Préparer "Cylindre - Piston" : Les diagrammes

Publié : Le 09 Décembre 2013 à 15:21
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Mesure et Modification des Diagrammes (cale + échappement)

Les diagrammes moteurs, kesako ?

Ce que l'on appelle diagrammes, c'est l'angle de rotation du vilebrequin pendant lequel s'effectue une phase du cycle du moteur (ex: ouverture/fermeture d'une lumière).

Concrètement, que cela représente-il ? Par exemple, si les diagrammes d'admission sont de 130° cela veut dire que les transferts d'admission sont ouverts pendant 130°; le vilebrequin ouvrira les transferts pendant pendant un angle de 130° et idem pour la combustion, l'échappement et la compression.

Une fois les diagrammes d'admission et d'échappement prêts, les diagrammes de compression, de combustion et de détente varient suivant l'avance à l'allumage.

Mesure des diagrammes de votre moteur (cylindre)

1°) Munissez-vous du disque gradué (je vous conseille d'en fabriquer un assez grand pour la précision des mesures, car un rapporteur ce n'est pas ce qu'il y a de mieux).

2°) Démontez le carter de transmission, le vario et la culasse et la cloche d’allumage.

3°) Montez le cylindre et le piston avec le joint d’embase (le joint d’embase doit-être comprimé).

4°) Placez le piston en limite d'obstruction d'une lumière (transferts ou échappement) et mettre le disque gradué sur 0 (prenez un repère fixe sur le moteur, un pas de vis par exemple). Pour être précis c'est assez dur, il faut faire plusieurs fois les mesures pour être vraiment sûr de son coup, au pire appliquez-vous pour bien mesurer les diagrammes à l'origine puis calculez mathématiquement ce qu'il vous faut faire pour avoir les diagrammes choisis).

5°) Tournez le vilebrequin pour que le piston descende au PMB (pour ma part je tourne dans le sens des aiguilles d'une montre donc je place le piston en obstruction quand il redescend du PMH) et continuez à tourner jusqu'à ce que le piston remonte et ferme à nouveau la lumière.

6°) Lisez la valeur de rotation du vilebrequin, c'est le diagramme.

7°) Recommencez l'opération autant de fois que nécessaire ! Attention, un petit millimètre c'est énorme lorsque vous tournez le vilebrequin !!!!

Choix des nouveaux diagrammes à mettre en place

Tout d'abord il faut savoir que le couple permet une meilleure accélération  et de meilleur reprises alors que la puissance permet une  vitesse de pointe plus élevée. Mais, même si vous choisissez un diagramme pour le couple, votre vitesse de pointe augmentera aussi mais un peu moins que si vous aviez choisi un diagramme de puissance. De manière générale, la modification des diagrammes va faire gagner de la puissance au détriment du couple.

La modification des diagrammes demande un meilleur remplissage du moteur (carburateur de + gros diam., et/ou préparation des transferts et de l'admission), il faut en tenir compte lors du choix des diagrammes !
Si les diagrammes choisis sont trop élevés pour le carburateur monté, le moteur sera très creux à bas régime (très peu voire pas de couple).

Venons-en à la différence entre le diagramme d'admission et celui d'échappement: ça va de 60 à 70° de croisement.
D'origine il y a environ 45 à 50°. Pour les kits moteurs, certains ont 130° à l'admission et 180° à l'échap, alors que en remontant à 190° vous aurez 60°, à 195° vous aurez 65° etc... A savoir que le dernier sera plus violent et moins coupleux que le premier.
Résumé de l'affaire, une cale d'embase n'est pas toujours nécessaire. Vous pouvez laisser le diagramme d'admission initialement présent et travailler seulement le haut de la lumière d'échap pour modifier le diagramme à l'échappement.
Si vous avez une différence importante entre l'admission et l'échappement, vous aurez un moteur plus puissant; par contre si vous augmentez trop cet écart, le moteur va être trop creux et vous aurez une mauvaise réponse en reprise. En pratique, 65° est le presque le maximum.

