Comparaison moteurs diesels DCI Renault

[Giggs8D]

Bonjour,

J'aimerais avoir quelques explications concernant la mécanique d'un moteur. Nous devons réaliser la comparaison de deux moteurs Renault DCI 1.5L/1.6L et j'aimerais savoir:

-les avantages et les inconvénients d'un double arbre à cames entrainant 4 pistons et 16 soupapes. (Et pourquoi tournent-ils dans le sens inverse).

-Les avantages et les inconvénients d'avoir des culbuteurs (ici c'est le moteur 1.6L qui possède un double arbre à cames et des culbuteurs, le 1.5L: 1 simple arbre à cames en tête).


Meci d'avance pour vos réponses

Bonne soirée
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[trebor]

Bonjour,

Un arbre à cames n'entraîne pas les pistions, c'est le vilebrequin qui les mettent en mouvement.

Qu'est-ce-qui tourne dans le sens inverse ?

Le double arbre à cames est souvent utilisé pour les moteurs à 4 soupapes par cylindre, ce qui donne un meilleur remplissage des cylindres ainsi que pour l'échappement des gaz brûlé.

Les culbuteurs font la liaison entre l'arbre à cames et les soupapes, ils sont inutiles sur certain moteur car l'arbre à cames est placé juste au dessus des soupapes et dans ce cas la commande est plus directe.

Moins de pièces en mouvement, de plus la culasse est moins large ( gain de place et du coût de fabrication ).

Ici avec des culbuteurs et 4 soupapes par cylindre :
https://techautoalgerie.files.wordpr...le-moteur1.jpg
Et ici sans culbuteur :
http://www.automotoconso.com/leblog/...e_a_cames2.jpg
Sur cette vue :
http://amps49.fr/12530-thickbox/cula...9-00-01-02.jpg
On voit les 4 soupapes la bougie d'allumage étant au centre ainsi que l'emplacement des deux arbres à cames, qui à mon avis sont placés juste au dessus des soupapes ( sans culbuteur ) la culasse n'est pas très large.

Mais voyons d'autres avis ?

[sitalgo]

B'jour,

Pour commencer l'arbre à came en tête (OHC ou DOHC, termes anglais largement utilisés en français) sert à diminuer le nombre de pièces entre l'arbre à came, autrefois latéral au niveau du vilebrequin, et les soupapes, conception courante jusque dans les années 60 et un peu plus pour les véhicules "normaux". La liaison vilebrequin OHC se faisait généralement par chaîne.
L'inconvénient du latéral résidait dans une addition de jeux et d'inertie qui posait problème à haut régime ainsi qu'un déréglage (bruit de culbuteurs) néanmoins facile à rerégler par le premier mécano du dimanche venu.
Tout ça pour dire que moins il y a de pièces, mieux c'est.

Début des 60, on invente hélas la courroie de distribution (première voiture avec courroie en 61), qui a fait péter tant de moteurs, qui par son plus faible bruit (argument douteux qu'on lit parfois vu que la chaîne était incorporée au bloc moteur et que je n'ai jamais entendu quelqu'un dire "houla ! j'entends un bruit de chaîne"), par la légère économie qu'elle peut apporter et surtout par son plus faible coût, s'est répandue peu à peu jusque dans nos campagnes, favorisant ainsi l'arbre à came en tête.

-les avantages et les inconvénients d'un double arbre à cames entrainant 4 pistons et 16 soupapes. (Et pourquoi tournent-ils dans le sens inverse).

Pas tout mélanger OHC et DOHC ne sont pas liée au nombre de soupapes. D'ailleurs le premier DOHC date de 1912, les 4 soupapes/cyl je sais pu mais c'est pas récent.
Pour le sens inverse, j'ai de sérieux doutes.

-Les avantages et les inconvénients d'avoir des culbuteurs (ici c'est le moteur 1.6L qui possède un double arbre à cames et des culbuteurs, le 1.5L: 1 simple arbre à cames en tête).

