Réaliser un solex électrique pour le RNS 2011.

Les course de solex, sous leurs aspect parfois « folkloriques » ont toujours été une zone d’expérimentation technologique. Il n’y a pratiquement pas de pièces spéciales disponibles dans le commerce, les préparateurs n’ont pas d’autres solutions que de fabriquer eux même les pièces qui permettront à leur machine de supporter le surcroît de régime et de puissance. Ceci a pour effet d’obliger les préparateurs à la maîtrise des notions d’usinage, de résistance des matériaux et de mécanique des fluides.
La propulsion ou la traction électrique est une technologie ancienne mais elle n’est pas encore connu du grand public. C’est donc logiquement que cette technologie apparaît dans les courses de solex.
A ceux qui seraient tenté de se fabriquer une machine en catégorie électrique, j’ai réunis ici les quelques infos à connaître pour en faciliter la fabrication. Ces informations sont tirées de mes propres expériences acquises lors de 2 participations aux courses du Rock’n Solex de Rennes en 2009 et 2010. Mon but n’est pas de vous donner les trucs qui coûtent une fortune mais de vous donner les recettes à suivre pour une machine agréable à un coût abordable.

Pour quelles performances ?
C’est le premier point à éclaircir. Il faut une machine plus puissante qu’un solex d’origine mais d’un prix abordable. Par prix abordable, comptez tout de même 500 à 600 euros pour une machine équipée en batterie plomb. L’investissement peut paraître conséquent, mais ne perdez pas de vue que les batteries durent tout de même quelques années.
Avec 1500W en sortie de batterie, donc sans prendre en compte le rendement du contrôleur, du moteur et de la transmission, j’ai atteint au RNS de 2010, la vitesse de 58 km/h (59.9 km/h au compteur) à l’épreuve du radar. Avec une démultiplication plus faible, ma machine prenait 53.8 km/h au compteur dans la même descente lors de la course de vitesse et 48 km/h compteur dans la ligne droite derrière les stands. Ce n’est pas extraordinaire mais cela permet de se bagarrer avec les origines du milieu de peloton. Avec 2000W en sortie de batterie et une amélioration du rendement, les performances en seront que meilleurs… sauf pour l’autonomie.

L’autonomie :
C’est la première question que me posent ceux qui découvrent ma machine… et je n’en ai toujours pas de réponse acceptable. L’autonomie dépend de tellement de facteur (vitesse, circuit, conduite, etc) qu’il est toujours difficile de répondre. Cependant, pour une participation aux courses du Rock’n Solex, c’est bien la première question a se poser. L’épreuve la plus dimensionnante est l’épreuve de vitesse où tout changement de batterie est impossible pendant les 10 tours de la finale. Un tour faisant près de 2 kms en 2010, il faut donc une autonomie minimale de 20 kms… à puissance maxi bien sûr.

Théorie Batterie :
Pour des raisons de sécurité et d’environnement, le règlement interdit l’utilisation de batterie dites « ouvertes », c’est à dire les batteries dont l’électrolyte liquide est susceptible de couler. La capacité des batteries est donnée en ampère heure. Théoriquement, une batterie de 17AH (Ampère.Heure) sera donc capable de débiter 17 ampères pendant une heure ou 8.5 ampères pendant 2 heures. En réalité, c’est beaucoup moins que cela. D’une part parce que la décharge totale use prématurément les batteries (parfois, elles ne s’en remettent même jamais) ensuite parce qu’il y a un effet non négligeable qui s’appelle l’effet Peukert. Cet effet Peukert se résume par cette phrase : plus le courant de décharge sera important et plus la capacité réelle sera faible. Les fabricants de batteries indiquent dans leur documentation technique la capacité réelle selon le courant de décharge.
Les batteries aux plombs de type AGM ou Gel sont très sensibles à cet effet Peukert, les batteries NiCd et NiMh y sont elles aussi assez sensibles. Les batteries utilisant une des technologies lithium y sont moins sensible. Dans l’outillage électroportatif où elles ont fait leur apparition, une batterie 1.4 Ah NiCd ou NiMh a deux fois moins de capacité qu’une batterie lithium de 2Ah.
Malgré tous ces avantages, les batteries lithium étaient interdites au Rock’n Solex pour des raisons de coût et de sécurité (elles sont maintenant autorisées pour le RNS 2011, le règlement évolue chaque année). En effet, les batteries lithium n’apprécient pas le bricolage car il y a un risque d’explosion avec projection d’électrolyte enflammée en cas de surcharge ou de court-circuit. Les autres technologies de batteries ne sont pas exempts de risques mais leur ancienneté les a rendu plus sûres. Le lithium est donc réservé aux personnes ayant déjà une expérience dans le domaine.

Les batteries en pratique:
Les batteries les moins chères sont les batteries plombs dite stationnaires ou de semi-traction : ce sont les batteries scellées de type AGM ou Gel et elles sont conformes au règlement technique. Par contre, du fait de leur poids élevé, il est difficile d’obtenir une capacité correcte sans que le poids augmente sérieusement. Toutes les batteries plomb n’ont pas les mêmes performances mais il y a une règle de base : plus une batterie est lourde, plus elle aura une grande capacité.

