Le système d'admission d'un moteur de voiture à quatre temps a un objectif principal, pour obtenir autant de mélange air-carburant dans le cylindre que possible. Une façon d'aider l'admission est d'ajuster la longueur des tuyaux.
Lorsque la soupape d'admission est ouverte sur le moteur, l'air est aspiré dans le moteur, de sorte que l'air dans le canal d'admission se déplace rapidement vers le cylindre. Lorsque la soupape d'admission se ferme brusquement, cet air s'arrête brusquement et s'empile sur lui-même, formant une zone de haute pression. Cette onde à haute pression remonte le canal d'admission loin du cylindre. Lorsqu'elle atteint l'extrémité du canal d'admission, où le canal se connecte au collecteur d'admission, l'onde de pression rebondit sur le canal d'admission.
Si le canal d'admission est juste de la bonne longueur, cette onde de pression reviendra à la soupape d'admission au moment où elle s'ouvrira pour le cycle suivant. Cette pression supplémentaire aide à introduire plus de mélange air-carburant dans le cylindre, agissant ainsi comme un turbocompresseur.
Le problème avec cette technique est qu'elle n'apporte un bénéfice que dans une plage de vitesse assez étroite. L'onde de pression se déplace à la vitesse du son (qui dépend de la densité de l'air) dans le canal d'admission. La vitesse variera un peu en fonction de la température de l'air et de la vitesse à laquelle il se déplace, mais une bonne estimation de la vitesse du son serait de 1 300 pieds par seconde (fps). Essayons d'avoir une idée de combien de temps le canal d'admission devrait être pour profiter de cet effet.
Disons que le moteur tourne à 5 000 tr/min. La soupape d'admission s'ouvre une fois tous les deux tours (720 degrés), mais disons qu'elle reste ouverte pendant 250 degrés. Cela signifie qu'il y a 470 degrés entre le moment où la soupape d'admission se ferme et le moment où elle se rouvre. À 5 000 tr/min, il faudra 0,012 seconde au moteur pour faire un tour, et 470 degrés équivaut à environ 1,31 tour, il faut donc 0,0156 seconde entre le moment où la soupape se ferme et le moment où elle s'ouvre à nouveau. À 1 300 images par seconde multipliées par 0,0156 seconde, l'onde de pression se déplacerait sur environ 20 pieds. Mais, puisqu'il faut remonter le conduit d'admission puis revenir, le conduit d'admission n'aurait qu'à faire la moitié de cette longueur ou environ 10 pieds.
Deux choses deviennent évidentes après avoir fait ce calcul :
Il n'y a pas grand-chose à faire pour le premier problème. Une admission réglée a son principal avantage dans une plage de vitesse très étroite. Mais il existe un moyen de raccourcir les canaux d'admission tout en bénéficiant de l'onde de pression. Si nous raccourcissons la longueur du canal d'admission d'un facteur quatre, ce qui en fait 2,5 pieds, l'onde de pression se déplacera quatre fois de haut en bas dans le tuyau avant que la soupape d'admission ne s'ouvre à nouveau. Mais il arrive toujours à la vanne au bon moment.
Il y a beaucoup de subtilités et d'astuces dans les systèmes d'admission. Par exemple, il est avantageux que l'air d'admission se déplace aussi rapidement que possible dans les cylindres. Cela augmente la turbulence et mélange mieux le carburant avec l'air. Une façon d'augmenter la vitesse de l'air consiste à utiliser un canal d'admission de plus petit diamètre. Étant donné qu'à peu près le même volume d'air entre dans le cylindre à chaque cycle, si vous pompez cet air à travers un tuyau de plus petit diamètre, il devra aller plus vite.
L'inconvénient de l'utilisation de canaux d'admission de plus petit diamètre est qu'à des régimes moteur élevés lorsque beaucoup d'air passe dans les tuyaux, la restriction du diamètre plus petit peut inhiber le flux d'air. Donc pour les gros débits d'air à des vitesses plus élevées il vaut mieux avoir des tuyaux de gros diamètre. Certains constructeurs automobiles tentent d'obtenir le meilleur des deux mondes en utilisant des canaux d'admission doubles pour chaque cylindre - un de petit diamètre et un de grand diamètre. Ils utilisent une vanne papillon pour fermer le canal de grand diamètre à des régimes moteur inférieurs où le canal étroit peut améliorer les performances. Ensuite, la soupape s'ouvre à des régimes moteur plus élevés pour réduire la restriction d'admission, augmentant ainsi la puissance de sortie maximale.
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