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CALCUL DE LA CINEMATIQUE ET DES EFFORTS DYNAMIQUES DE LA DISTRIBUTION

 

 

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SOMMAIRE

 

 

1 Installation et mise en route

 

2 Mise en donnée et utilisation des fichiers

 

            2.1 Topologie

            2.2 Ressorts

            2.3 Caractéristiques matériaux

            2.4 Loi de levée

 

3 Exploitation des résultats

 

            3.1 Constantes

                3.1.1 Constantes dimensionnelles

            3.2 Géométrie

                3.2.1 Profil came

                3.2.2 Rayon de came

            3.3 Cinématique

                3.3.1 Levée de soupape

                3.3.2 Interaction soupapes / Piston

                3.3.3 Position contact

                3.3.4 Angle d’oscillation Linguet / Basculeur

                3.3.5 Cinématique

            3.4 Dynamique

                3.4.1 Vitesse soupape

                3.4.2 Accélération soupape

                3.4.3 Jerk soupape

                3.4.4 Vitesse angulaire LB

                3.4.5 Accélération angulaire LB

            3.5 Efforts

                3.5.1 Effort dynamique ressort / soupape

                3.5.2 Garde soupape

                3.5.3 Couple unitaire came

                3.5.4 Couple AAC

                3.5.5 Couple total AAC

                3.5.6 Diagramme polaire axe LB

                3.5.7 Effort X/Y AAC

                3.5.8 Effort total sur X/Y AAC

                3.5.9 Export Charges AAC

            3.6 Exemple de Transformé de Fourrier Rapide

                3.6.1 FFT Levée soupape

                3.6.2 FFT Effort dynamique

                3.6.3 FFT Couple unitaire came

                3.6.4 FFT Couple AAC

                3.6.5 FFT Couple total AAC

                3.6.6 FFT Effort came sur X/Y

                3.6.7 FFT Effort total sur X/Y

            3.7 Tribologie

                        3.7.1 Pression de Hertz

                        3.7.2 Hauteur moyenne du film d’huile

                                3.7.3 Régime de lubrification

            3.8 Aéraulique

                3.8.1 Rapport As / Ap

                3.8.2 Nombre de Mach

                3.8.3 Section théorique admission

                3.8.4 Section théorique échappement

                3.8.5 Diagramme de distribution

            3.9 Ressort

                3.9.1 Raideur Ressorts

                3.9.2 Diagramme de Goodman

                3.9.3 Masse Active Ressorts

                3.9.4 Masse Active Totale

                3.9.5 Mode Propre Ressorts

                3.9.6 Volume Ressorts Pneumatiques

                3.9.7 Pression Ressorts Pneumatiques

                3.9.8 Température Ressorts Pneumatiques

            3.10 Calcul automatique

                3.10.1 Map Harmonique – Calcul Incrémental

 

4 Génération de lois de levée de soupape

 

            4.1 Utilisation et mise en donnée

            4.2 Choix du mode de génération de la loi

            4.3 Paramétrage de la « Garde Constante »

            4.4 Paramétrage du squelette d’accélération

            4.5 Utilisation du solveur

            4.6 Recommandations pour une construction efficace.

 

 

 


 

Mise en donnée et utilisation des fichiers

 

            La mise en donnée s’effectue par l’intermédiaire de la page « Modélisation 0D » :

 

 

 

2.1 Topologie :

 

            Dans cette section, vous renseignerez les données géométriques du moteur (système bielle manivelle, ordre d’allumage…) et les caractéristiques géométriques et massiques des éléments de la distribution.

 

 

 

  1. Alésage : Diamètre nominale des cylindres.
  2. Course : Course nominale du moteur.
  3. Lbielle : Longueur de la bielle (entraxe).
  4. N vilo : Régime moteur au niveau du vilebrequin.
  5. Came #n : Sélectionnez la configuration de l’AAC (nombre de came) et indiquez la position angulaire entre chaque cames  (dans le sens de rotation moteur, vue en bout d’arbre en degré AAC).
  6. Viscosité dynamique : Viscosité dynamique de l’huile à la pression ambiante et à la température d’utilisation.
  7. Coef Piezoviscosité : Coefficient de piezoviscosité du lubrifiant.
  8. Cinématique : Choix de la cinématique, par poussoir plan ou par linguet / basculeur.
  9. Diamètre tête de soupape : Diamètre maxi de la tête de soupape utilisé pour le calcul du rapport des sections soupape / piston.
  10. Diamètre du col : Diamètre équivalant à la section mini du conduit d’admission, utilisé pour la détermination du nombre de mach. Dans le cas d’un moteur multi-soupape, le diamètre du col doit être rapporté au diamètre du col par soupape.
  11. Calage : Angle compris entre le PMH et la levée maxi de soupape (dans le sens horaire pour l’admission et  trigonométrique pour l’échappement).
  12. Angle soupape avec axe cylindre : Angle de l’axe de la soupape par rapport l’axe du cylindre.
  13. Distance poche piston avec plan de joint culasse : Distance entre le centre de la poche piston dans l’axe soupape et le plan de joint de la culasse. Attention au signe : Positif (+) si le centre de la poche est en dessous du plan de joint et négatif (-) si le centre de la poche est au dessus.
  14. Distance plan de joint culasse avec face soupape : Distance entre le centre de la tête de soupape dans l’axe soupape et le plan de joint de la culasse.

 

 

  1. Rayon de base de came : Rayon de base en dos de came.
  2. Largeur came : Largeur du contact entre la came et le poussoir / linguet.
  3. Largeur soupape / LB : Largeur du contact entre la soupape et linguet.
  4. Nb Soupape / cyl : Indiquez le nombre de soupape d’admission et d’échappement par cylindre (le nombre de came suit automatiquement)
  5. T adm /T éch au col : Température de référence dans le conduit d’admission ou d’échappement utilisé pour le calcul du nombre de Mach.
  6. Loi de levée soupape : Sélectionnez la loi de levée à utiliser dans le moteur et disponible dans votre projet.
  7. Masse soupape / Inertie LB/ Poussoir / Coupelle / demi-lune et grain : Masse des éléments de la distribution. Inertie du Linguet par rapport à son centre de rotation.
  8. Ra Came / Ra Linguet - Basculeur : Moyenne quadratique de la rugosité (Rms) de la came et du poussoir, utilisée pour le calcul du régime de lubrification.
  9. Sens de rotation AAC : Sens de rotation de l’AAC lorsque l’observateur se trouve en face du système d’entraînement de l’arbre à came.
  10. Levée de calcul du diagramme de distribution : Les valeurs angulaires des AOA, RFA, AOE & RFE sont généralement données pour une levée sans jeux correspondant à la fin de la rampe de silence. Cette valeur est indispensable pour un tracer cohérant du diagramme de distribution (0,7 ou 1,0mm).