La partie cycle:
Avec 25 à 30 kg de batteries, le freinage doit être performant. Soit vous faites léger en montant une roue arrière de solex à l’avant, soit vous investissez dans des roues de cyclo ou autre avec frein à tambour ou à disque. Par contre, plus les roues sont lourdes et plus elle consomment de puissance à l’accélération…

Un wattmètre:
Pour avoir une idée de la consommation de votre moteur, des valeurs de décharge de vos batteries et de votre autonomie, rien ne vaut la pose d’un wattmètre type Turnigy, Cycle analyste, Medusa power analyser ou Watt’s Up.

Ci dessous des exemples de sites où vous pouvez les acheter :
Turnigy
Watt’s Up
Cycle analyst
Medusa power analyser

Les câbles:
Pour pouvoir passer 40 ampères sous 48V, il faut des câbles adaptés. Le but est d’avoir des câbles qui supporteront bien les mouvements que nous allons leur imposer et dont la résistance est faible pour limiter les pertes. La section adaptée à un ampérage de 40A est de 5 ou 6 mm² ou Gauge 10. Les câbles en gaine PVC qu’on trouve dans les magasins de bricolage ne sont pas adaptés. Ils sont trop rigides pour pouvoir supporter les mouvements que nous allons leur imposer. Par contre, on trouve au rayon sonorisation des centres auto des câbles qui sont revêtus de silicone. On les trouve aussi chez les vendeurs de composants électroniques commeAtlantique composants. Il y a aussi des câbles plus haut de gamme dans les magasins de modélisme. Ils ont l’avantage d’être très souples et d’avoir une très faible résistance interne.

Les cosses:
Impossible de s’en passer, elles permettent de relier les batteries entre elles. La qualité des cosses ne doit pas être négligée car si le courant ne passe pas bien, vu les ampérages utilisés, elles créeront des pertes et chaufferont. Les cosses à œil qui permettent le montage des câbles de 6mm² sont les jaunes puisque ce sont les seules à permettre de serrer des câble de 6mm². On les trouvent en grandes surface de bricolage ou dans les magasins d’électroniques. N’hésiter pas à utiliser de la gaine thermo-rétractable pour isoler vos montages. Dans l’idéal, les cosses à œil doivent être serrées à l’aide d’un tournevis ou d’une clé dynamométrique au couple prescrit par le fabriquant de batterie.

Les connecteurs:
Comme pour les cosses, la qualité des connecteurs ne doit pas être négligée. Les critères de choix sont : la présence d’un détrompeur, la qualité de la surface de contact, leur résistance à l’arc électrique lors de la connexion (la présence de condensateur dans le contrôleur occasionne un arc électrique). J’utilise depuis le début les connecteurs proposés par TNC Scooter et ce ne sont pas les meilleurs, surtout pour le câblage de puissance. Philippe de l’équipe des Survoltés utilise des connecteurs Anderson avec succès. Ces connecteurs sont utilisés sur pas mal de transpalettes électriques. Ils ont un avantage sérieux : de par leur forme, lors de la connexion, l’arc électrique ne se forme pas sur la zone de contact électrique.

Des exemples de sites où se procurer des connecteurs Anderson :
Declic-eco
Powerwerx
Ebay.com

J’ai commandé des connecteurs Anderson 45A chez Powerwerx, les frais de port sont contenus (environ 10€) et l’envoi rapide.

Le montage des câbles sur les cosses et connecteurs:
La meilleur façon de fixer les câbles sur les cosses et connecteur est de les sertir. La brasure tendre fonctionne aussi mais elle a tendance à mal vieillir et a rendre la connexion plus rigide donc plus cassante, sans parler du temps de mise en œuvre beaucoup plus long. Par contre, le sertissage nécessitent une pince à cliquet pour être bien fait. Dans le cas de cosses non isolée, c’est encore une autre pince à sertir qu’il faut.

Le contrôleur:
Le contrôleur est un boîtier électronique qui permet de :
• Limiter le courant max. envoyé dans le moteur (protection contre les surintensité),
• Faire varier le courant envoyé dans le moteur pour faire varier la puissance et donc la vitesse,
• Protéger les batteries en coupant l’alimentation du moteur lorsque la tension des batteries passent sous un certain seuil,
• Augmenter progressivement l’arrivée du courant pour ménager les batteries et protéger le moteur en évitant de lui envoyer toute l’intensité disponible alors qu’il tourne à une trop faible vitesse,
• Shunter le courant produit par le moteur lors d’une décélération ou transformer ce courant en courant de charge pour les batteries,
Il permet aussi, par ses connections secondaires de câbler le coupe circuit à arrachement (obligatoire).
Le contrôleur doit correspondre avec la technologie du moteur (moteur à balais ou brushed et moteur sans balais ou Brushless). Ensuite, il se choisit selon l’ampérage max. admissible par le moteur.
Éviter les contrôleurs dont les composants sont noyés dans la résine tout simplement parce qu’ils ne sont ni modifiables, ni réparables.
Il y a des contrôleurs programmables chez Alltrax ou Kelly mais on trouve aussi des contrôleurs chinois pour moins de 30 euros sur ebay ou TNC-Scooter. Celui que j’utilise est le Model LB37 de chez Yi-Yun Brand. Il est donné pour 50A mais je ne les ai jamais atteint (maxi réel 30A mais il est modifiable, voir plus loin).

