Le webzine de l'UlmSite Responsive Design 10 ans déjà

ULM Actualité

Le webzine de l' ULtraléger Motorisé

Le serrage moteur (part 2)

Par • 16 jan, 2011 • Catégorie: Technique • Commentaires: 5 commentaires»

Nous avons étudié sur l’article précédent “Le serrage moteur (part 1)“, l’explosivité d’un gaz ou Limites d’inflammation. Nous allons voir à présent les conséquences de cette “explosivité” sur nos moteurs lorsque le mélange Air/Carburant est pauvre ou riche. L’on entend par mélange, le mélange air/essence et non le mélange essence/huile, beaucoup font la confusion d’ailleurs et pensent qu’un moteur riche a trop d’huile dans l’essence… Ce n’est pas le cas !

Quand un mélange est dit riche ?

Un mélange est dit “riche”, lorsque nous augmentons le volume de carburant en rapport à l’air au delà du point optimum. Ce point optimum approximatif est de 14,7 volumes d’air pour 1 volume d’essence en 2 temps et 18 volumes d’air pour 1 volume d’essence pour un 4 temps. Ces rapports sont idéaux, en effet, il y a un paramètre qui influe sur ce rapport pour tous moteurs atmosphériques: “La pression atmosphérique” !

Moteur karting IAME-PARILLA 100ccSi en karting le réglage de richesse de la veille n’est pas forcément bon le lendemain, pour nos moteurs Ulm, heureusement nous ne sommes pas ou peu tenus par cette obligation. A cela une raison, en karting les moteurs sont extrêmement pointus:

  • 27 à 28000 t/min pour un 100 cm3 de 30 à 40 cv

C’est pour cela que les manches en Grand Prix ne dépassent pas 10 minutes et pourtant les moteurs sont très endurants:

  • Les 100 kilomètres de Lyon (2 à 3 heures de course soutenue)
  • Les 6 heures de Brignoles
  • Les 24 heures du Mans

Comment est-ce possible une telle endurance ? Les réglages !!! Et l’entretien bien entendu. Les pilotes sans connaissance en mécanique 2 temps, ou sans mécano, n’étaient réduits qu’à de la figuration sans jamais terminer leur course ! Vous rappelez-vous de la définition de la fiabilité ? Ici elle prend toute son importance ! Et le moteur faisait facilement toute une saison voir plus !

Revenons à l’Ulm, pour nos moteurs les variations de pression atmosphérique due à la météo, influent très peu sur notre réglage de richesse. Par contre, nous avons une forte variation de pression lorsqu’on monte. L’altitude vient modifier notre réglage de richesse mais dans quel sens ?

Plus on grimpe, plus l’air se raréfie. Donc il est aisé de comprendre que le volume d’essence sera plus important. On en déduit alors, que plus on grimpe, plus le moteur devient riche !

Conséquence d’un moteur riche:

Explosion richeLorsque le taux d’essence dans l’air dépasse le point idéal, le front de flamme après “explosion” est lent, <10 m/s (vitesse d’allumage d’une gazinière). Cette “lenteur” fait qu’en augmentant le régime, le moteur se met à “ratatouiller”, on dit qu’il fait “le 4 temps” pour un moteur 2 temps. Le front de flamme n’a pas “terminé sa course”, qu’un deuxième front arrive et ainsi de suite… (c’est la ratatouille). La fumée d’échappement est dense et bleutée. Pas de serrage, le graissage est au maximum, mais la puissance n’est pas au rendez-vous !

Conséquences:

  • Perte de puissance (impossible d’atteindre le régime maxi)
  • Encrassement moteur (calamine épaisse pour le 2 temps)
  • Les bougies prennent une coloration du noir sec, au noir “mouillé”, sur le pourtour et le centre (signe d’un moteur exagérément riche)

Quand un mélange est dit pauvre ?

Un mélange air/essence est dit pauvre, lorsqu’on diminue le taux d’essence dans l’air sous le point optimum.

Conséquence d’un moteur pauvre:

Explosion pauvreLorsque le taux d’essence dans l’air est sous le point idéal, le front de flamme après “explosion” est plus rapide, cela va de la vitesse subsonique à celle du son, 340 m/s, voir à plusieurs kilomètres / secondes. Le moteur dégage un bruit métallique particulier (cliquetis). La fumée d’échappement est blanche et peu visible.