 

 

 

 

  1. Rayon de galet (Rg) : Rayon de courbure du LB au niveau du contact entre la came et le linguet - basculeur.
  2. Rayon de soupape (Rs) : Rayon de courbure du LB au niveau du contact entre le linguet – basculeur et la soupape.
  3. Bras de levier galet (Lc) : Distance entre l’axe de rotation du LB (Ob) et le centre du rayon de galet (Oc).
  4. Bras de levier soupape (Ls) : Distance entre l’axe de rotation du LB (Ob) et le centre du rayon de soupape (Os).
  5. Entraxe came / axe linguet-Basculeur : Distance entre l’axe de rotation du LB (Ob) et l’axe de l’arbre à cames (O).
  6. Téta zéro : Angle entre ObOs et la droite perpendiculaire à l’axe soupape passant par le centre de rotation du LB (Ob) en levée nulle.
  7. Angle c : Angle formé par les deux bras de levier Lc et Ls. L’appellation de « Linguet » ou de « Basculeur » dépend de la valeur de cet angle.
  8. Inverser la cinématique : Permet de faire un miroir de la cinématique par rapport à l’axe Y. Par défaut, l’axe soupape est à droite de l’axe de rotation du linguet / basculeur.

 

 

 

 

 

Linguet à contact roulant

 

Basculeur à contact roulant

 

 

 

Linguet F1 à rappel pneumatique

 

 

Distribution moto à rappel par contre-came (Desmo)

 

 

 

2.2 Ressorts :

 

 

            EValve peut calculer une distribution à deux ressorts par soupape appelés respectivement primaire et secondaire. Sélectionner dans la liste déroulante le ressort correspondant, ou <Nul> pour inactiver le ressort.

 

 

           

            Préalablement, vous devrez créer un ressort en cliquant sur « Ajouter », puis en le paramétrant en cliquant sur « Paramétrer » (ou en double cliquant sur le ressort dans la liste de ressorts). La fenêtre suivante s’affiche :

 

 

            Renseigner ensuite les caractéristiques générales du ressort, tel que :

 

 

  1. Type : EValve permet de calculer 4 types de ressorts de soupape :

 

 

  1. Æ fil : Diamètre du fil du ressort de soupape.
  2. Lf : Hauteur du ressort une fois monté entre la culasse et la coupelle supérieure (levée de soupape nulle). 
  3. Msup : Hauteur du ressort meulé dans sa partie supérieure (coté queue de soupape).
  4. Minf: Hauteur du ressort meulé dans sa partie inférieure (coté culasse).

 

 

  1. G ressort : Module d’élasticité transversal (torsion) du matériau utilisé pour les ressorts de soupape (supposé identique pour tous les ressorts).
  2. r ressort : Masse volumique du matériau utilisé pour les ressorts de soupape (idem).
  3. s adm n : Contrainte limite admissible utilisée pour le diagramme de Goodman des ressorts de soupape.
  4. s max n : Contrainte limite maximale utilisée pour le diagramme de Goodman des ressorts de soupape.

 

RESSORT SIMPLE :

 

 

  1. Lo : Hauteur du ressort à l’état libre.
  2. Æ moyen : Diamètre moyen du ressort de soupape (diamètre de la fibre neutre), soit :                       

Æ moyen = 0,5.( Æexterieur-Æinterieur)

 

  1. N spire total : Nombre de spire total du ressort (en incluant les spires mortes). Entrez la valeur la plus exacte possible en indiquant par un chiffre après la virgule la fraction de spire qui n’est pas entière.
  2. N spire morte : Nombre de spire du ressort qui ne participera pas à la déflection du ressort, sur une seule de ses extrémités (typiquement 1.5 spires au totale, c’est à dire 0.75 spire inactive coté supérieure + 0.75 spire inactive coté inférieure. Dans ce cas, N spire morte = 0.75).

 

 

 

RESSORT PARAMETRE :

 

 

  1. Lo : Hauteur du ressort à l’état libre. Lo est directement calculée en fonction du tableau Spire – Pas.
  2. Spire – Pas : Cette table est utilisée pour définir l’évolution du Pas du ressort. La première ligne correspond à la partie supérieure du ressort (c'est-à-dire coté queue de soupape). La table s’interprète telle que : Il y a 0.75 spire au pas de 2.25mm, puis 3.75 spires au pas de 6mm, puis 3 spires au pas de 4mm… Une spire correspond à un enroulement de 360° autour de l’axe soupape.
  3. Hauteur - Dmoyen : Cette table permet de décrire le profil d’enroulement des spires autour de l’axe soupape. La première ligne correspond également à la partie supérieure du ressort. Chaque ligne de la table décrit les points de contrôle du profil d’enroulement.

 

 

 

F Nota : Vous pouvez afficher les caractéristiques du ressort après avoir lancé son calcul. Les caractéristiques du ressort seront alors stockées dans le modèle et ne seront pas mises à jour tant qu’un nouveau calcul n’aura pas été lancé.

 

 

            Une fois le calcul réalisé, l’utilisateur pourra afficher les caractéristiques principales du ressort telles que la raideur, la contrainte maximale et la masse active du ressort. Toutes ces valeurs sont exprimées en fonction de la déflexion du ressort (de 0mm à la déflexion maximale à spires jointives).

 

 

Raideur du ressort en fonction de la déflexion

 

 


Contrainte maximale et masse active (spire non talonnées)


 

Il est également possible d’afficher la géométrie du ressort, et la faire varier en fonction de la charge appliquée au ressort.

 



 

Dès lors, il peut être intéressant d’exporter les coordonnées de la fibre neutre du ressort telle qu’elle est représentée sur le graphique en cliquant sur « Exporter ».

 

Vous pouvez procéder à un changement de repère en indiquant l’angle de rotation (Centre de rotation à X=0 et Y=0, valeur positive dans le sens trigonométrique et négative dans le sens horaire) et procéder à une translation suivant X ou Y. (Origine = Plan de contact spire inférieure / Axe soupape. Y = axe soupape).

 

 

            Vous pouvez également afficher la répartition des contraintes dans les spires en fonction la hauteur du ressort à l’état libre pour un effort de compression donné.

 

 

 

 

RESSORT PNEUMATIQUE :

 

 

  1. Volume : Volume de gaz total dans la chambre soupape fermée.
  2. Æ chambre : Diamètre de la chemise du ressort pneumatique.
  3. Æ soupape : Diamètre de la queue de soupape.
  4. Pression : Pression dans la chambre soupape fermé (pression régulée).
  5. Température : Température du gaz soupape fermée (prendre la température d’huile si inconnue)
  6. Constante r : Constante thermodynamique « r » du gaz présent dans la chambre.
  7. Gamma : Coefficient isentropique «g » du gaz. 