Alltrax
Kelly
LB37

TNCSCOOTER fait des envois vers la France. C‘est pas très rapide mais je n’ai eu aucun problème.

La poignée d’accélérateur :
Un contrôleur ne fonctionne qu’avec une poignée d’accélération qui lui corresponde. J’en connais de 2 types : effet Hall ou à potentiomètre. La poignée qui va avec le contrôleur que j’utilise, le LB37, est une poignée à effet hall. Parfois, les poignées sont équipées de leds qui indiquent le niveau de puissance. Dans notre cas, comme elles sont trop imprécises, elles ne servent à rien.
La poignée est assez exposée en cas de chute. La mienne a cassée lors de ma dernière course de vitesse. Le montage en parallèle d’un bouton poussoir momentané pour rentrer aux stands est une bonne précaution.
Poignée type « trottinette »
Velectris

Moteur:
Les 2 principales sources de moteur pour nos machines sont les moteurs de scooter électriques (souvent chinois) et les moteurs de modélisme. Les moteurs de scooter chinois se trouvent pour des puissances qui vont de 100 à 2000W mais on trouve des moteurs de modélisme qui vont bien au delà pour un prix correct. Voir aussi du coté des moteurs utilisés sur les robots de combat.
Toujours 2 technologies : brushed ou brusless, les brushless ayant un rendement bien meilleur.
On choisi un moteur selon la puissance qu’il est capable de donner. Cette puissance dépend surtout de l’ampérage qu’il est capable de supporter car les moteurs électriques peuvent être facilement survoltés. L’autre point à ne pas négliger, c’est sa vitesse de rotation à la tension d’utilisation car elle vous permettra de choisir entre un entraînement direct ou une démultiplication.
Attention, les moteurs électriques chauffent. Veillez à soigner leur refroidissement pour gagner en rendement et éviter sa destruction.
J’ai plaidé pour une autorisation d’un montage à 2 moteurs entraînant un seul galet afin de donner plus de liberté dans le choix des moteurs mais ce type de montage est difficile à réaliser. En effet, si on les câble en parallèle, il faut réguler le courant dans chaque moteur et si on les câble en série, la tension, limitée à 50V, peut être trop faible pour le régime désiré.

Pour trouver un moteur…

Moteur chinois :
Monsterscooterparts
TNC Scooter
The super kids

Moteur de robot comme le NPC :
robotmarketplace

Moteur de modélisme TURNIGY Outrunner :
Hobbycity

Coupe circuit:
Impossible aujourd’hui de courir sans un coupe circuit à arrachement. Pour un moteur thermique, il permet de couper le moteur en reliant l’allumage à la masse en cas d’éjection du pilote. Sur un électrique, le coupe circuit doit couper la rotation du moteur ou couper la connexion des batteries. Pour couper la rotation du moteur, le plus simple reste d’utiliser les câblages du contrôleur qui sont dédiées au frein ou au contact général mais si vous utilisez un relais pour alimenter le moteur, il faudra que le coupe circuit puisse déconnecter les batteries en cas de collage des contacts.
Par sécurité, j’ai monté un coupe circuit de type automobile entre batteries et contrôleur. Il me permet d’être sûr que le circuit est complètement hors tension lors des intervention sur le moteur.
Un type de coupe circuit adaptable sur le câblage frein d’un contrôleur : Coupe-circuit
Un autre type de coupe circuit mais à fourchette (réputé plus fiable) : Coupe-circuit à fourchette

Le fusible:
Un circuit électrique doit être protégé par un fusible. En cas de court circuit, il y un gros risque de brûlure voir d’incendie.
Les fusibles capables de supporter 40A se trouvent dans les rayons sono des centres auto. Ils utilisent généralement des supports spécifiques. Pensez à faciliter son accès pour le tester ou le remplacer.
Si vous passez commande chez Powerwerx, vous pouvez en profiter pour y prendre un montage tout fait utilisant les fusibles cavaliers faciles à trouver en centre auto : Fuses-holders Powerwerx

Une alternative au contrôleur à l’aide de relais sur un moteur à balais.
Un contrôleur permet de faire varier la vitesse mais comme en course, c’est souvent en ON/OFF qu’on conduit, il existe un montage avec des relais qui permet de s’en passer.
L’idée, c’est de réaliser 2 vitesses en considérant qu’à basse vitesse il faut des ampères pour avoir de la puissance et à haute vitesse, il faut de la tension. Le montage consiste donc à mettre des batteries en parallèle pour une basse vitesse et en série pour avoir la vitesse maxi.

