GT2 RS et capsule mécanique.

Bon aujourd'hui je continue mes petits cours de mécanique. J'aborde un sujet un peu plus pointu. C'est-à-dire la distribution. Alors pour ceux qui viennent de se joindre à nous allez réviser les dernières capsules parce que sinon je pense que vous serez un peu perdu. On commence toutefois par un nouveau modèle dévoilé par Porsche.

2011 Porsche 911 (997) GT2 RS

Encore une version allégée d'un modèle qui existe déjà. La 911 GT2 de base étant la Porsche la plus puissante et la plus performante en 2010. Cette dernière reprend en fait le moteur de la Turbo et lui ajoute quelques chevaux de plus. On se débarrasse en même temps de la traction intégrale, donc la GT2 redevient un bonne vieille propulsion. Pour pilote avertis seulement puisqu'on a tout de même 530 Hp sous le pied droit.

Avec la GT2 RS, Porsche en rajoute. Le moteur est booster jusqu'à 620 Hp et 516 lb-ft. La puissance maxi est atteinte à 6 500 tr/min. tandis que le couple est disponible à partir de 2 500 jusqu'à 5 500 tr/min.

Porsche aurait pu se contenter de ça, puisqu'il s'agit tout de même d'une différence de 90 Hp, mais on en rajoute en allégeant l'animal à la façon des GT3. C'est en tout 70 kilogrammes qui prennent la porte de la sortie. Plusieurs panneaux sont construits en plastique renforcé de fibre de carbone, les freins en acier sont remplacés par les freins en composites PCCB et l'intérieur est revu avec des composants plus légers.

Au finale, la GT2 RS serait capable de faire le 0-100 km/h en 3,5 secondes et le 0-200 km/h en 9,8. Si vous avez assez d'espace pour le faire la RS demande moins de 30 secondes pour atteindre la vitesse de 300 km/h, 28,9 secondes pour être plus exacte. Le tout se vend environ 250 000 $CAN. Je vous laisse admirer l'animal.



Capsules mécaniques – La distribution.

Définition.

Contrairement à ce que ça peut laisser croire, je ne parle pas ici de la distribution de l'allumage, je ne fais pas référence au distributeur. Non, je parle plutôt de la distribution comme étant l'ouverture et la fermeture des soupapes dans le moteur. En anglais on pourrait parler de « engine timing » ou plus simplement et plus garage, de « timing ». Je vais donc vous décrire dans cette capsule le train de soupapes du moteur qui est d'une importance capitale à son bon fonctionnement et à ses performances.

Si on revient à nos temps moteurs (qui ont été bien expliqué dans mes dernières capsules) il est évident que les soupapes doivent s'ouvrir et se fermer pour, soit laisser entrer le mélange air-essence ou laisser sortir les gaz d'échappement. Le tout ne se fait pas par magie par contre et il y a un tas de pièces mécaniques qui assurent l'ouverture des soupapes au bon moment. En voici donc, la liste descriptive.

Les soupapes elles-mêmes ( « valves » en anglais).

Comme décrit dans mes précédentes capsules on a toujours au minimum une soupape d'admission, qui sert à faire entrer le mélange air-essence dans la chambre de combustion, et une soupape d'échappement, qui sert à faire sortir les gaz déjà brûlés. Dans les moteurs modernes, on a souvent plus de deux soupapes. la plupart ayant deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement. Donc, dans un moteur à 4 cylindres en ligne on aura 16 soupapes au total, ou « 16 valves » en anglais. Dans des moteurs plus performants, on peut avoir trois soupapes d'admission et deux d'échappement. En fait, il n'y a pas vraiment de loi immuable pour le nombre de soupapes, cela dépend du constructeur et des résultats demandés aux ingénieurs.

Les soupapes elles-même auront une forme définie et très précise. La forme est importante puisque c'est elle qui détermine l'aérodynamique des gaz qui entrent ou sortent du moteur. L'image ci-dessous est une représentation typique d'une soupape.



La soupape est le truc long qui ressemble à une trompette à l'intérieur du ressort. Ce dernier s'assure que la soupape retourne bien à son emplacement d'origine une fois son travail accomplit. Il est primordial pour la santé de votre moteur. Si jamais il venait à céder, la soupape resterait toujours ouverte et dépendent du type de moteur le piston viendrait cogner sur cette dernière avec des conséquences explosives et terminales.

Les arbres à cames (« camshafts » en anglais).

Bon c'est bien beau tout ça, mais les soupapes ne s'ouvrent pas d'elle-même. Bien qu'il y est d'autre moyen de faire le travail, presque tous les moteurs automobiles utilisent un arbre à came pour l'ouverture des soupapes. Un arbre à came est simplement un long cylindre (l'arbre, en acier durcis le plus souvent) ayant des cames à l'endroit où les soupapes sont situés. C'est quoi une came? Non ce n'est pas de la drogue, c'est simplement un morceau de métal arrondis qui dépasse de l'arbre.