 

 

IMPORT :

 

 

  1. Lo : Hauteur du ressort à l’état libre.
  2. Pour importer les caractéristiques d’un ressort :

 

·        Utiliser le fichier modèle Fichier_Model_Spring.xls et enregistrez-le sous un autre nom.

·        Complétez, en fonction de la déflexion du ressort : les valeurs de raideur, de contrainte et de masse active (table de 50 points maxi, les valeurs de déflexion doivent être renseignées par ordre croissant. Sans valeur, laissez les cellules vides).

·        Cliquez sur le bouton

·        Sélectionnez le fichier voulu.

·        Le fichier est importé et sera lié à votre fichier projet.

 

2.3 Caractéristiques matériaux :

 

            Ici sont entrées les propriétés des matériaux  par les cames, les poussoirs, etc…).

 

 

  1. u ling/basc/poussoir : Coefficient de poisson du matériau utilisé pour les linguets – basculeurs ou poussoir.
  2. u cames : Coefficient de poisson du matériau utilisé pour la réalisation des cames.
  3. u soupape : Coefficient de poisson du matériau utilisé pour la réalisation des soupapes.
  4. E  ling/bas/poussoir : Module d’Young du matériau utilisé pour les linguets – basculeurs ou poussoir.
  5. E  cames : Module d’Young du matériau utilisé pour la réalisation des cames.
  6. E  soupape : Module d’Young du matériau utilisé pour la réalisation des soupapes.

           

F Nota : Vous pouvez utiliser les valeurs par défaut de l’acier à ressort et de l’acier utilisé usuellement pour la réalisation des éléments de la distribution.

 

 

2.4 Loi de levée :

 

 

  1. Ajouter : Vous pouvez ajouter une loi de levée prédéfinie construite avec un squelette d’accélération arbitraire. Il est possible, par la suite, de modifier les paramètres de cette loi de levée ou d’en modifier le mode de génération. Pour cela, sélectionnez la loi à paramétrer et cliquez sur l’onglet « génération de lois de levée ».
  2. Supprimer : Pour supprimer une loi, sélectionnez la loi parmi la liste appartenant au projet et cliquez sur supprimer. Confirmer la suppression.
  3. Renommer : Pour renommer une loi, sélectionner la parmi la liste de loi appartenant au projet et cliquez sur renommer. Entrer un nouveau nom.
  4. Importer : Il est possible d’importer une loi de levée, pour cela suivez la procédure suivante :

 

·        Utiliser le fichier modèle Fichier_Levee_Model.xls et enregistrer le sous un autre nom.

·        Compléter le fichier avec la loi de levée de votre choix en prenant garde à respecter l’incrément (tous les degrés AAC) et en positionnant la position de la levée maxi à 180° AAC. Le fichier doit comporter 360 points au format nombre.

·        Cliquez sur le bouton « Importer ».

·        Sélectionnez le fichier voulu.

·        Afin de le rendre actif, vous devez le sélectionner dans les paramètres moteurs.

 

  1. Paramétrer : Cliquez sur paramétrer afin de modifier la loi sélectionnée (Voir 3).
  2. Dupliquer : Si vous souhaitez dupliquer une loi, sélectionner la parmi la liste de loi appartenant au projet et cliquez sur dupliquer.

 


 

Exploitation des résultats

 

 

3.1 Constantes :

 

3.1.1 Constantes dimensionnelles

 

 

DIMENTIONNEL :

 

1.      Cylindrée unitaire : Volume nominal d’un cylindre.

2.      Rapport Lambda (L/R) : Rapport de la longueur de bielle sur la demi-course.

3.      Demi-course (R): Distance entre l’axe des tourillons et l’axe des manetons.

 

PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT :

 

1.      Régime : Vitesse de rotation moteur en rad/s.

2.      Vitesse moyenne piston : Vitesse moyenne du piston. (Voir EEngine)

3.      H1 aac (Hz) : Fréquence de rotation de l’arbre à came en Hertz.

 

DIAGRAMMES :

 

4.      Avance Ouverture Admission (AOA) : Valeurs en degré vilebrequin entre le début d’ouverture de la soupape d’admission (@ levée de x mm) et le PMH.

5.      Retard Fermeture Admission (RFA): Valeurs en degré vilebrequin entre le PMB et la fin fermeture de la soupape d’admission (@ levée de x mm).

6.      Avance Ouverture Echappement (AOE) : Valeurs en degré vilebrequin entre le début d’ouverture de la soupape d’échappement (@ levée de x mm) et le PMB.

7.      Retard Fermeture Echappement(RFE) : Valeurs en degré vilebrequin entre le PMH et la fin fermeture de la soupape d’échappement (@ levée de x mm).

 

 

3.2 Géométrie :

 

 

1.      Levée maxi : Valeur de la levée maximale de la soupape. Cette valeur, que vous devrez choisir à priori, n’est pas exclusivement dimensionnant. Le concepteur devra également tenir compte de l’efficacité de la loi de levée et du choix judicieux des angles d’ouverture et de fermeture de soupape afin de répondre au mieux au besoin de remplissage pour un régime d’utilisation du moteur donnée. Le choix de la valeur d’ouverture maximale est toujours un compromis entre l’inutilité de l’augmenter (tenue mécanique) et la diminution de la perméabilité globale lors de sa réduction… (Voir ETorque).

2.       Proximité soupape : Distance minimale entre la soupape et le piston.

3.      Axe LB / axe soupape : Entraxe théorique à appliquer afin de centrer le contact LB / soupape lors de la levée.

4.      Angle OcO/OcMc : Angle formé par la droite passant par le centre du galet et le centre de la came à levée nulle (OcO), et la droite passant par le centre du galet et le point de contact le plus éloigné du point de contact à levée nulle (OcMc).

 

3.2.1 Profil came :

           

 

             La géométrie de la came est indispensable pour toute opération de contrôle d’un profil de came. A noter que dans le cas d’un rayon de base trop faible, il est possible de faire apparaitre un « rebroussement » au niveau du sommet de came, ce qui signifie que la came n’est pas réalisable. Dans ce cas, adoptez un rayon de base plus grand. La cinématique spécifique des linguets / basculeurs génère un profil asymétrique.

           

3.2.2 Rayon de came :

 

 

            La came, a certain endroit, peut-être concave. Dans ce cas, il faudra s’assurer que le rayon de la meule utilisée pour le taillage de la came soit inférieur au rayon de concavité (Rayon de came négatif).     

 

 

3.3 Cinématique :

 

3.3.1        Levée de soupape :

 

Affichage de la levée activée dans « Topologie et paramètres moteur »

 

3.3.2        Interaction Soupapes / Piston :

 

 

Il est impératif de contrôler les interactions soupape / piston afin de garantir une fiabilité mécanique sans faille. La distance mini varie en fonction du type de distribution, de quelque dixième de mm pour une cascade de pignon (F1) à plusieurs mm pour une courroie (3mm mini). Une distribution par chaîne permet de descendre à des valeurs de l’ordre de 1,5 à 2mm minimum.