Attention, le montage suivant décrit juste le principe et doit être adapté pour être utilisés en compétition car tel quel, le moteur tourne dès la mise sous tension ce qui peut être dangereux. Mais avec un peu de réflexion, il est possible de le modifier pour qu’il soit conforme au règlement technique. De même, il faudra bien calculer la démultiplication pour être sûr de ne pas dépasser l’ampérage maxi du moteur, surveillez la tension de batterie pour éviter les décharges trop profondes et s’assurer que le courant généré par le moteur lors des décélération soit court-circuité par une diode. Les bobines des relais nécessitent aussi des diodes de roue-libre…

Selon le type de relais, il en faudra 1 ou 2. Le type de relais facile à trouver le plus adapté semble être les relais de préchauffage des moteurs diesel car ils supportent des ampérages importants. Par contre, il faudra « polariser » la bobine à l’aide d’une résistance pour l’adapter à la tension.
Exemple : la bobine du relais consomme 150 mA sous 12V. Quelle doit être la valeur de la résistance pour une utilisation sous 48V ?
Pour que la tension aux bornes de la bobine reste au alentour de 12V, il faut créer une chute de tension de 36V aux bornes de la résistance.
R = 48V-12V / 0.15A = 240 ohms
La puissance dissipée par la résistance sera de :
P dissipée = 0.15A x 36V = 5.4W

Il faut donc une résistance de 240 ohms de 5W minimum pour déclencher un relais 12V sous 48V et il faudra une résistance de 80 ohms 2 W pour faire fonctionner ce même relais sous 24V.

Les diodes de roue libre:
Lorsqu’on utilise des inductances (bobine du moteur, bobine de relais, etc.) il est essentiel de protéger les circuits à l’aide de diodes dites de roue libre car sinon des surtensions se forment dans le circuit et elles peuvent détruire des composants. Les diodes recommandées sont les diodes de type « shottky ».

Les chargeurs:
Il existe de nombreux chargeur de batterie plomb dans le commerce mais tous ne se valent pas. En gros, on peut les classer dans 2 catégories : les chargeurs dit « intelligents » et les chargeur classiques. Les chargeurs intelligents ont des stratégies de charge qui visent à améliorer qualité et la longévité des batteries en les chargeant complètement et en stoppant la charge lorsque celle ci est complète. Les chargeurs classiques, eux, se contentent d’appliquer une tension sans tenir compte de l’état de la batterie. Les chargeurs de batterie classiques ne sont pas recommandée pour les batteries gel ou AGM mais il est tout de même possible de les utiliser en suivant quelques précautions : choisir un ampérage adapté à la batterie quitte à mettre une lampe en parallèle pour le réduire et débrancher le chargeur lorsqu’on s’approche de la charge complète.
Pour bien comprendre les enjeux de cette charge, je vous conseil de lire les pages du site Ni-cd.net

Les batteries plomb peuvent être chargées en série ou en parallèle mais la charge sera de meilleure qualité si un chargeur est dédiée à chaque batterie.
Pour nous, le chargeur idéal est capable d’envoyer un ampérage qu’on pourrait régler et dont la fin de charge serait détectée automatiquement. Ce type de chargeur existe sûrement mais comme il n’est pas courant, il est cher.

Exemples de solution pour une batterie composé de 4 batteries 12V de 17Ah :
– TRONIC T4X : Si on a le temps pour charger une batterie de 48V, quatre chargeurs à microprocesseur comme les TRONIC T4X font une charge de bonne qualité. Le problème est qu’avec 3.6A, la charge d’une batterie de 17Ah prend plusieurs heures. Chargeur TRONIC T4X (on en trouve a moins cher Lidl ou Aldi): [url=(http://www.regenebatt.com/index.php?pag … &Itemid=30)]Chargeur à microprocesseur[/url]
– CTEK 7000 : le temps de charge sera plus court qu’avec les T4X et la qualité de la charge très bonne mais ces chargeurs sont vraiment pas données. CTEK-7000
– Une alimentation de laboratoire réglable en tension jusqu’à 60V et capable débiter 7A donne une charge correct (proche des 95%) mais oblige à surveiller l’évolution de la tension pour éviter d’abîmer les batteries.
– Un chargeur comme l’un de ceux ci Fronius.com
– Un chargeur de transpalette électrique dont on adaptera le courant de charge.
– Etc.

Améliorations, trucs est astuces:
Certains seraient tentés de croire qu’il n’y a pas beaucoup d’amélioration, de bricoles à faire sur un solex électrique pour être plus performant que le voisin. Pourtant, il y a des choses à faire sur à peu près tous les composants d’une machine.