Quelques idées personnelles :
Avoir un DOHC avec des culbuteurs est a priori un non-sens, sauf si ce culbuteur sert, par une cinématique savante, à modifier la levée des soupapes (distribution variable).
Un OHC avec culbuteurs, quand les soupapes ne sont pas alignées.
On peut aussi imaginer que lever 4 soupapes au lieu de 8 peut justifier de répartir l'effort sur deux arbres.

Il y a aussi des considérations dont seuls les ingénieurs savent le pourquoi du comment et qui ne sont pas divulguées.

[cherbe]

-les avantages et les inconvénients d'un double arbre à cames entrainant 4 pistons et 16 soupapes. (Et pourquoi tournent-ils dans le sens inverse).

bonjour
Le double arbre à cames n'a aucun avantage en lui même. C'est une contrainte due à la présence de 4 soupapes par cylindre, deux de chaque côté.
Son sens de rotation n'a ni avantage ni inconvénient puisqu'il se borne à ouvrir et fermer les soupapes. Je ne connais pas ce moteur mais je devine que le second arbre est entrainé par le premier par pignons crantés, d'où l'inversion de sens de rotation.

-Les avantages et les inconvénients d'avoir des culbuteurs (ici c'est le moteur 1.6L qui possède un double arbre à cames et des culbuteurs, le 1.5L: 1 simple arbre à cames en tête).

Il faudrait s'entendre pour ce que désigne le mot "culbuteur". A la lecture du message initial, j'ai l'impression qu'il y a confusion.
Si arbre(s) à cames en tête, il n'y a pas de culbuteur !

A l'origine des moteurs de voitures, les soupapes avaient la tête en haut et leur queue s'appuyait directement sur l'arbre à cames placé dans le bas moteur. Il y a encore des petits moteurs montés comme ça. Je pense à des motoculteurs japonais.
Ensuite, on a inversé le sens des soupapes ce qui obligeait à les commander par un système de tiges et de balanciers ou par un arbre à cames placé dans le haut moteur.
On a dit que ces moteurs étaient "culbutés" car les soupapes étaient renversées. Pour moi, culbuteur désigne le mécanisme d'entrainement des soupapes (tige-poussoir et balancier) sur les moteurs culbutés avec arbre à cames dans le bas moteur.
Si il y a arbre à cames en tête, il commande directement les soupapes et il n'y a pas de culbuteur et c'est précisément l'intérêt de l'arbre à cames en tête : supprimer les culbuteurs qui représentent beaucoup de pièces en mouvement et qui prennent du jeu avec le temps. C'est également plus bruyant.
En revanche, je ne suis pas convaincu qu'un arbre à came en tête revienne moins cher au constructeur qu'un système à culbuteurs car il nécessite un entrainement par chaine ou par courroie.
Il existe aussi des soupapes commandées par vérins hydrauliques mais c'est assez rare.

[A voir en vidéo sur Futura]

[SK69202]

Avoir un DOHC avec des culbuteurs est a priori un non-sens, sauf si ce culbuteur sert, par une cinématique savante, à modifier la levée des soupapes (distribution variable).

Si il y a arbre à cames en tête, il commande directement les soupapes et il n'y a pas de culbuteur et c'est précisément l'intérêt de l'arbre à cames en tête : supprimer les culbuteurs qui représentent beaucoup de pièces en mouvement et qui prennent du jeu avec le temps. C'est également plus bruyant.

Avec un culbuteur à fourche ou un linguet on peut manoeuvrer deux soupapes avec une seule came, ce qui diminue le coût de l'arbre.
Le culbuteur permet une levée identique avec une came plus petite, ce qui peut être un atout.
le changement du ratio (bras de levier du culbuteur) peut faire varier les caractéristiques du moteur sans refaire un arbre à came etc.

Le double arbre à cames n'a aucun avantage en lui même.