 

3.3.3        Position contact :

 

Point de contact came – poussoir (cas d’un poussoir plan)

 

 

            La position du point de contact entre came et poussoir permet de déterminer le diamètre du poussoir plan, soit :

 

 

 

            Remarquez au passage la forme de la courbe très semblable à la vitesse soupape.


 

Point de contact came – linguet - soupape (cas d’un LB)

 

            Dans le cas d’un linguet / basculeur, la position des points de contact (distance parcourue sur l’arc de rayon Rg et Rs) permet de déterminer la géométrie du galet (longueur du contact) et de contrôler la qualité du contact entre le linguet / basculeur et la queue de la soupape.


 

3.3.4        Angle d’oscillation Linguet / Basculeur:

 

 

3.3.5        Cinématique came/ LB/ Soupape :

 

Sélectionnez les bornes mini et maxi (0 à 359°) et le pas. Faite glisser la scroll bar afin de visualiser la cinématique de l’ensemble.

 


Affichage de la cinématique de la came et du poussoir ou linguet / basculeur

 

Il est possible d’exporter la cinématique telle qu’elle est représentée sur le graphique, c'est-à-dire à l’angle AAC affiché, en cliquant sur « Exporter ». Vous pouvez procéder à un changement de repère en indiquant l’angle de rotation (Centre de rotation à X=0 et Y=0. Valeur positive dans le sens trigonométrique et négatif dans le sens horaire) et procéder à une translation suivant X ou Y.

 

 

 

Par la suite, il est intéressant d’importer le nuage de point dans un logiciel de CAO. Pour ce faire, le plus simple et le plus efficace est encore de réaliser une macro permettant de lire directement les coordonnées de chaque point dans le fichier Excel et de les insérer dans un corps surfacique. Vous pourrez ensuite joindre chaque point du profil de came par une Spline.

 

Exemple d’import du nuage de point dans un logiciel CAO

 

 

3.4 Dynamique :

 

            3.4.1 Vitesse soupape :

 



            Cette loi est principalement intéressante pour visualiser la vitesse d’impact de la soupape sur son siège. Cette valeur ne doit pas dépasser 1 m/s afin de garantir une tenue correcte de la portée de soupapes et de son siège.

 

            3.4.2 Accélération soupape :

 

 

            La loi d’accélération est la loi la plus importante d’un point de vue mécanique, car c’est elle qui caractérise les qualités « mécanique » et « harmonique » d’une loi de levée (voir chapitre concerné). Son élaboration est assez fastidieuse et doit permettre une accélération négative contrôlée, des accélérations maximales évitant un comportement balistique de la soupape tout en garantissant des efforts harmoniques de rang élevé (au dessus de 8) suffisamment faibles.

 

            3.4.3 Jerk soupape :

 



            C’est le dérivé de l’accélération. Le Jerk permet de qualifier la qualité de la loi de levée et principalement du squelette de la loi d’accélération. Un lissage du squelette d’accélération est indispensable si l’on désir avoir un Jerk maxi le plus faible possible.

 

            3.4.4 Vitesse angulaire LB :

 

 

 

            3.4.5 Accélération angulaire LB :

 

 

 

3.5 Efforts :

 

 

            3.5.1 Effort dynamique ressort / soupape :

 

            La connaissance de ces deux efforts est primordiale pour la détermination du régime critique d’affolement de soupape. Lorsque l’effort de rappel du ou des ressorts est insuffisant pour garantir un contact de la coupelle supérieur sur les demi-lunes, alors le système devient instable et la tenue mécanique de l’ensemble soupape-coupelle-ressort n’est alors plus garanties.

 

            Les conséquences de ce mauvais dimensionnement sont variables : casse de soupape au niveau des gorges de demi-lunes, au niveau du diamètre mini de la tige, enfoncement des demi-lunes dans la coupelle, usure des portées de ressort, etc…

 

 

Effort de rappel de soupape

 

            3.5.2 Garde soupape :

 

            C’est la différence entre l’effort dynamique de la soupape (produit de son accélération et de sa masse) et l’effort de rappel du ou des ressorts. La garde ne doit jamais être inférieure à la pré-charge du ressort. Pour autant, cette règle n’est applicable qu’à la condition d’une pré-charge suffisante.

 

            Il faut garder à l’esprit que des efforts sinusoïdaux vont venir s’ajouter à l’effort de rappel du ou des ressorts (voir chapitre correspondant). De ce faite, une étude poussée des efforts harmoniques et de leurs amplitudes est indispensable à la détermination du régime de décollement (ou d’affolement) de soupape.

 

Garde au décollement de soupape correcte

 

 

Garde au décollement critique

 

 

            3.5.3 Couple unitaire came :

 

            C’est le couple unitaire engendré par une seule came (admission ou échappement selon la sélection). Il correspond à la loi de levée sélectionnée dans « topologie et paramètres moteur » et aux caractéristiques des ressorts préalablement renseignées.

 

 

 

                        3.5.4 Couple AAC :

 

            C’est la couple total résultant sur l’arbre à cames d’admission ou d’échappement (suivant la sélection). C’est tout simplement la somme des couples unitaires déphasés suivant l’ordre d’allumage renseigné dans la fenêtre « topologie et paramètres moteur ». 

 

 

 

            3.5.5 Couple total AAC :

 

            C‘est la somme des couples de l’AAC d’admission et de l’AAC d’échappement. Ces résultats sont plus ou moins intéressants et pertinents en fonction de la configuration des arbres à cames du moteur (1 seul AAC pour l’admission et l’échappement, 1 AAC pour d’admission + 1 AAC pour l’échappement entrainés par un pignon relais, etc…).

 

 

            3.5.6 Diagramme polaire axe LB :

 

            C’est le diagramme des charges appliquées sur l’axe du linguet ou du basculeur en contact glissant. Ce diagramme est très utile pour le dimensionnement de l’axe et les calculs éléments finis du LB.

 

 

            3.5.7 Effort X/Y AAC :

 

            C’est l’effort sur l’axe Y (axe soupape) de l’arbre à cames d’admission ou d’échappement (suivant le cas sélectionné). La connaissance de cet effort est indispensable au calcul mécanique des paliers d’AAC et au dimensionnement des goujons de palier d’AAC.

 



 

            3.5.8 Effort total sur X/Y AAC :

 

            Suivant le même principe que pour les couples, c’est la somme des efforts dans l’axe cylindre.

            3.5.9 Export Charges AAC

 

            Cette fonction permet d’exporter les torseurs (glisseurs) des efforts au niveau des cames. Ceci permettra à l’utilisateur de calculer et de déterminer les charges au niveau des paliers des arbres à cames. Les valeurs seront exportées dans un fichier au format Excel.