Le moteur:
Les roulements montés d’origine ne sont pas les plus performants. Ils peuvent être remplacés par des roulements moins freinants dont les plus courageux pourront remplacer la graisse d’origine par de l’huile.
Souvent, un moteur brushed est réglé d’origine pour pouvoir tourner dans les 2 sens. Son timing est donc neutre et peut être modifié pour gagner en vitesse de rotation ou en couple. De même, les connections, le contact des balais sur le collecteur, le faux rond du collecteur, le refroidissement du moteur peuvent être améliorés. Les plus audacieux pourront s’inspirer de ce lien pour modifier les performances de leur moteur :Theworkshop

Le contrôleur:
Les contrôleurs sont donnés pour un ampérage maxi donné. Selon les composants utilisés par le fabricant, il est possible de repousser un peu la limite. Souvent, un shunt permet au contrôleur de fixer cette limite. En augmentant le passage du courant dans ce shunt, on peut gagner de l’ampérage. Il suffit souvent d’ajouter de la brasure à l’aide d’un fer à souder pour augmenter la section. Les composants d’un contrôleur de grande série peuvent être remplacé par des composants de meilleur qualité. Autrement, un contrôleur n’a pas un rendement de 100%. Il y a obligatoirement une chute de tension. Réaliser un montage qui le shunt temporairement pour que les batteries soient directement reliées au moteur permet de gagner quelques tour minutes à la vitesse maxi… mais attention à ce que cela se fasse en sécurité.

Les batteries:
Une batterie neuve n’est jamais celle qui rendra le plus de puissance. Comme toutes les batteries, les batteries plomb n’atteignent leur capacité nominale qu’après quelques cycles de décharge / charge. De même, il est bon de cycler régulièrement ses batteries afin de les maintenir en forme. Pour cela , certain vont jusqu’à se fabriquer un montage qui fait des cycles automatiquement…
Autrement, les batteries plomb sont lourdes et vous n’aurez pas d’autre solution que de les manipuler pour les échanger lors de ravitaillements. Deux bonnes raisons pour les assembler entre elles et prévoir un système de changement rapide. Pour les assembler, j’ai utilisé de la sangle à colis et des boucles à serrage manuel : c’est léger, solide et un pote qui bosse comme magasinier n’aura pas trop de mal à vous en récupérer sur les colis qu’il réceptionne. Exemple : Cerclage
De même, débrouillez vous pour mettre une poignée de portage à vos packs et limitez le poids de chaque pack, votre dos vous remerciera.
Selon le type de votre chargeur, il peut être utile de poser un connecteur dédié au branchement de votre chargeur. Attention, tous les chargeurs n’acceptent pas d’être branchés en série. Un premier test à faire : vérifier à l’aide d’un ohmmètre qu’aucune des bornes du chargeur n’est reliée à l’un des câbles secteur.
Pour trouver des batteries négociez les prix qu’on vous donne et n’oubliez pas que le contact humain, le fait d’échanger sur votre projet, permet de les obtenir. Autrement, vous pouvez débuter avec des batteries d’occasions, on en trouve régulièrement sur des annonces du bon coin ou d’ebay. L’autre truc dont on m’a parlé : les batteries plomb sont régulièrement renouvelées dans les entreprises et particulièrement dans les hôpitaux. Faite jouer vos relations.

La partie cycle:
La résistance au roulement bouffe de la puissance. Une partie cycle saine, des roues bien rondes, des roulements bien lubrifiés améliore le rendement.
Le poids de la partie cycle doit aussi être optimisé tout comme l’aérodynamisme de la machine et la répartition du poids. Les pertes aérodynamiques deviennent non négligeables à partir de 30 km/h ou dès qu’il y a du vent.
La pression de pneu est généralement la pression maxi admissible par le pneu pour minimiser les pertes dues au roulement.

Les câbles.
Plus les câbles sont courts, plus leurs sections sont grandes et moins il y a de pertes. A vous d’éviter toute longueur inutile…

Les connecteurs.
Meilleur est le contact et moins il y a de perte. C’est aussi, une source habituel de panne donc soignez vos connections.

Pour en discuter, c’est ICI

La majorité des personnes croient qu’un serrage vient de la chaleur qui fait dilater le piston et qui devient plus grand que le cylindre. C’est faux. La raison pour laquelle le piston ne serre pas est que l’huile qu’on met dans le mélange dépose un film très puissant entre le piston et le cylindre, et qui empêche le métal nu du piston, de toucher le métal nu du cylindre. Si vous essayez de monter un piston neuf sur un cylindre nettoyé et sec, le piston a du mal à entrer. Si vous mettez un peu d’huile, il entre tout seul.

Le serrage n’arrive que quand quelque chose brûle ou racle le film d’huile entre le piston et la chemise du cylindre. C’est pour cette raison qu’il faut employer une huile de grande qualité qui supporte les chaleurs et pressions intenses des moteurs modernes.

La différence entre serrage et pré serrage :
Le serrage et le pré serrage sont deux étapes du même problème. Quand le film d’huile est momentanément brûlé ou raclé, les surfaces métalliques du piston et du cylindre vont se toucher. Quand cela arrive, un pré serrage se produit entre les deux. Quand l’huile revient, des marques peuvent rester sur le piston et la chemise. Ce pré serrage momentané peut provoquer des problèmes au niveau des performances du moteur. Mais si l’huile revient rapidement, les chances de serrage (l’échange de métal entre le piston et la chemise) ne sont plus à craindre. Le pré serrage se voit en général sur le piston directement sous les segments. Si vous voyez que votre piston est marqué par un pré serrage, il faut chercher les causes avant d’avoir un vrai serrage.