Conséquences:

  • Chaleur extrêmement élevée à l’échappement (risque de bruler le film d’huile à cet endroit)
  • Manque d’huile (le film d’huile est extrêmement fin)
  • Effet chalumeau sous la bougie (fusion de la tête de piston et des électrodes de bougie)
  • Puissance élevée (le moteur répond dans tous les régimes)
  • Serrage à plus ou moins brève échéance (dépend du taux du mélange, donc de sa pauvreté)
  • Les bougies prennent une coloration blanc/gris sur le pourtour et le centre (signe d’un moteur éxagérément pauvre)

Pour résumer, deux choses à retenir:

  1. Moteur riche (augmentation du taux d’essence ou diminution du taux d’air)
  2. Moteur pauvre (diminution du taux d’essence ou augmentation du taux d’air)
Riche

Riche

Normale

Normale

Pauvre

Pauvre

On dit que c’est inversement proportionnel, cela pour comprendre le paragraphe suivant: Les raisons du serrage.

Qu’est-ce que le “serrage” ?

Nous entrons ici dans le vif du sujet ! Le mot “serrage”, laisserait supposer que le piston est “étranglé” par son cylindre jusqu’au blocage. En fait il n’en est rien !  Tout du moins, pas dans les serrages usuels, ceux qu’on a l’habitude de voir. Il y a juste une forme de serrage où cela se passe mais nous y reviendrons plus tard.

Le serrage est la phase suivante à la perte du film d’huile entre le piston et le cylindre jusqu’au blocage (que l’on soit en deux ou quatre temps).

Ce sont les raisons de cette perte du film d’huile qui différencient le deux temps du quatre temps.

Pour le moteur à 4 temps de tourisme (je parle de moteurs hors compétition, pour les moteurs pointus il y a d’autres raisons, comme par exemple l’avance à l’allumage…), à part des raisons de défaut de fabrication, la seule raison est le manque d’huile ! (fuite, huile trop vieille, non contrôle du niveau d’huile, défaut de la pompe à huile…).

Mais pour le moteur à 2 temps, nous allons voir que les raisons de la perte du film d’huile, peuvent être multiples et beaucoup plus subtiles qu’en 4 temps.

Perte du film d’huile sur un moteur à 2 temps:

Ce que beaucoup oublient pour un moteur à 2 temps, c’est que l’huile est mélangée à l’essence, et non au fond d’un carter en circuit fermé comme le moteur à 4 temps.

Nous avons vus au dessus, que lorsqu’un moteur est pauvre, cela augmente le pouvoir détonnant du mélange et donc la température avec le risque de fusion du piston et de bruler le film d’huile entre piston et cylindre. Il y a un autre élément non négligeable en 2 temps; le manque d’huile ! Comment ça ? Si le mélange idéal est de 14,7 volumes d’air pour un volume d’essence, l’huile elle ne sera que dans ce petit volume d’essence. Si pour des raisons que nous verrons plus bas, le volume d’air augmente, cela diminue le volume d’essence (en rapport au volume total: Cylindrée). Hors, l’huile étant dans l’essence, cela diminue le graissage par la même occasion… Le résultat ne sera que catastrophique pour votre moteur ! Ceci est aussi valable pour les moteurs à 2 temps à graissage séparé ! (L’huile vient se mélanger avant de pénétrer le cylindre et est brulée comme pour un 2 temps traditionnel)

C’est la raison pour laquelle un moteur à 4 temps “accepte” mieux un mélange plus pauvre (18 volumes d’air pour un volume d’essence).

Ce qu’il faut retenir pour le 2 temps: “Moteur pauvre = température élevée = film d’huile plus fin = film d’huile brûlé = serrage !”

Pourquoi le réglage de richesse se dérègle ?

J’ai un moteur bien réglé, je contrôle mes bougies périodiquement et elles sont couleur chocolat, pourtant un jour je peux me trouver “pauvre” à l’excès, pourquoi ? Bonne couleur de bougie

L’ennemi incontestable du moteur à 2 temps, ce sont les “entrées” d’air non contrôlées. L’air ne doit passer que par le carburateur et nulle part ailleurs, mais alors, d’où peut venir cet air en excès ?

  • Le carburateur des moteurs Ulm est fixé au carter par une pipe en élastomère (pipe d’admission), si cette pipe se fend, à l’aspiration une entrée d’air non réglée (incontrôlée) passera par là, s’ajoutant à la quantité d’air aspirée par la voie normale, rendant ainsi le mélange très pauvre.
  • Le carter moteur; ce sont deux flasques assemblées par des boulons avec un joint entre les deux. Si le joint devient défaillant, de l’air incontrôlée peut être aspirée par là…
  • Les axes de vilebrequin sortent de part et d’autre du carter, l’étanchéité est assurée par des joint spis en élastomère. Si ces joints ne sont pas remplacés périodiquement, ils s’usent et deviennent “passants”, de l’air incontrôlée peut être aspirée par là…

Mais il n’y a pas que les entrées d’air qui viennent altérer le réglage de richesse:

