SI vous connaissez les supercars, l’expression moteur sans came ou moteur FreeValve pourrait signifier quelque chose pour vous. Si vous ne connaissez pas bien le monde des performances à quatre roues, vous avez peut-être entendu l’expression vannes pneumatiques du monde du MotoGP.
Le principe est fondamentalement le même – faire fonctionner les soupapes d’admission et d’échappement d’un moteur sans utiliser de technologie à l’ancienne comme des chaînes, des cames ou des engrenages.
Voici pourquoi nous pensons que les moteurs sans came pourraient être la prochaine grande chose à révolutionner l’ingénierie des motos.
Comment fonctionne un moteur sans came ?
Avant d’expliquer pourquoi nous pensons que cela pourrait bientôt arriver dans une salle d’exposition près de chez vous, examinons comment fonctionne le moteur sans came.
Dans un moteur sans came, les gaz de charge et les gaz d’échappement sont introduits et expulsés du moteur selon la méthode conventionnelle, via des soupapes s’ouvrant et se fermant à un moment prédéterminé dans le haut de la chambre de combustion. C’est la méthode d’ouverture et de fermeture des cames qui rend ce type de moteur si intéressant.
Au lieu d’utiliser des cames rotatives entraînées par la manivelle du moteur pour actionner les soupapes, un moteur sans came utilise la pression d’air au-dessus et en dessous d’un piston qui est relié à la soupape pour la faire fonctionner. Il existe également des exemples qui utilisent des électroaimants pour faire fonctionner les vannes, bien que ceux-ci soient moins courants.
Sur l’image assez grossière ci-dessus, A est l’entrée dans la chambre au-dessus du piston, B est la sortie, C est la goupille de verrouillage et D est le réservoir d’air sous le piston.
Deux ouvrir la vanne un signal passera à une vanne permettant un flux d’air à haute pression dans la zone au-dessus de la vanne et le piston. Cet air sera à une pression plus élevée que l’air sous le piston, forçant la vanne en position ouverte. Une fois que la quantité et la durée souhaitées de levée de soupape ont été atteintes, l’air est libéré de la chambre au-dessus, permettant à la pression d’air sous le piston de forcer la fermeture de la soupape.
Dans l’image ci-dessus, il y a aussi une goupille située à droite de l’actionneur, on pense que c’est l’une des façons dont les fabricants stabilisent le piston lorsqu’il est ouvert et ajustent la levée de la soupape si nécessaire. Cela, nous ne le savons pas à 100%, car ils gardent naturellement ces cartes assez bien gardées.
Quels sont les avantages d’un moteur sans came ?
Un moteur sans came présente une multitude d’avantages par rapport à un moteur à arbre à cames standard et le principal qui me fait penser que nous pourrions les voir bientôt sur les vélos est l’efficacité.
Efficacité
Pour commencer, les moteurs sans came ont beaucoup moins de charge parasite transmise au moteur ; sans chaînes à cames, engrenages ou arbres à cames à tourner, une plus grande partie du couple du moteur peut être utilisée pour déplacer et ne pas déplacer les pièces internes.
Un moteur sans came gagne également parce que la durée et la hauteur de la levée des soupapes peuvent être beaucoup plus précises qu’avec un arbre à cames standard. Les lobes doivent être de forme arrondie, ce qui signifie que la levée des soupapes sera toujours compromise d’une manière ou d’une autre lorsque le moteur attend que la soupape s’ouvre complètement.
Parce que le moteur sans came utilise des giclées de pression délivrées avec précision pour ouvrir les soupapes, elles peuvent s’ouvrir beaucoup plus proprement et à tout moment que la gestion du carburant juge nécessaire pour un fonctionnement optimal.
L’image ci-dessus montre l’ouverture de soupape d’une unité entraînée par arbre à cames standard avec un moteur sans came.
Étant donné que l’ouverture et la levée des soupapes sont désormais synchronisées avec précision, le système de gestion du moteur peut désormais déterminer avec plus de précision la quantité de carburant nécessaire pour obtenir la combustion la plus efficace pour un régime moteur donné.
Un moteur sans came peut également éteindre certains de ses cylindres beaucoup plus facilement qu’un moteur conventionnel. Si la vitesse de la route tombe en dessous d’un paramètre défini, deux des quatre cylindres ouvriront leurs soupapes d’admission et d’échappement, supprimant les compressions et permettant au cylindre de monter et descendre plus librement. L’injection de carburant peut également être désactivée à ce stade pour empêcher le lavage de l’huile des alésages de cylindre. Une fois que le moteur a besoin d’utiliser à nouveau les deux cylindres, la soupape se referme et le cycle de combustion commence.
Conditionnement et puissance
Un moteur sans came est également une unité beaucoup plus petite et compacte, certains moteurs d’entretien sans came permettant d’économiser jusqu’à 30 % de poids par rapport à un moteur conventionnel de cylindrée similaire. FreeValve, une société sœur de Koenigsegg, a conçu un moteur turbocompressé de 1,6 litre de cylindrée, mais qui produisait 230 ch et 240 lb-pi de couple. Ce moteur était presque la moitié de la taille d’un moteur conventionnel, mais 30 % plus économe en carburant et a enregistré une réduction de 50 % des émissions.
Greta Thunberg approuverait certainement !
Quand a-t-on pu voir un moteur sans came sur une moto ?
Mis à part le MotoGP utilisant un type similaire d’actionnement de soupape depuis un certain temps maintenant, il n’est pas clair quand les fabricants traditionnels adopteront cette technologie dans les vélos de route que nous pouvons conduire et acheter. Le MotoGP fournit toujours un goutte-à-goutte de technologie des vélos de course à la route, il l’a toujours fait et, dans mon esprit, le fera toujours, même si je pense que ce sera l’industrie qui aura la main forcée qui fera que la technologie comme celle-ci soit adopté.
Avec des réglementations sur les émissions de plus en plus strictes et le désir des consommateurs d’avoir plus de puissance, de vitesse et d’efficacité ; simplement augmenter le déplacement et remapper le ravitaillement en carburant pour contourner les réglementations deviendra une tâche de trop. Les ingénieurs et les concepteurs devront rechercher d’autres moyens de résoudre le problème de la puissance par rapport aux émissions.