Le serrage se produit si l’huile ne revient pas immédiatement. Après quelques instants, le piston et la chemise vont se toucher assez fortement et il va se produire un échange de matières entre les deux. L’échange de matières va produire un effet « boule de neige » et faire grandir la partie où se produit le frottement, et le côté opposé du piston va subir une telle pression, que le serrage va avoir lieu. Le mélange aluminium et fonte va bloquer immédiatement les segments au fond des gorges et provoquer la perte de compression du moteur. Cette perte de compression et la compression du piston contre la chemise vont provoquer en une nanoseconde le serrage du moteur. Le piston va se bloquer brutalement dans la chemise et provoquer l’arrêt instantané du moteur et le blocage des roues arrières. Entre le début et la fin du serrage, moins d’une seconde ont passé.

Les causes d’un serrage d’un moteur deux temps
Il y a plein de raisons pour un serrage donné. Chaque raison a ses symptômes et son effet visuel. Voici quelques descriptions de serrages communs et la raison du problème pour chacun. Attention, le diagnostic d’un serrage est parfois très difficile et même les meilleurs mécanos n’ont pas toujours une explication.

Serrage aux quatre coins :
Si les deux côtés du piston ont des marques très fortes de serrage, on dit « serrage au quatre coins », car les marques forment en général un carré parfait. Le serrage se produit à ces endroits car c’est là que le piston est le plus épais. Si le piston est surchauffé, les parties épaisses dilatent le plus. Des moteurs à haut rendement ont souvent ce type de serrage quand le piston a trop peu de jeu dans la chemise. Avec un moteur à refroidissement liquide le serrage au quatre coins vient presque toujours quand le moteur produit plus de chaleur que le système de refroidissement peut évacuer.
Le serrage aux 4 coins est le résultat de la dilatation du piston avant celle du cylindre, en fait, l’utilisateur utilise une plage d’utilisation trop élevée par rapport à celle que le cylindre demande à ce moment là.
Carburation trop pauvre :
Si le circuit de haut régime est trop pauvre (échauffement), il peut provoquer un serrage. Il est aussi responsable du manque de puissance à moyen régime. Un haut régime très pauvre peut parfois avoir un moyen régime acceptable, mais ce réglage ne va pas permettre d’accélérer très vite. La pauvreté d’un mélange entraîne à haut régime une marque prononcée sur le piston et la chemise côté lumière d’échappement. Dans des conditions de mélange pauvre les gaz d’échappement sont si chauds qu’ils brûlent le film d’huile entre piston et chemise, ce qui entraîne un serrage moteur.

Serrage par entrée d’air (prise d’air) :
Certaines prises d’air peuvent finir en serrage, d’autres en carburation pauvre ou surchauffe. Le diagnostic de ces serrages est difficile. Si un moteur serre sans raisons valables, il faudrait le faire tester pour voir si il est bien étanche. Le serrage dû à une entrée d’air peut ressembler à un serrage des quatre coins ou à une carburation pauvre. Si votre moteur tourne à la limite de la surchauffe un léger filet d’air peut provoquer un serrage type quatre coins. Une entrée d’air plus importante peut provoquer un serrage type carburation pauvre, même avec un carburateur réglé très riche.

Serrage détonnant :
Si un moteur a été préparé avec trop de compression, trop d’avance, ou tourne avec un carburant trop bas en octanes, il va se produire des dét onations. On sait que ce phénomène produit extrêmement de chaleur en très peu de temps et produit des dommages dans la chambre de combustion. Elle peut abîmer la culasse. En très peu de temps, les détonations vont surchauffer le piston et bloquer les segments (généralement du côté échappement). Après le blocage des segments les flammes de la combustion vont brûler le film d’huile de la chemise et le processus de serrage va commencer. A cause du serrage côté échappement il y a 50/50 de chances pour un diagnostic serrage quatre coins ou carburation pauvre. Seulement un professionnel pourra vous donner le bon diagnostic.

Serrage pendant le rodage :
La plupart des ces serrages viennent des segments et non du piston. Si le moteur tourne trop vite, trop rapidement, la chaleur fait dilater le segment qui grandit en diamètre, ce qui a comme effet, que les deux bouts du segment se touchent si fort, que le segment racle trop fort la chemise. Un segment surchauffé peut avoir assez de force pour enlever le film d’huile et faire  démarrer un serrage. Un serrage par segment se voit par un marquage tout autour du piston avec le segment collé dans sa gorge tout autour.

Serrage par manque d’huile :
La solidité du film d’huile est très importante, ainsi que le pourcentage. Il vaut mieux mettre un pourcentage d’huile plus élevé, plutôt que de serrer ! Le temps total pour une goutte d’huile, d’aller du carburateur vers le bas moteur, le haut du moteur et l’échappement s’appelle le « temps de migration ». Plus le moteur tourne vite, plus le temps pendant lequel la goutte reste dans le moteur est court. Donc, à 11000 t/min le moteur a besoin de plus d’huile qu’à 7000 t/min. Plusieurs fabricants d’huile prétendent que leur huile a les mêmes performances avec un pourcentage plus faible, soit disant, leur huile lubrifie mieux. Je ne sais pas si c’est vrai mais les fabricants ne peuvent pas le prouver eux mêmes. La qualité ne peut pas remplacer totalement la quantité.

