Choix technique du passage en monocylindre.

Supprimons, supprimons mes frères!

Oui, supprimons! Il s'agit tout bonnement d'ôter un cylindre sur deux. On a le choix puisque l'on se trouve en présence d'un moteur en L (un V à 90° basculé vers l'avant): soit on ôte le cylindre avant et l'on se retrouve en présence d'un mono vertical traditionnel, soit on enlève le cylindre arrière et l'on se retrouve avec un mono horizontal comme l'étaient les Moto Guzzi 500. Je ne parlerai pas dans un premier temps de l'encombrement du système d'équilibrage. C'est pour la suite !

• Garder le cylindre vertical est avantageux si l'on désire modifier la partie cycle et raccourcir la moto puisque l'on n'est plus limité par le cylindre avant placé juste derrière la roue. Toute la place libérée à cet endroit peut servir à placer les composants annexes tels que la batterie, le régulateur ou le calculateur d'injection. Ainsi placées, ces masses contribuent à abaisser le centre de gravité de la machine, ce qui est un peu contrebalancé par le poids " haut placé " du cylindre restant.
• Garder le cylindre horizontal est exactement ce qui existe sur le Supermono. Non seulement c'est l'architecture de mon modèle, mais puisque je ne désire pas réduire l'empattement, je n'ai pas à me soucier de gagner de la place sur l'avant de la moto. Le volume dégagé dans le chassis par l'absence du cylindre arrière peut être utilisé pour caser les équipements électriques annexes à l'exception de la batterie qu'il faudrait placer plus bas. Pourquoi pas un réservoir de carburant?

Soyons clairs, j'ai envisagé par pure démonstration de conserver le cylindre arrière mais il n'en a jamais été question dans la pratique: le Supermono est un monocylindre horizontal et puisque je ne peux pas en réaliser une COPIE, je veux en faire une INTERPRETATION. Alors moteur sera HORIZONTAL!

Ajoutons, ajoutons mes soeurs!

Oui, ajoutons! N'oublions pas que la principale qualité du moteur bi-cylindre en V à 90 degrés est son parfait équilibrage dynamique sur les premiers et second ordre. Au delà, ce n'est plus vrai mais vu que la valeur des forces résiduelles est négligeable, on considère que le bi V90 est naturellement équilibré. (Une parenthèse technique au passage: le moteur le plus parfaitement équilibré est un autre V, le bi V180, autrement appelé " à plat ". Le Flat-Twin des BMW est mécaniquement un moteur en V, ouvert à l'extrême, c'est à dire 180 degrés!)

Mais quel malheur! De notre beau bi-cylindre en V90 qui tournait parfaitement, nous avons fait un canard qui boite sur une patte! En effet, l'ablation du second cylindre, de sa bielle et de son piston déséquilibre totalement le moteur, qui se retrouve avec des masses de vilebrequin bien trop lourdes pour un seul équipage mobile. Déjà que le mono-cylindre n'est pas naturellement équilibré, mais alors avec un vilebrequin de bi, c'est la catastrophe.

Pour remédier au problème, il existe deux grandes classes de solutions : les faciles et les nobles... J'ai commencé par étudier une " facile ", puisque les " nobles ", déjà mises en application par Bordi et les grands constructeurs, utilisent un système d'équilibrage mécanique. Parlons-en tout de suite.

Les solutions " nobles " d'équilibrage du monocylindre.

• Puisque le bi V90 est naturellement presque parfaitement équilibré, l'idée de génie de Bordi a été tout simplement de recréer les masses en mouvement du second piston supprimé par " autre chose ". Cet " autre chose " aurait pu simplement être un simili-piston animé d'un mouvement rectiligne, mais non: Bordi a utilisé un balancier articulé entre le carter et le pied de bielle. Tous les détails que j'ai pu glaner sur cette réalisation magnifique de simplicité et d'efficacité sont compilés au chapitre [Le Supermono]. On peut noter l'apparition de quelques résultantes parasites puisque le balancier décrit un arc de cercle au lieu d'une translation, mais elles sont vraiment minimes ! Il n'y a rien a rajouter, c'est simple, beau et efficace : 10.000 tours sans casser avec un seul piston de 100mm d'alésage !
• Certains mono de forte cylindrée unitaire (Japonais, Rotax) utilisent un arbre contrarotatif au vilebrequin portant une masse. Le mouvement rotatif de la masse de cet arbre peut être vu comme la combinaison de deux mouvements sinusoïdaux orthogonaux dans le plan du déplacement du piston, si bien que l'un d'eux peut être efficacement utilisée pour équilibrer le mouvement de translation du piston. Si l'on utilise non pas un mais deux arbres d'équilibrage contrarotatifs, on peut tendre vers un équilibrage presque parfait, au prix il est vrai d'un encombrement important (deux arbres d'équilibrage de part et d'autre du vilebrequin) et de pertes mécaniques (transmission du mouvement du vilebrequin aux arbres).

Ces deux solutions d'équilibrage de mono-cylindre impliquent clairement l'accès à des moyens d'usinage industriel hors de ma portée. N'oublions pas que je prends un bi V90 et que je le modifie avec mes petits sous et mes petits doigts!

Les solutions " faciles " d'équilibrage du monocylindre.

Soyons clairs tout de suite:
Il n'est pas possible d'équilibrer un monocylindre sans l'ajout de dispositifs mécaniques annexes à l'équipage mobile.

En effet, l'équilibrage d'une machine tournante fait appel à ce que l'on appelle d'une part " l'équilibrage statique " et d'autre part " l'équilibrage dynamique ".

