Tech Tidbit : Qu’est-ce qu’un vilebrequin à plat ?
Pourquoi la disposition du vilebrequin affecte-t-elle des caractéristiques telles que le débit d’air et le poids du moteur ?
La plupart des moteurs V8 utilisent ce qu’on appelle un vilebrequin à plan croisé. Les coups de manivelle sont réglés à des angles de 90 degrés les uns par rapport aux autres de sorte que les huit pistons montent et descendent en quinconce pour fournir un moteur fonctionnant en douceur. La note d’échappement grondante qui en résulte est le son caractéristique du muscle car américain classique V8, tournant au ralenti à un feu de circulation en prévision d’une course d’accélération impromptue.
Ces moteurs offrent les caractéristiques de fonctionnement fluides que les conducteurs apprécient, mais ils ont certaines limites dans les applications de performance tous azimuts. C’est pourquoi les voitures de sport sérieuses comme la Ferrari SF90 et ses modèles prédécesseurs n’utilisent pas de vilebrequin à plan croisé dans leurs V8. De même, les voitures de course ont également longtemps compté sur des vilebrequins plats, qui espacent leurs lancers de 180 degrés afin qu’ils se trouvent tous dans un seul et même plan plat.
Ces dernières années, les constructeurs automobiles nationaux ont intégré les avantages des manivelles à plan plat malgré leur utilisation traditionnelle de vilebrequins à plan croisé. La Ford Shelby GT350 Mustang 2016-2020 utilisait cette configuration, tout comme la prochaine Chevrolet Corvette Z06.
Le V8 à double arbre à cames en tête de 5,2 litres à aspiration naturelle de la Mustang développait une incroyable puissance de 526 chevaux, pour une densité de puissance de 102 chevaux par litre. L’équipe de course Corvette a fait ses débuts avec un moteur à plat de 5,5 litres sur la piste, et nous prévoyons que quelque chose de similaire apparaîtra bientôt sous le capot du moteur de la Corvette Z06 de production à la place du moteur traditionnel à petit bloc Chevy à plan croisé.
Comment le vilebrequin affecte-t-il la puissance d’un moteur ? La mythologie des moteurs prétendait que les moteurs à longue course produisaient plus de couple en raison du bras de levier plus long résultant sur le vilebrequin. Mais en réalité, la puissance du moteur est déterminée par le flux d’air entrant et sortant du moteur, et croyez-le ou non, le vilebrequin situé dans les entrailles du moteur influence le flux d’air à travers le haut du moteur.
Le vilebrequin plat du V8 de 5,2 litres de la Ford Shelby GT350 Mustang.
Avec un vilebrequin plat, les pistons de chaque rangée du moteur montent et descendent par paires. Cela provoque plus de vibrations qu’une manivelle à plan croisé, mais cela a pour effet d’espacer l’allumage des cylindres de sorte que les impulsions d’échappement sortent des orifices et se fondent dans le tuyau d’échappement avec une synchronisation ordonnée et régulièrement espacée. Cela est important car les ondes de pression se propageant une à une dans le système d’échappement les empêchent de s’écraser les unes contre les autres, comme elles le font avec les vilebrequins à plans croisés.
Des impulsions d’échappement régulièrement espacées traînent une basse pression dans leur sillage, et cette basse pression aide à évacuer les gaz d’échappement usés du cylindre suivant lorsque sa soupape d’échappement s’ouvre. Ceci, à son tour, aide ce cylindre à aspirer sa charge d’admission lorsque la soupape d’admission s’ouvre, pendant la période de chevauchement lorsque les soupapes d’admission et d’échappement sont ouvertes.
Avec un moteur à plan croisé, les ondes de pression qui s’écrasent les unes sur les autres n’offrent pas cet avantage et peuvent même renvoyer une contre-pression dans le tuyau dans le cylindre suivant et entraver l’évacuation des gaz d’échappement.
Une meilleure respiration signifie que les moteurs à vilebrequin à plan plat peuvent tourner à un régime plus élevé pour produire plus de puissance. Et parce qu’ils n’ont pas besoin des contrepoids requis pour les vilebrequins à plans croisés, les manivelles à plan plat sont plus légères, ce qui permet également au moteur de tourner plus facilement plus rapidement.
La ligne rouge de 8 250 tr/min de la Ford Mustang GT350 est la plus élevée de tous les moteurs de production de l’histoire de Ford. Cela nécessitait un corps de papillon de 87 mm, qui était également le plus grand utilisé dans toutes les Ford de production lorsque la GT350 a fait ses débuts en 2016.
Le moment différent de la mise à feu des cylindres et la séquence des impulsions d’échappement dans un moteur avec un vilebrequin plat produit un son très différent du tonnerre de basse familier des moteurs V8 américains traditionnels. Au lieu de cela, c’est un son de ténor plus aigu qui est différent, mais aussi excitant.
« Le programme Shelby GT350 a commencé avec un objectif clair : créer la Mustang de production la plus équilibrée, la plus agile et la plus exaltante à ce jour », a déclaré Jamal Hameedi, alors ingénieur en chef de Ford Performance lors du lancement de la voiture. « Chaque changement que nous avons apporté à cette voiture était motivé par les exigences fonctionnelles d’un groupe motopropulseur puissant et réactif. Le V8 à plat de 5,2 litres à aspiration naturelle et à haut régime atteint tous les objectifs que nous nous sommes fixés : puissance élevée, courbe de couple large, réponse agressive de l’accélérateur et poids léger.
Ce sera passionnant de voir ce que les ingénieurs de Chevrolet préparent pour la Corvette Z06.