Cela diminue la pression des ressorts sur les paliers de l'arbre à came pour un nombre de soupape identique. Cela permet un arbre plus fin, des paliers moins larges, moins de force à faire passer dans la courroie, en "mécanique économique" aucun choix n'est innocent.

[cherbe]

Cela diminue la pression des ressorts sur les paliers de l'arbre à came pour un nombre de soupape identique. Cela permet un arbre plus fin, des paliers moins larges, moins de force à faire passer dans la courroie, en "mécanique économique" aucun choix n'est innocent.

Oui mais si on double l'arbre, où est le gain ? Deux arbres "économiques" consommeraient d'énergie et seraient plus économiques à fabriquer moins qu'un seul ?
Permet-moi d'en douter !

[SK69202]

C'est pour cela que le choix technique optimum des ingénieurs se heurte aux contraintes économiques, dans les contraintes il y a le dessin de la voiture qui contraint la place sous le capot, le coût de la pièce en SAV, le temps de fabrication, la machine nécessaire, la nuance de métal etc.
On peut faire un moteur moins haut avec deux arbres plutôt qu'un, cela joue sur la puissance, le régime, c'est vendeur sur un modèle sportif etc...

[cherbe]

le coût de la pièce en SAV,

Ça, ils s'en foutent royalement. C'est le gogo qui paie et il ne peut par faire jouer la concurrence puisque le fabriquant est unique.
Plus c'est cher, plus la marge du constructeur est importante !

[SK69202]

Ça, ils s'en foutent royalement.

Eh non, un constructeur mécanique sait que tous le monde n'obéit pas aux loi françaises.....

[sitalgo]

Le double arbre à cames n'a aucun avantage en lui même.

Le DOHC permet en fait de se passer de culbuteurs lorsque les soupapes ne sont pas alignées (admission d'un côté, échappement de l'autre) ce que ne peut pas faire un OHC. En outre la bougie est au centre.

C'est une contrainte due à la présence de 4 soupapes par cylindre, deux de chaque côté

Pas vraiment. On trouve des OHC à 4 soupapes / cyl, d'ailleurs chez le même constructeur.

Pour moi, culbuteur désigne le mécanisme d'entrainement des soupapes (tige-poussoir et balancier) sur les moteurs culbutés avec arbre à cames dans le bas moteur.

Faut pas refaire le dictionnaire. Un culbuteur désigne la pièce qui fait balançoire, avec axe de rotation au milieu ou presque, sinon il y a le linguet dont l'axe de rotation est à une extrémité, qui n'inverse pas le sens de poussée de la came et remplissant la même fonction.
À ma connaissance, je ne suis pas un pro du moteur, l'arbre à came latéral va toujours avec des culbuteurs. Je ne parle que pour l'automobile, chaque destination entraîne une technologie adaptée qu'on utilisera pas forcément ailleurs.

[cherbe]

Eh non, un constructeur mécanique sait que tous le monde n'obéit pas aux loi françaises.....

alors pourquoi, à pièce comparable, le prix des marques allemandes ou italiennes est généralement beaucoup plus élevé que chez les constructeurs français ?

[sitalgo]

moins de force à faire passer dans la courroie,

C'est loin d'être évident. Qu'on ait une poulie de moment résistant M ou deux de moment résistant M/2, c'est kif. Ça ne change rien pour la partie la plus tendue de la courroie.

en "mécanique économique" aucun choix n'est innocent.

Ouaip !

[sitalgo]

alors pourquoi, à pièce comparable, le prix des marques allemandes ou italiennes est généralement beaucoup plus élevé que chez les constructeurs français ?

Ça c'est un autre problème. Tout constructeur tire les prix pour les ventes à l'étranger. Il est possible qu'il se rattrape sur les pièces.
Il faudrait voir, par exemple en Allemagne, si le prix des pièces françaises est plus élevé que les pièces allemandes.
Je me rappelle pour un pot d'échappement, citadine moteur 1 litre, France 800F, Japon 2000F.