L'équilibrage statique désigne celui que l'on obtient lorsque les pièces de rotation au repos ne tendent pas à prendre une position particulière. L'ensemble des forces agissant au repos sur l'axe de rotation de la machine s'annule (leur somme est nulle) si bien que la machine peut être laissée librement dans n'importe quelle position sur son axe, elle n'en bougera pas même si les frottements sont nuls. Cet équilibrage statique s'obtient assez simplement par ajout ou retrait judicieusement placé de poids, c'est à dire d'un point de vue mathématique par adition ou soustraction de CONSTANTES.

L'équilibrage dynamique en revanche désigne celui que l'on obtient lorsque les forces issues de la rotation de la machine sont compensées par d'autres et qu'ainsi leur somme est nulle (la machine ne crée pas de forces non compensées, elle ne vibre pas). La différence fondamentale entre l'équilibre statique et l'équilibre dynamique est que les forces intervenant dans le second dépendent de la vitesse de rotation de la machine, c'est à dire de la force centrifuge. On se trouve en présence de forces dont les intensités ne sont pas des constantes, mais des PRODUITS de masses par des vitesses. Ces forces sont nulles à l'arrêt, et croissent avec la vitesse de rotation.

Dans le cas du mono-cylindre, modélisé par l'interaction d'UN mouvement linéaire (piston), d'UN mouvement mixte (bielle) et d'UN mouvement rotatif (vilebrequin), il est possible de trouver approximativement un équilibrage statique mais il est impossible de trouver un équilibrage dynamique: la structure du moteur ne génère qu'un ensemble asymétrique de forces impossible à compenser sans dispositif externe. D'où le balancier de Bordi qui recrée un " vrai-faux " bi V90 ou les arbres contrarotatifs qui génèrent des forces de même valeur mais de direction opposées à celle d'un mono-cylindre " nu ".

Ceci étant clarifié, il apparaît clairement que la seule chose que l'on pourra faire, c'est de réduire les vibrations en obtenant un équilibrage statique le meilleur possible pour Desmono.

Et là, j'ai encore le choix de deux solutions. N'oublions pas que mon vilebrequin d'origine est muni de masses d'équilibrage calculées pour un fonctionnement en bi V90: elles sont bien trop lourdes pour l'équilibrage statique en mono-cylindre, Il me faut donc diminuer ces masses, et passer à l'usinage semble absolument obligatoire.

La cuisine de Desmono.

Mais au fait, de quelle quantité dois-je diminuer les masses d'équilibrage du vilebrequin? Je n'ai pas à ce jour réussi à obtenir la moindre formule d'application qui puisse me donner une valeur pratique! La seule formule d'équilibrage " de Grand Maman " que j'ai pu trouver dit que le meilleur équilibrage d'un mono s'obtient en lestant un vilebrequin équilibré statiquement d'un poids égal à M = (Masse du piston complet + 1/2 Masse de la bielle). Une autre parlait de 1/3 de la masse de la bielle...

Partant du principe que mon vilebrequin actuel est parfaitement équilibré avec deux bielles et deux pistons complets (axe et clavettes comprises) et que la formule de Grand Maman me donne la masse d'équilibrage souhaitable pour un mono, j'en déduit que le passage de bi à mono peut se faire en retranchant au vilebrequin cette masse de grand maman!

J'aurais pu également mesurer le déséquilibre statique du vilebrequin, le diviser par deux et enlever cette masse de matière... Il est possible que je tombe sur la " masse de Grand Maman " mais je n'en suis pas sur.

J'ai donc pris le parti de " déséquilibrer " mon vilebrequin de bi V90 d'une masse équivalente à celle qui équilibrerait au mieux un mono-cylindre... Je sais, c'est une cuisine effroyable à l'opposé de tout calcul de mécanique qui se respecte, mais j'ai eu beau chercher, je n'ai rien trouvé de mieux que mon intuition pour résoudre ce problème.

OK, c'est bon, nous avons " calculé " les 710 g de matière à enlever du vilebrequin! Mais franchement, vu le caractère périlleux du projet, je ne voulais pas dénaturer définitivement mon moteur par un travail sur sa pièce maîtresse. J'ai donc imaginé de diminuer fictivement les masses d'équilibrage du vilebrequin en AJOUTANT de la masse en opposition par rapport à l'axe! N'oublions pas que la seconde bielle a disparu, et qu'elle libère 22mm de place sur le maneton... Voici donc où je vais placer une masse supplémentaire pour contre-équilibrer mon vilebrequin! J'alourdis globalement les masses tournantes, mais je diminue son balourd. Les plans de ces demi-lunes d'équilibrage sont [ici].

Finalement, j'ai dû au montage modifier légèrement les pièces en " rabotant " une demi-lune, celle qui se trouve vers l'extérieur du cercle décrit: l'arbre d'entraînement de la pompe à eau et des courroies de distribution faisait obstacle à la rotation de l'ensemble. La masse des deux pièces est passé aux alentours de 680g, puisque j'ai enlevé de la matière aux deux... ce qui était une erreur!

Elles n'ont pas la même position par rapport à l'axe de rotation, donc leur masse n'influe pas de la même façon l'équilibre de l'assemblage! Nous verrons ça plus tard!

Que disait le Docteur dans le précédent chapitre, déjà?

Ah oui : que mon entonnoir me va parfaitement. Mais parfois il me colle mal à la tête, alors je fais de petites conneries.