L'arbre à cames est entraîné par le vilebrequin à l'aide d'une chaîne ou d'une courroie d'entraînement. L'arbre à cames tournera donc deux fois moins vite que le vilebrequin, c'est-à-dire qu'il fera une demi-rotation tandis que le vilebrequin en fera une complète. La relation vilebrequin / arbre à cames est hyper-importante, mais j'y reviens dans quelques instants.

La forme des cames sur l'arbre est ce qui détermineras combien de temps et à quelle distance les soupapes s'ouvriront. En anglais on parle de « valve lift », ça c'est la distance, à partir de la paroi de la tête moteur, jusqu'où la soupape s'ouvrira. Il y a aussi la « valve duration », ça c'est la durée de temps où la soupape restera ouverte. Ces deux paramètres détermineront la puissance et le couple du moteur et son d'une importance primordiale, je reviendrai sur ce sujet plus tard.

La courroie d'entraînement (« timing belt » en anglais).

Comme je le disais plus haut, les arbres à cames sont entraînés par le vilebrequin. Rappelez-vous la configuration typique d'un moteur et vous verrez que les arbres à cames sont le plus souvent en-haut du moteur tandis que le vilebrequin est plus bas. On a donc besoin de quelque-chose pour transmettre le pouvoir aux arbres à cames. C'est là que la courroie d'entraînement entre action.

Si on ne veut pas se ramasser avec un paquet de morceaux de soupapes et de piston sur la route, il faut que le tout soit synchronisé précisément. C'est pourquoi, la courroie d'entraînement est munis de petites dentelures qui viennent s'imbriquer dans les engrenages externes du ou des arbres à cames. Ce sont ces dentelures ainsi que la longueur de la courroie qui synchroniseront arbre à cames et vilebrequin.

La plupart des moteurs utilisent une courroie en caoutchouc pour accomplir cette tâche, mais certains moteurs plus performants ou plus ancien utilisent une chaîne métallique à la place. Cette dernière a l'avantage d'être beaucoup plus durable, mais lorsqu'elle doit être remplacée elle est beaucoup plus dispendieuse. Je termine, en vous montrant une photo de ce à quoi la courroie d'entraînement pourrait ressembler sur votre voiture.



Évidemment, sur cette photo le boîtier de protection a été enlevé. Le gros engrenage qui semble être en bronze dans le haut, est l'arbre à cames. La courroie d'entraînement est ce qui est en caoutchouc noir sur le dessus de l'arbre à cames. Si on suit la courroie, on voit bien le tensionneur à gauche à peu près au milieu du moteur. Ce dernier aide à garder une tension égale sur la courroie peut importe le régime moteur. On continue à suivre la courroie pour arriver à la poulie de vilebrequin tout en bas. Celle-ci est directement relié au vilebrequin et tourne à la même vitesse que ce dernier. On aperçoit aussi très bien les dentelures sur la courroie qui lui permette de s'engrener précisément avec l'arbre à cames.

Les différentes configuration des trains de soupapes.

Comme je le disais dans mes capsules précédentes, on peut classer les moteurs selon la configuration de leurs cylindres. Mais on peut encore les sous-classer selon le nombre de soupapes et l'endroit où les arbres à cames sont placés.

Pour ce qui est des soupapes, il s'agit de compter le nombre total. On dira ainsi, un quatre cylindres 16 soupapes ou un V6 32 soupapes. C'est moins fréquent aujourd'hui, mais dans le passé les publicitaires et les directeurs du marketing insistaient beaucoup sur le nombre de soupapes. C'est qu'en règle générale plus on a de soupapes, plus le moteur sera puissant pour une même cylindrée. C'est plus ou moins vrai en 2010, mais ce fut le cas auparavant.

On peut encore classé les moteurs selon le nombre d'arbre à cames et leur position dans le moteur. Jusqu'au début des années 60, presque tous les moteurs avaient leurs arbres à cames dans le bloc. L'arbre à cames entraînait un jeu de poussoir qui faisait ouvrir les soupapes en tête à l'aide de leviers et de ressorts. Ce genre de moteur se dit OHV en anglais pour « OverHead Valve ». Aujourd'hui le plupart des moteurs ont l'arbre à cames dans la culasse au même endroit que les soupapes elle-même. On élimine ainsi beaucoup de pièces et on améliore la fiabilité du moteur de cette façon. On peut aussi le faire tourner beaucoup plus vites pour plusieurs raisons qui seraient trop longues à expliquer ici. Lorsqu'on a un seul arbre à cames pour faire ouvrir et fermer les soupapes, on parle d'un moteur à simple arbre à cames en tête (SACT ou SOHC en anglais, pour « Single OverHead Camshaft »). Si on a un arbre à cames pour les soupapes d'admission et un autre pour les soupapes d'échappement, on parle alors d'un moteur à double arbres à cames en tête (DACT ou DOHC en anglais, pour « Double OverHead Camshafts »).

Il y a quelques exception à tout cela, je ferai probablement une autre capsules pour couvrir ces dernières. En guise de conclusion je vous montre cette petite animation où on voit clairement l'action des soupapes et des arbres à cames. Il s'agit ici d'un moteur DACT.