Serrage par manque de carburant:
Si vous tombez en panne de mélange à haute vitesse, le moteur s’arrête subitement et c’est à ce moment, si il n’y a plus de film d’huile, que le moteur peut serrer. Au moment où le moteur n’a plus de mélange et qu’il est très chaud, les roues arrière continuent à entraîner le piston dans la chemise qui n’est plus lubrifiée à haut régime. C’est là qu’arrive le serrage.

Serrage à froid:
95% des soi-disant serrages à froid ont une autre cause. Un moteur refait à neuf (piston), si il est poussé à fond dans les 30 premières secondes peut faire un serrage à froid. Dans ce cas le piston en aluminium dilate plus vite que la chemise. Tout moteur qui tourne depuis plus de 5 minutes ne peut pas faire un serrage à froid !
Serrage à cause du carburateur :
Un carburateur qui est nettoyé et réglé correctement, ne peut pas subitement donner moins de mélange sans raison. Ceci n’arrive pas ! Dans la plupart des cas ce manque de puissance est du à un problème de surchauffe, de trop de compression, d’avance ou de qualité d’essence. Il faut noter que monter un carburateur de plus gros diamètre apporte un meilleur refroidissement interne.
Reconnaître approximativement un type / une cause de serrage
Prendre le piston, et regarder l’endroit des rayures :
• si elles sont en direction de l’échappement (flèche) et en direction de la roue arrière, cela vient probablement d’une surchauffe, l’huile n’est en rien le problème, mais plutôt le refroidissement.
• si en revanche les rayures sont perpendiculaires a l’échappement, (elles viennent des transferts) cela vient probablement d’un problème de mélange : huile, carburation trop pauvre, prise d’air etc….

Conseils pour éviter de serrer votre moteur

Général :
Pour les moteurs 2 temps, tirer dans le moteur équivaut à se préparer à lâcher les € pour les réparations.
Néanmoins, serrer n’est jamais une fatalité. Si vous respectez bien les recommandations ci-dessous, votre moteur aura une grande durée de vie.
Refroidissement (moteurs liquid cooled) :
• bien faire chauffer le moteur.
• enlever le calorstat, mais prendre garde à bien faire chauffer le moteur et de ne pas faire de grandes variations de températures du moteur (montées / descentes).
• lorsque la configuration du moteur est avancée, monter un deuxième radiateur de refroidissement si possible (dans ce cas, laisser le calorstat).
• faire des bonnes purges du circuit de refroidissement.

Lubrification :
• supprimer la pompe à huile (qui est généralement peu fiable) et rouler au mélange.
• il vaut mieux mettre un peu plus d’huile et calaminer un chouya plus le moteur, que de serrer ! Le pourcentage d’huile à mettre dépend uniquement de la qualité de l’huile et de l’utilisation faite de la machine. Il varie entre 2% et 4% généralement.
Carburation :
• bien nettoyer et régler le carburateur (il vaut mieux avoir un réglage légèrement riche en essence).
• bien nettoyer le filtre à air.
• vérifier qu’il n’y a pas de prise d’air au moteur.
Entretien du moteur :
• s’appliquer lors du montage du (des) segment(s) et du piston : taquets des gorges de segments, clips du piston etc.

Comme promis, je vais parler du balayage. Bien évidemment tous n’est pas transposable a un cylindre de Solex. Mais il y a quand même de quoi bien cogiter

Pour commencer on va définir le Pme que l’on souhaite atteindre, le régime de Pmax. ces données vont permettre de choisir les hauteurs de distribution (diagramme), qui va nous donner la hauteur de nos lumières. Puis les TA, qui vont nous donner la largeur de ses mêmes lumières.

Tous cela est archi connut et documenté, se qui l’est beaucoup moins c’est le balayage, La disposition et les angles d’écoulements de ses lumières. Je vais essayer d’éclaircir se point. Je ne donnerais pas les valeurs actuels, ayant eut tellement de mal a les trouver. Je ne traiterais que de l’orientation horizontale. La verticale sera pour un prochain post.