 

3.6 Exemple de Transformé de Fourrier Rapide :

 

La transformée de fourrier d’un résultat est possible en cliquant, lors de l’affichage d’un graphique, sur le bouton « FFT ».  Ci-après, nous commenterons quelques résultats pertinents à analyser.

 

            3.6.1 FFT Levée soupape


 

            De manière générale, une loi ayant une bonne efficace (proche de 60%) sera riche en harmonique.

 

 

            3.6.2 FFT Effort dynamique

 

            La décomposition harmonique de l’effort dynamique (produit de la masse en mouvement par l’accélération de la soupape) est indispensable au dimensionnement des ressorts de soupape. Les efforts harmoniques pourront être utilisés pour le calcul des travaux relatifs et la détermination des harmoniques dangereuses.

 

 

            Afin de déterminer l’importance d’une harmonique, et donc sa dangerosité, il est nécessaire de calculer le travail maximal sur un cycle de vibration. Le calcul de l’importance d’une harmonique fait appel au calcul de l’énergie dissipée au niveau des déformations d’une ligne d’arbre et des couples excitateurs associés.

 

            Le travail maximal sur un cycle de vibration de l’effort harmonique d’ordre q à la résonance est donné par la formule suivante :

 

            Le calcul n’est pas directement fourni par EValve car il est nécessaire de connaître la manière donc l’utilisateur a maillé son modèle masse ressort. Il est indispensable d’appliquer la démarche suivante :

 

 

 

Avec G = module d’élasticité transversal, d = diamètre de fil, D = Diamètre moyen d’enroulement de spire et Nu = Fraction de spire.

 

 

 

 

 

Nota : La détermination des modes propres d’un ressort conique ou à pas variable peut être réalisée avec cette méthode

 

3.6.3 FFT Couple unitaire came

3.6.4 FFT Couple AAC

3.6.5 FFT Couple total AAC

3.6.6 FFT Effort came sur X/Y

3.6.7 FFT Effort total sur X/Y

 

            La décomposition harmonique est une information indispensable pour les calculs dynamique d’un moteur. Ces couples serviront de base au calcul du travail relatif de chaque mode de la ligne d’arbre. Ils permettent de plus, rapidement, de déterminer les harmoniques dangereuses pour les modes de torsion de la distribution.

 


Exemple d’une décomposition harmonique du couple AAC

d’un moteur 3 cylindres en ligne

 

3.7 Tribologie :

 

 

1.      Pression d’Hertz came/LB et soupape/LB Maxi : Pression de contact maximale entre la came et LB. Cette valeur ne doit pas, en dehors des régimes de fonctionnement atypique, être supérieure à 750-1000 MPa en contact glissant pour des aciers de bonne qualité cémentés ou nitrurés, et 1000-1200 MPa pour un contact roulant.

 

            3.7.1 Pression de Hertz

 

            La pression de Hertz, comme pour le dimensionnement d’un coussinet, est une des indications permettant de juger la sévérité du contact entre la came et le poussoir ou  le linguet / basculeur.

             

 

            Les valeurs maximales à ne pas dépasser sont fonction des matériaux en vis-à-vis et de leur traitement de surface. Néanmoins, par retour d’expérience, il est dangereux de dépasser les 1000 – 1100 Mpa avec une bonne qualité (acier rapide, GKH nitruré,…).

 



 

            Comme pour les coussinets de vilebrequin, le calcul de la hauteur du film d’huile permet d’améliorer la compréhension des contraintes tribologiques au niveau du contact. La qualité de l’alimentation en huile des éléments en contact doit être très soignée et les débits d’huile suffisent.

 

 

                        3.7.2 Hauteur moyenne du film d’huile :

 

            La hauteur du film d’huile entre la came et le linguet est calculée à partir de l’équation de Dowson. La relation entre la hauteur moyenne et la hauteur minimale est donnée par la relation suivante :

Hmini = 0,85. Hmoyenne

 

            Lors d’un cycle de rotation de l’arbre à came, la hauteur moyenne du film d’huile évolue énormément. Nous pouvons remarquer :

 

  1. Que les deux pics d’accélération n’engendrent pas de rupture du film d’huile car le rayon de contact est très important et participe à l’établissement d’un film d’huile généreux.

 

  1. Il y a « rupture » ou « quasi-rupture » du film d’huile lors de l’accélération négative de la loi. Le rayon de came est alors minimal et le régime de lubrification limite. Le temps de maintient de ce régime de lubrification doit être très ponctuel pour ne pas engendrer une usure irrémédiable des pièces de la distribution.  

 

 

  1. Un régime de rotation important est favorable à l’établissement du film d’huile, à condition d’assurer une stabilité des caractéristiques de l’huile (limitation de la température).

 

  1. L’amélioration des états de surface (Ra, rugosité rms) est très importante pour la détermination du régime de lubrification.

 

 

            Dans le cas d’une cinématique par linguet / basculeur, il est intéressant de constater que le film d’huile ne sera pas rompu avec des contacts roulants (roulement incorporé au linguet pour le contact came / linguet).

 

 

                        3.7.3 Régime de lubrification :

 

            Le régime de lubrification est établi à partir de la hauteur du film d’huile et de la hauteur des aspérités des surfaces en contact (came / poussoir / LB).

 

            Lorsque le paramètre l est proche de 1, il y a interaction entre les aspérités des deux surfaces et la charge n’est alors plus supportée par le film d’huile seul mais également par les rugosités. De manière générale, on définit le régime de lubrification par :

 

·       l < 1 : Régime de lubrification limite,

·       0,5-1 < l < 2,5-3 : Régime de lubrification mixte,

·       l > 3 : Régime de lubrification en fil complet.

 

 

 

 

            Les caractéristiques du lubrifiant sont prépondérantes dans le calcul de la hauteur du film d’huile. L’utilisateur devra donc renseigner au mieux la viscosité dynamique et le coefficient de piezoviscosité de l’huile utilisée. Les tableaux ci-dessous donnent un exemple de quelques valeurs du coefficient de piezoviscosité des huiles utilisées dans les moteurs à combustion interne.

 

 

 

 

 

3.8 Aéraulique :

 

 

1.      Nombre de Mach Adm / Ech : Cette valeur permet de définir le nombre de Mach au niveau de la section mini du conduit (col).

2.      Vitesse air col moyenne (m/s) : Vitesse moyenne de l’air au niveau du col. Permet de déterminer le régime de saturation du conduit d’admission.

3.      Efficacité de la loi de levée : Rapport entre l’intégrale de la loi de levée entre les bornes définies par la levée de détection, et l’intégrale à la levée maximale de cette même loi.