  • Gicleur d’essence partiellement bouché; le volume d’essence injecté devient plus faible, il en résulte forcément un mélange pauvre.
  • Perte du filtre à air; les réglages richesse ont été effectués avec les filtres à air, lorsqu’on retire le filtre, l’air est aspirée en plus grosse quantité ce qui rend le mélange légèrement plus pauvre, si l’on est juste limite avec les filtres, la perte du filtre pourrait occasionner un serrage.
  • (subtil) Filtres à air colmatés; cela rend le mélange très riche, l’utilisateur procède alors à un nouveau réglage de richesse en appauvrissant le mélange, afin d’atteindre des bougies couleur chocolat sans se soucier des filtres à air. Puis un jour il décide de remplacer ses filtres à air. Résultat le mélange devient très pauvre (meilleur apport d’air).
  • L’altitude; si l’utilisateur règle sa richesse très limite afin de profiter de toute sa puissance en “grande” altitude, le jour où son vol en palier est beaucoup plus bas, le moteur sera à ce moment pauvre avec une surchauffe échappement élevée et risque de serrage.

Le réglage richesse, n’est pas le seul responsable des serrages !

Il y a certains serrages qui résultent du seul fait de l’utilisateur. Même si ce que l’on vient de voir au dessus “Entrées d’air”, pourrait être le fait de l’utilisateur (manque d’entretien), ils sont trop subtils pour le pilote lambda sans aucune connaissance en mécanique ! D’où un total respect du manuel moteur et son entretien !

Par contre, il y a des serrages en 2 temps qui ne méritent aucune excuse:

  • Erreur de calcul de pourcentage d’huile (manque d’huile)
  • Mélange (essence/huile) trop vieux (SCHELL préconise l’utilisation du mélange dans le mois)
  • Oubli de mélanger l’huile dans l’essence (ça arrive !)
  • Huile trop vieille (Bidon déformé = solvants évaporés) l’huile ne se mélange pas ou peu
  • Huile non adaptée (minérale à proscrire)
  • Mélange mal préparé (on verse en premier l’huile au fond du bidon vide, après on verse l’essence)
  • Huile de très mauvaise qualité (parce que celle ci est brûlée, l’utilisateur a tendance à utiliser des huiles médiocres très bon marché)
  • Moteur non décalaminé, la couche épaisse de coke à l’intérieur du piston empêche le refroidissement de celui-ci, la chaleur accumulée entraine un serrageCalamine

Pour terminer ce chapitre, il y a le serrage cette fois-ci par “étranglement” du piston.

Nous avons vus au dessus, que le serrage est la perte du film d’huile et non une dilatation excessive, pourquoi ?

Parce que toutes dilatations de tous métaux ont une limite, un métal ne dilate pas sans fin ! Cela dépend de son volume, de sa masse pour être plus précis et de la température, si celle-ci devait être infinie, la dilatation, elle, s’arrête:

Les taux de dilatation de chaque métal sont connus des ingénieurs. Lors de la conception du moteur on en tient compte et on laisse un “jeu” entre cylindre et piston, d’où les segments qui par leur élasticité et leur faible taux de dilatation, viennent combler ce jeu. Lorsque la dilatation est totale et “arrêtée”, un jeu existe encore. C’est la raison de “l’inexistence” d’un serrage par étranglement (dilatation) SAUF …! (exception à la règle)

Lorsque le moteur est froid, au démarrage, le piston dilate immédiatement (faible masse) en rapport au cylindre (masse plus importante) surtout s’il est chemisé fonte (dilatation longue). Le piston augmente de volume (diamètre plus important), le cylindre doit aussi augmenter de volume, mais plus lentement que le piston. Si l’on accélère moteur froid, le piston dilate très rapidement, le cylindre lui, n’a pas encore dilaté… Ce qui va suivre est compréhensible par tous, le film d’huile peut encaisser une pression énorme (huile de très bonne qualité), mais lorsque celle-ci dépasse les limites, l’huile est littéralement raclée par les segments jusqu’au serrage.

Nous terminons ici “Le serrage moteur (part 2)”, nous verrons le mois prochain comment reconnaître le type de serrage et donc sa cause, comment s’en préserver et comment obtenir le bon réglage de richesse et le maintenir.

D.M.

Share
Marqué comme: , , , ,

est Administrateur du site ULM Actualité Directeur de la publication
Email à cet auteur | Tous les Articles par

5 commentaires »

  1. bravo pour cesexplications
    j ai hâte de lire le numéro 3
    jacques

  2. Merci pour l’article, ces informations sont de l’or.

  3. Un grand merci, surtout pour les précisions liées au 2T.

  4. meilleure explication.MECI

  5. […] ou son utilisation. Pour cela je vous invite à revoir les trois précédents articles: Part 1, Part 2 et Part 3 sur le serrage […]

Laisser un Commentaire

Image CAPTCHA Ecouter le code ci-contre
Choisir une autre image CAPTCHA