Il faut aussi tenir compte du pot monté sur votre machine lors du choix des nouveaux diagrammes du cylindre.
Par exemple: avec un pot Yasuni R pour scooter 50cm3, il est fortement conseillé de mettre les diagrammes 188° et 126° pour un rendement optimal du moteur.
L'accord du pot est défini par les diagrammes afin de paramétrer le moteur pour un rendement optimal ! Certaines valeurs sont théoriques mais après c'est l'expérience qui prime dans ce cas de figure, afin d'avoir un pot qui fonctionne très bien et ayant une résonnance accordée afin de balayer le cylindre et permettre aussi l'evacuation des gaz brulés sans en retirer des frais qui arrivent. Ensuite l'autre problème est que la pression moyenne intérieure pouvant jouer sur la résonnance, il faut aussi prendre en considération le Facteur Lambda !


Les diagrammes suivants sont applicables pour les scooters et cyclo à boite 50cc. (pour les mobs, il vous faudra retravailler de beaucoup les transferts et l'admission si vous voulez mettre ces diagrammes) :

Carburateurs de 15 mm :
Pour les transferts: 124° (Couple) à 128° (Puissance)
Pour la lumière d'échappement: 180° (Couple) à 192° (Puissance)

Carburateurs de 17.5 :
Pour les transferts: 126° (Couple) à 130° (Puissance)
Pour la lumière d'échappement: 186° (Couple) à 194° (Puissance)

Carburateur de 19 mm :
Pour les transferts: 128° (Couple) à 130° (Puissance)
Pour la lumière d'échappement: 192° (Couple) à 196° (Puissance)

Carburateurs de plus de 19 :
Pour les transferts : max. 140°
Pour la lumière d’échappement : max. 200°


Pour les moteurs 2 Temps de 125cm3, on peut mettre 195° à l'échappement sur une machine possédant un carbu de 35mm de diamètre. En général, il convient de mettre une cale de 2mm max.

Quelques explications supplémentaires sur l'augmentation des diags

La lumière d'échappement reste toujours fermée à un moment car le piston arrive à ras de la culasse et puis les diagrammes ne peuvent pas depasser 200° à l'échappement sinon il y a des problèmes de remplissage du moteur (on peut y remédier mais il faut toucher aux transferts).

Ce qui fait que le moteur prenne plus de tours avec la modification des diagrammes, c'est que le temps de passage des gaz est plus grand alors le remplissage optimal arrive quand le regime est + élevé.

Calcul théorique des nouveaux diagrammes et de l'épaisseur de la cale

Au lieu de procéder par mesure, on peut utiliser le calcul mathématique, ou s'en servir comme moyen de vérification. Il faut néanmoins avoir mesuré au préalable les diagrammes actuels !


Prenons un exemple précis : (valeurs prises au hasard juste pour montrer comment ça marche)
alésage: 40 mm
course: 39 mm
cylindrée: 49.1 cm3
diagrammes à l'origine: 115°/175°

LA METHODE CI-DESSOUS EST FAUSSE !
Je suis sincèrement désolé d'avoir écrit une coquille sur le site.
Encore merci au préparateur anonyme m'ayant signalé l'erreur.


Partons du fait que le vilebrequin doit faire une rotation de 360° pour parcourir la distance de la course (par ex, du PMB au PMH). En utilisant un tableau de proportionnalité on peut déduire les modifs à faire pour obtenir les nouveaux diagrammes.

=> Diagramme aux transferts:

360° -- 39 mm
115° -- (115x39)/360=12.458 mm
128° -- (128x39)/360=13.867 mm

(13.867-12.458) / 2 = 0.7 mm
Division par 2 car il s'agit d'une distance "aller-retour"
Il faudra mettre une cale de 0.7mm pour avoir 128° aux transferts sur ce moteur.