 

            3.8.1 Rapport As / Ap

 

            A partir des données cinématiques de l’équipage mobile, des diagrammes de distribution et des lois de levée, il est possible de représenter l’évolution de la section débitante à la soupape en fonction de la vitesse du piston.

 

 

            C’est la raison de la dissymétrie importante entre les phases de vidange et de remplissage, ce qui facilite le remplissage au voisinage du PMB malgré le ralentissement ou la remonté du piston (moins de perte de charge). Le remplissage du cylindre utilise principalement le travail du piston et l’inertie donnée au gaz (Voir ETorque).

 

 

            Néanmoins, contrairement à ce que l’on peut observer a l’admission, il est impossible d’utiliser de manière optimale l’énergie cinétique des gaz, puisque la section de passage est alors fortement réduite au voisinage du PMH

 

            La ligne horizontale sur le graph ci-dessous représente la saturation par le diamètre de col. Autrement dit, au delà d’une certaine levée, c’est le col qui détermine la section débitante de l’ensemble conduit / Soupape.

 

 

As = Section débitante soupape seule, As* = Section débitante soupape / col

Ap = Section du piston, Vp = Vitesse Piston

 

            3.8.2 Nombre de mach

 

            Le nombre de Mach Z est un nombre adimensionnel qui caractérise l’écoulement dans la section équivalente du conduit et de la soupape. Il est défini comme étant le rapport entre la vitesse des gaz au droit de la soupape et la vitesse de propagation d’une onde de pression.

 

            Il permet de caractériser la corrélation entre la section minimale de passage du conduit et le régime de rotation de puissance maximale désiré (valeur de levée maximale considérée au moins supérieure au diamètre du col).

 

F Attention : La section équivalente de l’ensemble conduit / soupape n’étant pas renseignée, la section prise en compte pour le calcul est la section minimale du conduit (diamètre du col).

 

            Au régime de puissance maximale, la valeur moyenne de l’index de Mach, pendant la phase de refoulement et celle d’aspiration, doit être inférieur à 0,5. Ce critère est plus difficile à respecter à l’admission qu’à l’échappement. Pour le régime de puissance maximale, la vitesse moyenne dans la section mini du conduit doit être inférieure à 100-120 m/s.

 

F Nota : Par ailleurs, la même loi de construction est applicable lorsque le moteur comporte une bride au niveau de la boîte à air : Le régime de rotation maximal sera alors défini pour un nombre de Mach au niveau de la bride égale à 0,5-0,6 (perte de charge trop pénalisante au-delà de ces valeurs).

 

 

 

 

                        3.8.3 Section théorique admission

                        3.8.4 Section théorique échappement

 

            Ce graphique représente la section théorique équivalente de l’ensemble conduit / soupape. Cela permet de déterminer la valeur de levée de saturation du conduit par le col. La valeur du plateau de saturation (Lmax - Lsaturation) permet de qualifier l’efficacité de la loi et l’adéquation loi de levée / diamètre de col.

 

            La mesure sur une soufflerie culasse permettra de déterminer la section équivalente réelle aussi que les coefficients de perméabilité du col et de la soupape (Voir ETorque).

 

 

                        3.8.5 Diagramme de distribution

 

            C’est le diagramme que nous connaissons tous de manière académique. Il est déconseillé de l’utiliser pour un calage physique sur moteur : la méthode consistant à caler le point de levée maxi est à privilégier.

 

            Ce diagramme permet de visualiser rapidement les principales spécificités du moteur (croissement, longue RFA, etc…).

 

 

 

3.9 Ressort :

 

                        3.9.1 Raideur Ressorts

 

            Raideur théorique du ressort : Cette valeur est utilisée dans le calcul des efforts de rappels soupape. La raideur des ressorts est calculée à partir des caractéristiques renseignée par l’utilisateur. Ainsi, la raideur pourra être constante (ressort simple) ou variable (ressort conique ou à pas variable).

 

            Cette dernière configuration est assez remarquable puisqu’elle permet d’augmenter la garde soupape / ressort (augmentation du régime d’affolement de soupape) tout en limitant la valeur de l’effort à levé nulle (soupape fermée).

 

            L’effort soupape fermée défini en quelque sorte l’énergie potentielle que les efforts harmoniques résultants du déplacement de la soupape et de la réaction du ressort devront vaincre pour réaliser des rebonds de la soupape sur le siège (Cet effort doit donc être suffisamment important pour garantir une pression de contact entre la soupape et le siège correcte).

 

Raideur constante des ressorts primaire et secondaire.

 

 

 

Raideur variable du ressort unique à l’échappement.

 

 

            3.9.2 Diagramme de Goodman

 

            La tenue mécanique des ressorts de soupape est indispensable au bon fonctionnement et à la fiabilité du moteur. Le ressort sera dimensionné en fatigue. Dans le cas ou il n’existe que des contraintes uni-axiales et ou la sollicitation reste « simple », le diagramme de Goodman peut être utilisé.

 

            Cette étape du calcul de la distribution est primordiale. Un mauvais dimensionnement engendrera, à court ou moyen terme, un endommagement du ressort. L’état de surface des spires est à considérer avec une attention toute particulière (grenaillage, choix du matériau,…)

 

            Le concepteur devra travailler étroitement avec le ressortier afin de connaître au mieux les caractéristiques de résistance en fatigue du ressort (courbe de Wöhler). Le concepteur veillera au respect de ces contraintes et adaptera les valeurs de pré-charge, de raideur et de levée maximale autant que possible.

 

            EValve affiche la contrainte tangentielle maximale (corrigée). Les contraintes dues à l’effort tranchant et à l’effort normal sont négligées. De plus la contrainte en compression dans les spires jointives n’est pas considérée.

 

 

Contrainte maximale dans le ressort primaire d’admission.

 

 

3.9.3        Masse Active Ressort

 

            La masse active d’un ressort correspond à la masse du ressort en mouvement,  c'est-à-dire aux spires imprimées d’un mouvement concomitant à celui de la soupape. En pratique, la masse active concorde à la spire morte supérieure (coté coupelle supérieure) et aux spires qui ne talonnent pas.

 

Dans le cas d’un ressort conique ou à pas variable, cette masse varie en fonction de la déflexion du ressort.

 

 

 

            3.9.4 Masse Active Totale

 

            La masse active totale correspond à la masse équivalente de la soupape et des éléments de la distribution (y compris la masse active des ressorts de rappel). Cette valeur permet de renseigner les paramètres de garde constante (loi de levée Sinusoïdale, masse active total  @levée maxi).

 

 

            La masse totale du ressort est par ailleurs définie comme la masse du ressort, sans notion de spire active (donnée à titre indicatif).

 

 

 

            3.9.5 Mode Propre Ressort

 

            La Fréquence (en Hz), la pulsation (en rad/s) ou le régime propre (en tr/min) du ressort correspond au mode propre du système masse (de l’ensemble des éléments en mouvement de la distribution, y compris la masse active du ressort) & ressorts (primaire et secondaire).