[cherbe]

Ça c'est un autre problème. Tout constructeur tire les prix pour les ventes à l'étranger

Je suppose que tu veux parler du prix des véhicules neufs et si c'est le cas, je suis d'accord avec toi, ils y sont contraints par la concurrence.

Il est possible qu'il se rattrape sur les pièces.

C'est plus que probable puisqu'ils ont les coudées franches, faute de concurrence !

Il faudrait voir, par exemple en Allemagne, si le prix des pièces françaises est plus élevé que les pièces allemandes.

L'Allemagne est un mauvais exemple car le prix des voitures allemandes étant plus élevé que celui des françaises, l'augmentation "artificielle" du prix des pièces n'est pas nécessaire pour compenser les rabais fait lors de la vente du véhicule neuf ; mais ça ne veut pas dire qu'ils ne le pratiquent pas !
En revanche, il faudrait regarder ça dans des pays où les marques locales ou marques dominantes sont à prix équivalent ou inférieur.

Je me rappelle pour un pot d'échappement, citadine moteur 1 litre, France 800F, Japon 2000F.

J'ai également cet ordre de différence de prix sur une Allemande.

[cherbe]

C'est loin d'être évident. Qu'on ait une poulie de moment résistant M ou deux de moment résistant M/2, c'est kif. Ça ne change rien pour la partie la plus tendue de la courroie

Je suis d'accord avec toi sur la finalité mais tu ne peux pas l'exprimer ainsi.
Si M est le moment, il est l'instant où doit s'ouvrir les soupapes. Que l'on ait un ou deux arbres ne change rien, le moment de résistance reste le même, il ne divise pas. C'est la résistance ou l'effort à fournir qui est divisé, ou plutôt réparti sur deux arbres.
En revanche et bien que n'étant pas de formation mécanique, je suis convaincu que 2 arbres sont plus lourds qu'un seul donc génèrent plus d'inertie, de frottement dans les paliers, de matière première et de coût de réalisation. Donc la présence de 2 arbres est due à un gain par ailleurs ou une contrainte plus difficile à contourner.

[SK69202]

Oui, mais le diamètre de la poulie est une contrainte.

[trebor]

Bonjour,

Le double arbre à cames permet la commande de 4 soupapes par cylindres ce qui permet d'utiliser de plus petites soupapes plus légère ( moins d'inertie ) et de s'ouvrir moins fortement pour un même volume d'air aspiré ou de gaz évacué.

Cela permet au moteur de tourner plus vite ( moins de risque d'un affolement des soupapes )

L'affolement des soupapes étant dû à l'inertie des soupapes qui ne se referment pas assez rapidement et viennent cogner sur la tête du piston.

[cherbe]

Bonjour,

Le double arbre à cames permet la commande de 4 soupapes par cylindres ce qui permet d'utiliser de plus petites soupapes plus légère ( moins d'inertie ) et de s'ouvrir moins fortement pour un même volume d'air aspiré ou de gaz évacué.

mouais bof, 2 petites soupapes auraient moins d'inertie (de poids ?) qu'une seule plus importante ? Je pense que c'est l'inverse.
Quant à la course, je ne vois pas la différence, hormis l'encombrement du cône de la tige et là aussi, 2 petits cônes sont au moins aussi volumineux qu'un seul.

Pour moi, l'intérêt des 4 soupapes est ailleurs.
- Il faut maximiser l'ouverture pour laisser entrer un maximum d'air et évacuer les gaz avec un moindre effort de compression de ces gaz ;
- il faut que la soupape soit la plus étanche possible en position fermée ;
- il faut minimiser l'effort d'ouverture des soupapes (contraindre son ressort)

A mon avis, l'intérêt des 4 soupapes est dicté par les 2 derniers points mais il peut y avoir des motivations supplémentaires.
Deux soupapes de petit diamètre sont plus facilement étanches avec un moindre effort du ressort qu'une seule de même surface pour des raisons de distance entre le siège (périphérie) et l'axe (centre). C'est un problème de bras de levier.

