L'admission à papillons multiples

INTRODUCTION
LES SOLUTIONS
LES PLUS
HISTOIRE DE CONDUITS
LES DÉVELOPPEMENTS
LE FUTUR?

INTRODUCTION
Que faire pour augmenter encore les performances d'un système d'admission, en terme de quantité d'air frais admise dans les conduits et cylindres à un instant t, lorsqu'on a déjà changé le filtre d'origine contre un filtre hautes performances à meilleure perméabilité, que l'on a opté pour un kit d'admission directe, et disposé des prises d'air forcé frontales avec conduits rectilignes débouchant directement sur le filtre?
LES SOLUTIONS
A ce niveau, c'est en jouant sur les phénomènes vibratoires et ce que l'on appelle la dynamique des fluides que l'on va trouver des solutions pour améliorer le remplissage. En effet, des études ont montré qu'au moment où les différents conduits d'admission des cylindres débouchaient dans une même boite à air, dont l'alimentation est contrôlée par un seul papillon de commande, il existait une interaction entre ceux-ci due aux mouvements alternatifs provoqués par l'équipage mobile du moteur: aller-retour des pistons dans les cylindres, montées et descentes des soupapes d'admission. C'est pourquoi le fin du fin réside dans l'adoption d'une admission à papillons multiples: un canal d'alimentation, un papillon de commande pour chaque cylindre, et malgré tout l'ensemble de ces tubes débouche généralement dans un boîtier commun, en amont duquel on trouve encore le filtre à air. Parfois même, chaque canal d'alimentation reçoit à son extrémité un petit filtre à air conique, monté en admission directe. Dès lors, il n'y a plus besoin d'aucun boîtier, réservant ce type de montage aux moteurs de course, car généralement on se heurte à un remplissage médiocre aux régimes transitoires...

LES PLUS
Premier avantage d'une admission à papillons multiples avec un conduit par cylindre, il est évident que l'on facilite le passage de l'air, puisque le diamètre d'un conduit équivalent aux différents canaux individuels réunis est évidemment très supé rieur au diamètre du conduit d'un système " classique". Explications... Si l'on compare ainsi l'admission à papillons multiples de la BMW M3, à l'admission commune d'un bloc 2,8 litres, on remarque que le diamètre d'un seul conduit de cylindre sur la M3 équivaut pratiquement au diamètre du conduit qui permet l'alimentation de tous les cylindres sur le bloc 2,8 litres,on imagine la différence de remplissage entre les deux moteurs...
En effet, le bloc 3,2 litres de la M3 affiche un rendement de 100 ch./l, tandis que le bloc 2,8 litres n'atteint "que" 68,5 ch./l (rendement moyen compensé par la courbe de couple exceptionnelle de ce moteur sur toute la plage de régime). On notera ainsi que dans le cas d'une adaptation ultérieure (implantation d'une admission à papillons multiples sur un moteur initialement doté d'un système classique), il faudra nécessairement revoir le diamètre des conduits jusqu'en entrée de chambre de combustion si l'on veut tirer pleinement parti du potentiel de remplissage supplémentaire. Une fois que l'on a augmenté le diamètre des conduits jusqu'à l'entrée de la culasse, il est évident qu'il ne faut pas s'arrêter en si bon chemin, et continuer la manœuvre jusqu'aux portes de la chambre de combustion pour permettre à l'air supplémentaire d'arriver avec la même facilité jusqu'au bout de son parcours. L'adoption d'une admission à papillons multiples entraîne donc généralement le changement des soupapes d'origine contre des soupapes de plus gros diamètre, une opération extrêmement complexe, qui nécessite de modifier la culasse elle-même.
HISTOIRE DE CONDUITS
Deuxième avantage d'une admission à papillons multiples en jouant sur la longueur de chaque conduit, il sera possible d'accorder individuellement l'admission de chaque cylindre en fonction de l'ordre d'allumage qui lui correspond. C'est la raison pour laquelle sur certains moteurs de compétition, on constate que les longueurs de conduits sont généralement différentes. En fait la longueur du conduit permet de définir le temps que mettra l'onde produite par le retour du piston en position haute dans le cylindre avant de rebondir " à l'extrémité du conduit, puis de revenir vers la chambre de combustion, produisant un effet de piston fluide. Ces réglages sont très complexes à réaliser, et nécessitent d'une part l'utilisation d'un matériel approprié (fluidomètre notamment, quant il ne s'agit pas de logiciels de modélisation par ordinateur sophistiqués), et d'autre part le savoir-faire d'un préparateur déjà plus qu'expérimenté. Travaillant dans la préparation moteur pour la compétition depuis des années et des années, Daniel Ruggeri fait partie de ceux qui, en France, savent mettre au point un système d'admission à papillons multiples sur un moteur.

LES DÉVELOPPEMENTS
Pour information, on notera que suite à des études menées sur ce sujet par différents constructeurs, et notamment BMW, il est apparu que même la forme terminale des trompettes (un conduit individuel d'admission à papillons multiples est appelé trompette) pouvait jouer un rôle décisif sur le remplissage. En effet, suivant le profil de l'extrémité de trompette, on peut obtenir des résultats jusqu'à deux fois inférieurs pour deux conduits parfaitement identiques (même longueur, même diamètre...). Voilà qui laisse imaginer la complexité de mise au point du système... Enfin,abordons rapidement les solutions techniques adoptées en Formule 1, censée représenter le summum de ce que permet la technologie actuelle. Bien que son cahier des charges soit totalement différent de celui d'un moteur de série, un moteur de Formule 1 utilise bien évidemment une admission à papillons multiples. Mais dans ce cas, les études des ingénieurs motoristes ont démontré qu'en théorie, à chaque régime moteur correspond en fait une longueur idéale pour chaque conduit de cylindre. En clair: il faudrait, pour vraiment profiter pleinement du potentiel d'un tel système, que les longueurs des conduits varient au cours du temps...
LE FUTUR?
C'est la différence ultime entre une admission de Formule 1 et une admission de série, même la plus sophistiquée, puisqu'elle est variable. Les conduits sont constitués de deux tubes s'emboîtant l'un dans l'autre, entraînés par des micro vérins à commande électrique. L'ensemble du système est dirigé grâce à des capteurs de régime (et bien d'autres paramètres encore...) qui alimentent un boîtier électronique spécifique, déterminant à son tour la longueur idéale à adopter pour les conduits et la commande de vérins qui seront à déclencher en conséquence... On parle beaucoup en ce moment d'un système testé sur certaines Alfa Romeo en compétition et qui pousse le concept encore plus loin, en supprimant carrément l'usage des papillons. Il s'agit en effet d'un obstacle aérodynamique non négligeable, puisque même en position ouverte, le papillon gène encore sensiblement l'écoulement de l'air dans le conduit. Pour ce faire, un ingénieur italien a eu l'idée de contrôler le débit d'air non pas en ouvrant plus ou moins un papillon placé dans le conduit, mais en pinçant de l'extérieur la partie souple (silicone) d'un conduit rigide. De fait, quelle que soit l'ouverture, la forme du conduit pincé crée un venturi parfait, et plus aucun obstacle ne vient perturber le flux d'air. Quelle idée...