 

            Il est également possible d’afficher les quatre premières harmoniques (en tr/min arbre à came). Pour une analyse plus précise, Voir 3.6.

 

 

 

 

            3.9.6 Volume Ressorts Pneumatiques

 

            EValve permet de calculer un ressort de rappel pneumatique. Le rappel pneumatique permet de s’affranchir du problème de régime d’affolement de soupape, mais nécessite des dispositifs complémentaires (régulation de la pression, réserve de pression, etc…). Le volume de la chambre  dépend du volume de la chambre à levée nulle et de la loi de levée de soupape.

 

 

            3.9.7 Pression Ressorts Pneumatiques

 

            La pression dans la chambre est calculée à partir de la variation de volume. Nous faisons ici l’hypothèse que le débit de régulation et la fuite sont nuls, et que les transferts thermique aux parois est négligeable. La pression à levée nulle est égale à la pression de régulation.

 

 

            3.9.8 Température Ressorts Pneumatiques

 

            La température du gaz dans la chambre est calculée à partir de la variation de pression et de volume. La température à levée nulle est égale la température renseignée (que nous pouvons supposer égale à la température d’huile présente autour de la chambre).

 

 

 

3.10 Calcul automatique :

 

            3.8.1 Map Harmonique – Calcul incrémental

 

            Certaines grandeurs sont susceptibles de varier en fonction du régime et d’une variable de second ordre. Il est donc utile de pouvoir placer sur un diagramme Var2 / régime la valeur d’un effort, d’un couple ou d’une grandeur remarquable.

 

 

F Nota : Il est possible d’écrire un fichier de <Tous> les résultats pour chaque configuration de calcul. Dans ce cas, il est indispensable d’indiquer le répertoire d’écriture des fichiers.

 

            L’exemple ci-dessous montre le mapping des efforts harmoniques de rang 1 à 8 de l’effort dynamique de la loi de levée d’une soupape d’admission. Dans ce cas, aucune variable d’ordre 2 n’a été prise en compte, mais il aurait été pertinent d’inclure une seconde variable (masse soupape, diamètre de spire, etc…). Le calcul, une fois lancé peut prendre quelques minutes et sera stocké dans un fichier au format xls.

 

Effort harmonique de l’effort dynamique de la soupape

 

            L’exploitation de ces résultats est à corréler avec les modes propres du ressort. Si nous reprenons l’exemple du paragraphe 3.6.2 et que nous considérons le premier mode du ressort, soit 25712 tr/min (régime AAC), alors nous pouvons identifier les régimes critiques de fonctionnement suivant :

 

10285 tr/min vilo dû à la H5

6428 tr/min vilo dû à la H8

 

            Par ailleurs, en considérant les valeurs quantitatives des travaux relatifs dans le ressort, nous pouvons minimiser l’importance de l’harmonique de rang 8 : Le régime critique sera donc situé à 10285 tr/min.

 

            Un effort sinusoïdal d’une fréquence 5 fois supérieure au régime de rotation de l’AAC se superposera à l’effort dynamique de la soupape et réduira inexorablement la marge au décollement de soupape. L’utilisateur veillera à vérifier la compatibilité des régimes critiques identifiés avec la plage de régime d’utilisation du moteur.

 

 


 

 

 

Génération de lois

de levée de soupape

 

 

 

            L’élaboration d’une loi de levée de soupape peut se faire de multiples manières : Loi polynômiale de degré n (paramétrage par les constantes), Somme d’une série de fourrier ou encore définition d’un squelette d’accélération.

 

            Cette dernière méthode est à mon avis la plus efficace et est d’ailleurs très utilisée par les spécialistes de la distribution. C’est cette méthode qui est utilisé dans EValve.

 

4.1 Utilisation et mise en donnée :

 

            Pour introduire un nouveau cas, cliquez sur le bouton Insérer et donnez lui un nom (voir chapitre concerné). Sélectionnez une loi puis cliquer sur « Paramétrer ». Les paramètres de la loi s’affichent.

 

 

 

4.2 Choix du mode de génération de la loi :

 

 

 

 

            EValve permet de générer une loi de levée de deux manières différentes. L’utilisateur choisira le mode le plus approprié à ces besoins. La loi peut être générée par :

 

 

 

F Nota : Par défaut, une nouvelle loi sera de type «Squelette Libre». Pour choisir un squelette sinusoïdal, sélectionnez le mode de génération « Squelette Garde Cst » puis cliquez sur « Oui » puis confirmez la modification. Les paramètres du squelette linéaire seront définitivement écrasés

 

            La loi de levée est par défaut symétrique avec un squelette brut issu des paramètres renseignés par l’utilisateur. Deux options permettent d’optimiser la loi de levée:

 

 


 

Loi brute

 

Loi lissée


 

 

 

 

 

4.3 Paramétrage de la « Garde Constante » :

 

            Vous devrez ensuite définir les paramètres de la garde constante (Voir 3.5.2) en renseignant :

 

 

1.      Raideur : Raideur des ressorts de soupape (primaire + secondaire).

2.      Levée Maxi : Levée maximale de la loi de levée (objectif fixé à priori).

3.      Garde : Garde en N entre l’effort de rappel du ressort et l’effort dynamique de la soupape. Cette garde doit être plus ou moins égale à la pré-charge du ou des ressorts (effort ressort soupape fermée).

4.      Précharge : C’est l’effort de précharge du ressort (effort ressort / soupape à levée nulle).

5.      Masse Totale : Masse de la soupape et des éléments de distribution s’y ajoutant pour le calcul de l’effort dynamique (Masse mobile équivalente).

6.      N max vilo : Régime moteur pour le calcul de la garde constante. Ce régime doit être 10 à 15 % supérieur au régime de rotation maximal.

 

Nota : Vous pouvez directement utiliser les valeurs courantes du modèle en cliquant sur les boutons « ADM » ou « ECH »:

 

 

            Dans le cas d’un squelette libre, les accélérations minimales conseillées permettant de garantir la valeur de la garde renseignée (au régime défini) sont affichées dans la table « Accélération limite (Loi libre) ». Cliquez sur « Apply (#) » afin d’écrire la valeur conseillée en lieu et place des paramètres courant.

 

 

F Nota : La modification du squelette modifiera donc, de facto, les valeurs des accélérations limites conseillées. Une itération « manuelle » sera donc indispensable.

 

            Dans le cas d’un squelette à garde constante (sinusoïdal), l’accélération minimale sera calculée à partir des paramètres renseignés. Cette valeur sera écrite lors de la fermeture de la fenêtre « Paramétrage de garde constante » dans la table de paramètre « (12) Valeur @ Lmax ».