[sitalgo]

Si M est le moment, il est l'instant où doit s'ouvrir les soupapes. Que l'on ait un ou deux arbres ne change rien, le moment de résistance reste le même, il ne divise pas. C'est la résistance ou l'effort à fournir qui est divisé, ou plutôt réparti sur deux arbres.

Si on considère un 4 cyl, comme quoi chaque cas demande à être examiné, un OHC doit abaisser 2 soupapes en même temps (sur 2 tours 8 soupapes à bouger), un arbre en DOHC ne doit abaisser qu'une soupape en même temps sur 2 tours.
Par contre, sur un monocylindre le moment instantané maximum ne change pas.

je suis convaincu que 2 arbres sont plus lourds qu'un seul

Pas seulement, il y a les couvre-culasse, une poulie en plus, sans entrer dans le détail.

donc génèrent plus d'inertie,

L'inertie (de rotation je suppose) a des avantages et des inconvénients. Je ne vois que l'expérience ou une analyse fine pour juger de l'optimum. Comme inconvénient il y a l'inertie au changement de régime moteur, compris d'ailleurs l'inertie de la poulie d'arbre à came que certains ont faite en carbone j'imagine dans ce but.

de frottement dans les paliers,

Les frottements sont proportionnels aux forces qui les génèrent. Ça ne change rien, en théorie. 8 soupapes réparties sur 2 arbres ou sur un seul, ça fait le même frottement aux paliers.

de matière première et de coût de réalisation. Donc la présence de 2 arbres est due à un gain par ailleurs ou une contrainte plus difficile à contourner.

La finalité, depuis le début du XXe siècle c'est de vouloir monter en régime et augmenter la puissance spécifique du moteur. Pas plus que ça.
Pour éviter l'affolement des soupapes on a aussi imaginé des système qui abaissent et relèvent les soupapes, sans ressort.

[trebor]

A cherbe,

Il ne faut pas comparer le poids des 2 petites soupapes à l'unique plus grosse.

C'est le poids d'une seule ( la petite soupape ) et qui se referme bien plus vite car elle s'ouvre moins et est plus légère que la grosse unique soupape.

Les 2 petites soupapes d'admissions provoquent une meilleure turbulence dans le cylindre, un meilleur brassage des gaz.

[cherbe]

C'est le poids d'une seule ( la petite soupape ) et qui se referme bien plus vite car elle s'ouvre moins et est plus légère que la grosse unique soupape.

J'ai déjà posé la question plus haut :
Pour quelle raison la course d'une petite soupape serait moindre ?

[PIXEL]

pourquoi de pas revenir au deux-temps , avec les technologies modernes ?

le TURBO , par exemple , évitant de comprimer dans le carter, et donc de bruler de l'huile....

ça fait un moment que la question me turlupine

[PIXEL]

Pour éviter l'affolement des soupapes on a aussi imaginé des système qui abaissent et relèvent les soupapes, sans ressort.

distribution desmodromique j'ai eu une moto avec ça.

[sitalgo]

distribution desmodromique j'ai eu une moto avec ça.

Alors comme ça on roule italien !
J'ai eu une voiture italienne des années 70, moteur 60ch/l et couple à 2800 t/mn, ça c'est du savoir-faire. Ça n'existe plus.

pourquoi de pas revenir au deux-temps , avec les technologies modernes ?

le TURBO , par exemple , évitant de comprimer dans le carter, et donc de bruler de l'huile....

D'autant que le meilleur rendement obtenu sur un moteur (plus de 51%) est un deux-temps diesel turbo. Bon d'accord, il pèse 2300 tonnes.