Rôle des différentes lumières :

Les latéraux : Eux sont les principaux, c’est eux qui vont gaver le cylindre

Les secondaires : Eux servent a faire prendre du volume au gaz

L’arrière : Lui a 4 rôles qui sont très méconnut. Le premier c’est bien évidemment d’augmenter le remplissage, en envoyant un peut plus de gaz frais. Deuxièmement, il permet de balayer la partie arrière haute de la culasse. Ce qui permet d’éliminer la poche de gaz brûlé qui reste bloqué dans cette partie. Troisièmement, il transmet les signaux de pression/dépression provenant du détente aux lamelles de clapet. Quand il est positionné au dessus deux.Quatrièmement, il participe au blocage des gaz frais dans le cylindre, en complément de l’onde de retours produite par le détente. Il s’ouvre dans pratiquement tous les cylindres en dernier après les latéraux, il bénéficie donc de moins de débit et de pression. Se n’est pas gênant car sa charge de gaz a moins de chemin a parcourir. Une fois balayage du haut de la culasse peaufiné, les gaz redescende en suivant la calotte du piston et viennent rejoindre ceux des latéraux, qui commencent a vouloir s’échapper par l’échappement. Ils se contrarie mutuellement et empêche une partie de leurs fuite.

Les travaux les plus documentés sur le 2 temps proviennent du programme G; P. Blair de la QUB. Malheureusement ces travaux commence déjà a dater, et beaucoup de nouvelle choses sont apparut.

Blair caractérise le balayage des cylindres a 5 transferts de trois manières;

Le prof Blair utilise dans beaucoup de ces études les balayage du type Yamaha, voici les principaux :

Le Yam1 a un bon balayage

Le yam6 a lui un balayage assez moyen

Le yam12 est trés mauvais

Le Yam14 est considéré comme très bon

Une comparaison sur un cylindre de Kawasaki H1 et les études de Blair. Traduction aimablement effectuée par Alain, Webmaster du site 2T4T. Le cylindre reprend la même forme que celle de Pitou49 sa peut te servir si tu continue dans cette voie

Les angles de balayage, ont évolué en 40 ans, voici un schémas résumant la résumant rapidement :

On s’aperçoit rapidement, que l’évolution s’est concentré sur l’angle du transfert secondaire. De tous a l’arrière, la tendance a finit par s’inverser pour être dirigé vers l’échappement. La surface du transferts secondaires a elle aussi augmenté pour devenir assez souvent égale a celle du transferts principal

Des cylindre utilisent encore des balayages assez ancien tous en développant de forte puissance. C’est le cas de Bidalot par exemple :

Prenons un cylindre assez récent celui d’une 125 KX Kawasaki :

On remarque bien la forme des transferts secondaire qui reprend un dessin moderne. un autre exemple avec ceux d’une 125 RS Honda. Le relevé est réel, vous pouvez vous amuser à y relever les angles.

une autre image extraite d’un test d’un cylindre de TM sur un banc Jaros nous informe sur l’écoulement se produisant dans un cylindre. La tache verte foncée au centre du cylindre est synonyme d’une bonne puissance, se qui contribue a prouver le bien fondé de l’orientation actuelle des transferts.

alors quand je vois les conneries citées dans le bouquin de mototechnologie, qui incite a boucher les transferts secondaires a l’époxi pour les ramener a une forme utilisé dans les années 1970, sa fait peur:

Pour ceux qui auront la chance de mater un cylindre de nos défunte 500 2 temps de GP, vous constaterez que l’orientation est très actuelle Aller stop pour se soir j’ai mal au doigt.

Tutoriel écrit par Philou

je vais m’attaquer à une question tout aussi intéressante et fortement liée à la première « Quel est l’intérêt d’une valve à l’échappement pour un moteur 2 temps? »

Il existe deux types de valve :
1)basé sur la mise en communication d’une chambre de résonnance avec la pipe d’échappement, ce qui donne le même résultat que de modifier la longueur du pot d’échappement.
2)Basé sur une modification de la géométrie de la lumière d’échappement.

Les moteurs les plus récents combinent ces deux techniques pour des performances optimales (système « triple YPVS » de Yamaha par exemple).

Je me suis intéressé au deuxième type de valve car il comporte plus d’intérêts que le premier.

Pour un moteur 2 temps, la durée d’ouverture de la lumière d’échappement est un problème crucial car elle va déterminée (en partie seulement) le comportement du moteur, surtout quand le moteur est équipé d’un pot de détente.

La valve à l’échappement va permettre de modifier cette durée angulaire grâce à un mécanisme (guillotine, boisseau, …).

Au final, le moteur va avoir deux configurations différentes et donc, deux comportements différents.

Lorsque la valve est fermée, l’angle d’échappement est plus petit ce qui entraîne :
un taux de compression plus élevé, donc plus de couple.
une température des gaz plus faible due à une détente plus longue, donc une vitesse des ondes de pression dans le pot plus petite, ce qui équivaut à un pot plus long.

Lorsque la valve est ouverte, l’angle d’échappement est plus grand ce qui entraîne :
un taux de compression pus faible, donc un régime moteur plus élevé.
une température de gaz plus élevée, donc une vitesse des ondes de pression dans le pot plus grande, ce qui équivaut à un pot plus court.

Au final, si les angles d’ouverture de l’échappement sont bien choisis et que le pot de détente est dimensionné en conséquence, le moteur fournira un couple important à bas régime avec la valve fermée et conservera du couple à haut régime en ouvrant la valve. La figure suivante illustre ce phénomène (les courbes de couples ont été relevées par mes soins grâce à mon banc moteur).

Figure à venir.

Tutoriel de Solex120.