 

 

 

 

 

4.4 Paramétrage du squelette d’accélération :

 

            Contrairement à ce que la logique voudrait, nous ne partons pas de la valeur de la levée maximale pour définir une loi. Cette valeur devient la conséquence de la double intégration du squelette d’accélération. Avant de commencer quoi que ce soit, l’utilisateur devra :

 

·        Déterminer la durée totale de l’ouverture de la soupape hors rampes de silence, en fonction des diagrammes de distribution préalablement déterminés (Voir ETorque).

·        Connaître l’angle d’étalement de la rampe de silence, sa levée et sa pente.

·        Connaître la valeur cible de la levée maximale pour un remplissage en adéquation avec la courbe de puissance voulue et le régime maximal du moteur.

·        L’efficacité de la loi souhaitée.

·        Les contraintes mécaniques (ressorts) et tribologiques admissibles.

 

            Les lois générées seront symétriques ou asymétrique. L’utilisateur paramètre donc soit la demi-levée, soit la levée entière (Phase d’ouverture et de fermeture). Les lois peuvent instantanément être évaluées en les sélectionnant dans la fenêtre « Topologie & Paramètres moteur ».

 

            Par défaut, des valeurs prédéfinies et arbitraires sont chargées lors de l’insertion d’une nouvelle loi. Ces valeurs permettent de faciliter la compréhension de la construction du squelette.

 

 

 

Définition des paramètres pour un squelette d’accélération libre (ou linéaire) :

Segment # 1

Point (1) à (2)

Accélération Rampe De Silence : accélération initiale permettant de régler la vitesse initiale de la soupape. La vitesse ne devra pas dépasser les 1m/s.

Segment # 2

Point (2) à (3)

Maintient accélération de la Rampe De Silence : permet de paramétrer la durée de l’accélération constante pour la rampe de silence.

Segment # 3

Point (3) à (4)

Accélération négative de la Rampe De Silence : permet de paramétrer le début de pente constante de la rampe de silence.

Segment # 4

Point (4) à (5)

Palier accélération nulle

Segment # 5

Point (5) à (6)

Rampe début accélération montante : Permet de réaliser une transition douce entre la rampe de silence et l’accélération positive.

Segment # 6

Point (6) à (7)

Accélération montante : Permet de paramétrer la pente de la levée en début d’ouverture. C’est l’un des paramètres prépondérants pour l’efficacité de la loi.

Segment # 7

Point (7) à (8)

Palier accélération constante : Durée de la pente maximale de la loi.

Segment # 8

Point (8) à (9)

Accélération descendante : Ce segment initie et défini le point d’inflexion de la loi de levée

Segment # 9

Point (9) à (10)

1er rampe accélération négative : Cette rampe caractérise la forme du sommet de came ainsi que la garde en levée maximale.

Segment # 10

Point (10) à (11)

2nd rampe accélération négative : Cette rampe caractérise la forme du sommet de came ainsi que la garde en levée maximale.

Segment # 11

Point (11) à (12

Accélération négative constante : Cette rampe caractérise la forme du sommet de came ainsi que la garde en levée maximale. Permet d’affiner la valeur de levée maximale et de l’obligation d’avoir une accélération moyenne nulle.

 

 

Squelette d’accélération libre.

 

            Définition des paramètres pour un squelette d’accélération à Garde Constante :

Segment # 1

Point (1) à (2)

Accélération Rampe De Silence : accélération initiale permettant de régler la vitesse initiale de la soupape. La vitesse ne devra pas dépasser les 1m/s.

Segment # 2

Point (2) à (3)

Maintient accélération de la Rampe De Silence : permet de paramétrer la durée de l’accélération constante pour la rampe de silence.

Segment # 3

Point (3) à (4)

Accélération négative de la Rampe De Silence : permet de paramétrer le début de pente constante de la rampe de silence.

Segment # 4

Point (4) à (5)

Palier accélération nulle

Segment # 5

Point (5) à (6)

Rampe début accélération montante : Permet de réaliser une transition douce entre la rampe de silence et l’accélération positive.

Segment # 6

Point (6) à (7)

Accélération montante : Permet de paramétrer la pente de la levée en début d’ouverture. C’est l’un des paramètres prépondérants pour l’efficacité de la loi.

Segment # 7

Point (7) à (8)

Palier accélération constante 1: Durée de la pente maximale de la loi.

Segment # 8

Point (8) à (9)

Palier accélération constante 2: Durée de la pente maximale de la loi (point supplémentaire).

Segment # 9

Point (9) à (10)

1er rampe accélération négative : Ce segment initie et défini le point d’inflexion de la loi de levée.

Segment # 10

Point (10) à (11)

2nd rampe accélération négative : Cette rampe caractérise la forme du sommet de came.

Segment # 11

Point (11) à (12)

Accélération négative sinusoïdale : Cette accélération est calculée avec les paramètres de  garde constante. L’utilisateur ne peut pas modifier directement la valeur de l’accélération du point # 11, seule la modification des paramètres de garde constante est possible.

 

Squelette d’accélération Garde constante.

 

4.5 Utilisation du solveur :

 

            L’accélération moyenne d’une loi de levée de soupape doit être nulle (dans le cas d’une loi symétrique). Concrètement, cela signifie que la vitesse de la soupape en levée maxi sera égale à 0 m/s.

 

            Pour cela, après avoir paramétré les constantes du squelette d’accélération, vous devez choisir un des paramètres dans la liste Variable d’ajustage (ANG = angle et ACC = accélération), et l’utiliser comme variable pour la recherche de l’accélération moyenne nulle.

 

Utilisation du solveur.

 

 

            Cliquez sur « Résoudre ». Vous obtenez alors une valeur d’accélération moyenne nulle et une loi à tangente horizontale en sommet de came au point de levée maximale (180° AAC). De nombreuses itérations seront à considérer suivant le cas.

 

 

F Nota : Dans le cas d’une loi asymétrique, le solveur va simplement chercher la solution permettant de revenir à une levée nulle au point (23)

 

 

Levée maximale à tangente horizontale.

 

 

Vitesse nulle à levée maximale

 

 

 

Levée nulle au point (23).

 

            Vous pouvez visualiser le squelette d’accélération en °/mm², la levée (), la vitesse soupape et quelques constantes intéressantes :

 

 

 

F Nota : Il est possible d’exporter la loi de levée soupape avec une précision plus fine que le degré AAC. Cela peut s’avérer utile pour l’usinage et la rectification de la came. Pour cela cliquez sur « Exporter » dans la fenêtre « Levée =f(Angle) », renseigner l’incrément voulue puis sur « Exporter ».

 

 

 

 

 

4.6 Recommandations pour une construction efficace

 

            Afin de construire efficacement une loi de levée adaptée au besoin du moteur, il faut adopter la démarche suivante :

 

 

Levée maximale < Levée à spire jointive  - 1mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

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