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mardi 22 août 2017

Mécanique US: course et cylindrée ou les raisons du mythe harley-davidson 123

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STROKER: Au source de la préparation US et du mythe... Harley!

L'ensemble de la production mécanique moderne nord-américaine peut être qualifiée de stroker ou de " longue course" .
Les V-twin made in Milwaukee ne font pas exception à cette règle! Pour les distraits, rappelons qu'un moteur est dit "longue course" lorsque la longueur de la course du piston est supérieure au diamètre du piston qui correspond à l'alésage. Un moteur est dit "carré" (course égale ou proche de l'alésage) ou "super carré" (course inférieure à l'alésage).

Ci-dessus, le kit Axtell de 1440 cm3. Le piston du 883 stock est placé dans le cylindre... No comment! Comme la plupart des kits modernes, il joue principalement sur une augmentation de l'alésage. La course évolue peu.

La préparation de type "stroker" est une extrapolation naturelle de cette architecture moteur "longue course" qui perdure outre-Atlantique dans la production automobile.
Historiquement, elle est apparue durant la seconde guerre mondiale dans l' aéronautique tout comme l'utilisation du protoxyde d'azote plus connu sous le nom de N0S (Nitro Oxyde System).
Pour améliorer les performances des Mustang ou Corsair face aux Zero ou Meserschmitt BF-109, les aviateurs de l'US Air Force insérent une simple cale entre les cylindres et le carter moteur puis ils rapprochérent le maneton des bords du volant moteur. On éloigne donc l'axe du vilebrequin de la tête de bielle.
On obtient ainsi un piston qui descend plus bas au PMB (point moteur bas) et qui monte plus haut au PMH (point moteur haut).
La cylindrée ( appelée très justement "displacement" au pays de l' Oncle Sam) augmente. Il y a plus de mélange qui entre dans le cylindre donc la puissance croit!

1-Course et vitesse du piston



Vitesse linéaire du piston Harley-Davidson Twin Cam 88 par rapport à la Corvette ZR-1 de General Motors:
Le piston parcourt deux fois cette distance par cycle. A 5000 tr/mn, dans le cas d'un TC 88, le piston parcourt: 4 x 2 x 5000= 40 000 inches soit 1016 mètres par minute ou 16,9 mètres à la seconde (1 ms gagné par rapport au moteur Evolution au même régime). Le sportster avec une course réduite à 3,8 inches (9,68 cm) possède une vitesse linéaire du piston de : 2x3.8x5000=38 000 inches par minute soit 16,08 ms.On considère que la vitesse du piston devient critique au delà des 20 ms.
Des moteurs dans la gamme General Motor possèdent des courses très voisines du Sportster et des big twin Harley: La Corvette ZR-1 (moteur Chevy 350) a une course de 3,48" proche de celle du Sportster. Sa zone rouge débute à 6 000 tr/mn. La zone rouge du Chevy 450 (course de 4 pouces égale à celle du twin Cam 1440 ou 88 cui ) débute à 4600 tr/mn contre 5500 tr/mn sur le TC88 et 5200 tr/mn sur le Big Twin Evolution (1984-1999) de 81.7 ci ou 1340 cc.

A 1500 tr/mn, un moteur "gonflé" selon cette technique effectue toujours 1500 révolutions à la minute.
- Mais le piston parcourt une plus grande distance qui doit être effectuée plus vite!
- La vitesse linéaire du piston à ce régime est plus élevée.
- La vitesse maximale d'un piston est un élément essentiel qui détermine la fiabilité et la durée de vie d'un moteur: On estime que la vitesse max. d'un moteur à usage routier ne peut dépasser 20 ms. Cette technique nécessite donc une baisse significative du régime moteur ...

1- course du piston et régime moteur.

C'est pour la raison évoquée plus haut que les régimes moteurs des Harley-Davidson sont très bas et déterminent à la fois le bruit,les vibrations et le caractère unique des V-twin de l'Avenue Juneau. C'est l'âme et rien de moins que les fondements du mythe Harley!
Pour avoir une puissance "suffisante" sur toutes les production US, la cylindrée unitaire est toujours très importante: 600 cm 3 pour un sportster ou 720 cm3 sur le twin cam. Notons que ces volumes correspondent encore et toujours aux cylindrées unitaires usuelles de l'automobile américaine: Un V8 de 5,7 litres a une cylindrée unitaire de 700 cm3.
Il est par ailleurs fortement déconseillé de dépasser 5000 tr/mn sur les V Twin aftermaket S&S ,Rev Tech, Spurthe,etc. de 100 ci dont la course tourne autour de 5,25 pouces.