=> Diagramme à l'échappement:

360° -- 39 mm
175° -- (175x39)/360=18.958 mm
192° -- (192x39)/360=20.8 mm

(20.8-18.958) / 2 = 0.921 mm
Etant donné que l'on doit retrancher 0.7mm (cale), il faut donc limer le haut de la lumière d'échappement de 0.2mm pour obtenir 192° à l'échappement sur ce moteur.

Dans un système piston-bielle-vilebrequin, la transformation du mouvement de rotation (vilo) en mouvement de translation (piston) n'est pas linéaire. On ne peut donc pas utiliser une règle de proportionnalité.

La distance entre le PMH et le haut d'une lumière (C) est donnée par la relation :
C = R*(1+cos(A/2)) + L*(1-sqrt(1-R²/L²*sin(A/2)²))
que l'on peut approximer par : C = R*(1+cos(A/2)) + R²/(4*L)*(1-cos(A))

avec :
R : la demi course (39/2=19.5mm dans l'exemple ci-dessus)
L : la longueur de la bielle (par exemple 85mm)
A : angle d'ouverture de la lumière.

Si l'on refait les calculs de l'exemple, on trouve qu'il faut une cale de 1.71mm pour passer les transferts de 115° à 128°, et réhausser l'échappement de 2.91mm pour passer de 175° à 192°.

Modifications des diagrammes et mise en place de la cale en aluminium

=> Pour le diagramme aux transferts:

Note Importante:
Pour mesurer le diagramme d'admission et les accorder, vous devez prendre en compte les transferts latéraux puis vous devez montez le transfert arrière au même diagramme que les latéraux. Mais pour remonter le transfert il vous faudra usiner à l'intéreur de la chemise.

1°) Montez le cylindre et le piston avec un joint d'embase

2°) Rajoutez des joints d'embase jusqu'à obtenir le diagramme aux transferts que vous avez choisi (comprimez-les bien)

3°) Lorsque vous obtenez le diagramme choisi, enlevez 2 joints et comprimez les joints restants (avec un étau par exemple), et mesurez l'épaisseur totale à l'aide d'un pied à coulisse pour avoir une mesure précise.

4°) Taillez dans une tole en aluminium de l'épaisseur de la totalité de vos joints une cale de la forme d'un joint (s'il vous faut une cale de 1mm, vous pouvez bien sûr tailler 2 cales de 0.5mm entre lesquelles vous intercalerez un joint d'embase, sachant qu'un joint de type "papier" mesure 0.2 à 0.3mm, vous aurez une "cale" à l'embase du cylindre de 1.3mm). La tôle en alu se trouve difficilement, essayez de chercher dans les ferronneries et si vous êtes chanceux, p-e en trouverez-vous dans les magasins tels que Castorama, Mr Bricolage...

4°bis) Vous pouvez aussi enlever de la matière sur la calotte du piston mais ce n'est pas conseillé, le piston est beaucoup trop fragilisé ! Il y a mieux à faire sur le piston.

5°) Lorsque vous remonterez le cylindre, vous placerez un joint de chaque côté de la cale (c'est pourquoi il faut enlever 2 joints lors de la mesure de l'épaisseur des joints restants)


N'oubliez pas de surfacer le haut du cylindre de l'épaisseur que vous rajouterez à l'embase de celui-ci pour récupérer un taux de compression identique à l'origine.

Note: le diagramme à l'échappement est aussi modifié avec la cale (c'est logique...).



=> Pour le diagramme à l'échappement:


1°) Munissez-vous des fraises, limes, et du disque gradué.

2°) Montez le cylindre et le piston avec la cale en alu et les 2 joints (comprimez bien les joints d'embase)

3°) Placez le piston au point mort bas.

4°) Remontez-le de la MOITIE du diagramme choisi (95° si vous avez choisi 190°).

5°) Faites un trait au-dessus du piston.

6°) Mesurez le diagramme en prenant pour limite d’ouverture le trait précédemment tracer.

7°) Si la valeur est ok, passez à l’étape suivante, sinon, recommencez au point 2°.

8°) Enlevez la matière de la lumière d’échappement jusqu’au trait.

9°) Terminez la préparation de la lumière.

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