donc le propriétaire de ce bloc qui veux augmenter les performance c'est chaud car le moteur est déja bien optimisé mais sinon il doit allez chercher les tours en changeant sont profil d'arbre et si il veux beaucoup plus il va falloir augmenter sont RV (ratio volumétrique) éviter de dépasser 12:1 pour du routier voir maxi 13:1 au bio avec une surveillance de l'octane (çà coût cher un bloc de M3). Maintenant changer le régime par 6300 tours vous trouvez quoi ? 274cv ce qui veux dire que le bloc du R32 est d'origine loin de l'optimisation du M3 mais c'est normal il sont fait comme le bloc de Mercedes pour le couple à bas régime en voici les profil de cames pour commencer : R32 258adm 253ech Rgardons le M3 321cv 269° admission et 272° échappement il sont fait pour un régime plus haut tout simplement. Le M3 est en 6pap idéal pour les tours (quart d'onde pour ces régimes) Sur un 4 soupapes par cylindre pour moi il faut un 280° et si possible à profil synchronisé mais tout dépend de l'utilisation. Sachez qu'en général il faut augmenter 0,5point de RV pour 25° d'ouverture en plus sinon les gros profil font chuter le RV par leur croisement important.

Il ne faut pas oublier le remplissage, l'accord de l'admission est très important mais l'accords ce fait sur 4 à 5 harmoniques c'est une histoire de choix de régime recherché maintenant les moteurs graçe au vanos peuvent changer la donne, conduit variable, résonance variable dans le plenum (2x 3cylindres) ( R32, mercedes, certains BM)  à suivre...

J'ai transformé la culasse de mon 3L2 Mercedes M104 en double vanos 2x 280° variable sur 28° changé le RV mais c'un au autre futur tuto.

Pour les 4 cylindres j'ai mis les info du fameux K20 de chez Honda 100cv litre d'origine...

J'ai essayer de mettre d'autre moteurs avant après.

Un moteur de moto souvent plus aboutie en technologie que les moteur atmo de voiture car nous utilisons plus les montages turbo voici un exemple la dernière à ce jour Yamaha R1 2018 200cv à 13500rpm 11,5Mkg à 11500rpm pour 998cm3 soit 1L RV 13:1 79mm d'alésage et 50,9 de course., a commence à comprimer sévère pour du carburant lambda. Piston forgé vilo allégé c'est de la série version prête à pister!

Ca nous donne quoi ? et bien c'est pas mal du tout donc 14Bars de Pme et 22,91M/s de vitesse piston et oui petit course donc ont peux chercher du régime ! Allez soyons pas jaloux d'un moteur de bécane descendez dans le tableau 5 le régime à 7200rpm comme pas mal de voiture un peu pré ceci nous donne un score de 107cv ! n'oubliez pas pour 1L c'est pas mal quand même. En fait il n'y à pas de magie c'est du remplissage et du régime...

Si vous avez d'autres formules je suis preneur pour comparer ou si j'ai oublié une info utile : un mail

Je suis en train d'étudier pour faire la même chose pour les voiture turbo mais pas évident car c'est pas qu'une question de pression mais de volume peux être ce baser sur le CFM du turbo ou compresseur si une personne à une formule sympa je test avec les avant après de notre banc : un mail

Alex