2- puissance et course du piston

Les bicylindres fabriqués par les accessoiristes libèrent 70 CV à 4000 tr/mn. La puissance max. recherchée par les constructeurs nord-américains est de l'ordre du cheval par cubic inch.
Un sportster (74 ci) ou un Evolution (81,7 ci) préparé libèrent une puissance max. proche de ce rapport sans que la fiabilité en souffre.
La course de la bielle concentre le couple à bas régime:

Le couple maximum ,contrairement à une idée reçue ,n'est pas quantivement plus important du fait qu'un moteur tourne lentement.

Pour preuve, la Buell XB9 (qui a perdu 219 cm3 par rapport au Sportster 1200) libère 83,9 CV à 7190 tr/mn et produit 9,4 mKg à 5500 tr/mn. Un Sportster 1200 ne produit que 61 CV mais à seulement 4500 mais atteind 8,9 mkg à 3750 tr/mn.
Le couple max. de la Buell est en légère hausse malgré une baisse de cylindrée. La Buell est creuse au régime usuel. Il faut tirer dans les tours et on comprendra mieux ainsi l'échec commercial de ce modèle. Autre remarque, la XB 9 dérivé du bloc sportster 1200 prend plus de 7000 tr/mn sans sourciller!
Les Big Twin H D sont encore plus "caricaturaux". Un Twin Cam libère 9,7 mkg à 2400 tr/mn. Ce n'est pas tant la valeur qui est exceptionnelle que le régime auquel il est atteint. Notons que ce chiffre est à tempérer du fait de l' embonpoint du TC 88 (+ 50kg).

4- Les Limites du Stroker

L' angle de la bielle par rapport à la verticale augmente. Les parois du cylindre via la jupe du piston subissent des pressions qui peuvent provoquer un labourage de la chemise. Elle sont maximales lorsque le maneton est à 3 et 9 heures, autrement dit à 90° par rapport à l'axe du cylindre.

Erik Buell compare , lors d'un interview sur le site officiel de la marque , ses moto à des AC Cobra. Il nous permet une transition sur les risques d'une préparation "stroker". En 1966, Carol Shelby, le père de l'AC Cobra, dévoile les Mustang GT 350 et 500. La GT est mue par un V8 dît Police Interceptor de 7 litres de cylindrée (428 ci). C'est la fameuse Eleanor de "60 secondes chrono" que dompte Nicolas Cage lors de la scène finale. Libérant plus de 400 cv (je rappelle que nous sommes en 1966!), la Muscle car ne supporte aucun "transport" au delà des 5000 tr/mn et la GT 500 est vite surnommée "bielles de verre". La "petite" Mustang GT 350 (5,7 litres de cylindrée quand même!) dont la course n'est que de 101,6 mm contre 104,9 mm pour la GT 500 supporte sans problème un régime supérieur à 5000 tr/mn.
C'est pour la même raison qu'il n'est pas conseillé de dépasser les 6000 tr/mn avec un Big Twin (course de 4,25 inches ou 107 mm) alors que cela ne pose aucun problème avec un Sportster ( 96 mm) . Au delà de 6500 tr/mn, le Sportster est victime du "flottement des soupapes" du aux ressorts de rappel trop faibles. La limite "physique" du Sportster se situe autour de 7000 tr/mn (voir Buell XB12) grâce à une distribution à quatre arbres à une seule came "moins stressante" pour les tiges de culbuteurs .

Le moteur longue course et dans sa version ultime " le stroker" est l' essence même de la culture mécanique nord américaine. Il est idéal pour les automobiles et motos US qui ont besoin dès les plus bas régime d'un maximum de couple pour vaincre l' inertie liée à leurs masses. Cette architecture moteur privilégie le roulage de type "cruising" sachant que la moindre ouverture du palonnier des gaz dès le ralenti entraînera un déferlement de puissance. Notons aussi qu'un faible régime moteur garantit une excellente fiabilité dans le temps et ceci n'est négligeable dans ce pays continent. Ce type de motorisation se marie fort bien avec une boîte automatique. Ainsi, une Harley ne sollicite que fort peu les changement de vitesse en reprennant sur le couple dès 1500 tr/mn, ce qui est unique dans la production moto moderne.
On comprendra mieux pourquoi les boîtes des Harley-Davidson sont lentes par rapport au reste de la production moto.

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