[PIXEL]

Alors comme ça on roule italien !

leurs machines ont un charme fou ! faut faire une virée en GUZZI !

mais on va se faire tacler pour le HS

[cherbe]

pourquoi de pas revenir au deux-temps , avec les technologies modernes ?
le TURBO , par exemple , évitant de comprimer dans le carter, et donc de bruler de l'huile....
ça fait un moment que la question me turlupine

Cette partie des problèmes (admission de l'air) est réglée, depuis longtemps. MAP montait une "soufflante" sur son 2T dès 1948, la première voiture diesel courant les 24 heures du Mans ; même montage sur les tracteurs de la marque, mais en 2 cylindres et 4 pistons. HANOMAG avait aussi une soufflante sur les tracteurs Pony diesel 2T, fin des années 50... Et depuis plus rien à ma connaissance. La soufflante est l'ancêtre du turbo.

Reste quand même le problème de l'évacuation des gaz du tour précédant. La présence inévitable de gaz résiduels réduit le rendement du moteur.
C'est l'une des raisons pour les quelles le 2 temps consomme plus que le 4 temps. En période de réduction des rejets carbonés, ça compte beaucoup.

[antek]

distribution desmodromique j'ai eu une moto avec ça.

Ducati 250 desmo ?
Ah que c'était de la belle mécanique !
Et quand on rajoutait un Del'Orto de 42 + mégaphone . . .

[cherbe]

D'autant que le meilleur rendement obtenu sur un moteur (plus de 51%) est un deux-temps diesel turbo. Bon d'accord, il pèse 2300 tonnes.

51% de quoi ? Tu veux parler d'efficacité énergétique ?

[PIXEL]

pour les curieux :

http://www.motoservices.com/panne/moto_et_technique.htm

[SK69202]

J'ai déjà posé la question plus haut :
Pour quelle raison la course d'une petite soupape serait moindre ?

L'avantage de 2 soupapes au lieu d'une seule c'est:
Une section de passage des gaz plus grande pour un même alésage de cylindre
Une masse unitaire de soupape plus faible.
Une surface de refroidissement plus grande.
Une section de passage plus grande permet un meilleur remplissage du cylindre pour une dépression identique.
La masse de la soupape conditionne le régime auquel la queue de la soupape va décoller de son poussoir (ou culbuteur), ce régime devient dangereux pour la survie mécanique du moteur. La puissance dépendant du régime, il y a intérêt à tourner vite mais il y a aussi des inconvénient. Le profil de came intervient aussi. Une course moins grande de deux soupapes permet à section de passage égale d'avoir une vitesse moindre des soupapes. C'est le ressort qui doit arrêter la soupape lancé à grande vitesse, lui faire changer de sens, l'accélerer vers son siège pour la retirer de la trajectoire du piston qui remonte à toute allure.....
La surface plus grande des 2 queues permet de transférer plus vite la chaleur due à l'échauffement de la tête pendant la combustion, vers la culasse et le circuit de refroidissement. Une soupape moins chaude réchauffe moins les gaz frais à l'admission ce qui permet un meilleur remplissage (plus de force) et "grille" moins vite à l'échappement (des centaines de degrés).

Et depuis plus rien à ma connaissance. La soufflante est l'ancêtre du turbo.

Non, le turbo compresseur date d'avant 1910, le seul truc pas pensé pour les moteurs avant 1910, c'est les arbres d'équilibrage latéraux (1912).
Pour les soufflantes voir du coté des diesels 2T de propulsion navale, le site de MAN est très bien pour ça.

51% de quoi ? Tu veux parler d'efficacité énergétique ?

Oui, avec cogénération il dépasse la limite de Carnot.

La distribution desmodromique à fait dépasser 13000 tr/mn avant la deuxième guerre mondiale, mais elle à besoin de jeux parce que les température varie fortement et les jeux, c'est pas bon pour la loi d'ouverture des soupapes , loi qui donne la vie à un moteur....