Moteur bicylindre en ligne - Straight-twin engine

1964 Moteur de moto Sanglas Rovena (construit par Hispano Villiers)
Moteur de moto Suzuki GS500 1997

Un moteur linéaire double , également connu comme une ligne-twin , bicylindre vertical ou parallèle-twin est un à deux cylindres du moteur à piston , où deux cylindres sont disposés en ligne le long d' un vilebrequin commun.

Les moteurs à bicylindre en ligne sont principalement utilisés dans les motos ; les autres utilisations comprennent les automobiles, les navires, les motoneiges, les jetskis, les véhicules tout-terrain, les tracteurs et les avions ultralégers.

Différentes configurations de vilebrequin ont été utilisées pour les moteurs à bicylindre en ligne, les plus courantes étant 360 degrés, 180 degrés et 270 degrés.

Terminologie

La disposition des jumeaux droits est également appelée "jumeau parallèle", "jumeau vertical" et "jumeau en ligne". Certains de ces termes avaient à l'origine des significations spécifiques relatives à l'angle du vilebrequin ou à l'orientation du moteur, mais ils sont souvent également utilisés de manière interchangeable.

Au Royaume-Uni, le terme "parallel-twin" est traditionnellement utilisé pour les moteurs avec un angle de vilebrequin de 360 ​​degrés, car les deux pistons sont dans le même sens (c'est-à-dire parallèles l'un à l'autre). "Vertical-twin" a été utilisé pour décrire les moteurs avec un angle de vilebrequin de 180 degrés, ce qui fait que les pistons se déplacent dans des directions opposées. Les termes « bicylindre droit » et « bicylindre en ligne » étaient utilisés de manière plus générique pour tout angle de vilebrequin.

Pour les motos, « jumeau en ligne » a parfois fait référence à une orientation longitudinale du moteur (c'est-à-dire avec le vilebrequin aligné avec le châssis) ou à un moteur en U ( jumeau en tandem ) où les cylindres sont disposés longitudinalement dans le châssis (bien que les deux les vilebrequins sont en fait orientés transversalement).

Concevoir

Par rapport aux moteurs V-twin et moteurs flattwin , jumeaux-droit sont plus compacts, une conception plus simple et moins coûteux à produire. Les moteurs à bicylindre en ligne peuvent être sujets aux vibrations, soit en raison de l' intervalle d'allumage irrégulier présent dans les moteurs à manivelle à 180 ° , soit à cause de la grande masse alternative non compensée dans les moteurs à manivelle à 360 °. Les bicylindres en ligne souffrent également davantage des réactions de couple de torsion et des vibrations.

Angle de vilebrequin

Animation avec différents angles de vilebrequin

Les configurations de vilebrequin les plus courantes pour les moteurs à bicylindre en ligne sont 360 degrés, 180 degrés et 270 degrés.

360 degrés

Dans un moteur avec un vilebrequin à 360 degrés, les deux pistons montent et descendent en même temps. Cependant, l'intervalle d'allumage est décalé entre les cylindres, un cylindre s'allumant lors de la première rotation du vilebrequin, puis l'autre cylindre lors de la rotation suivante. Les moteurs à 360 degrés peuvent utiliser un seul système d'allumage pour les deux cylindres, en utilisant un système à étincelle perdue .

L' équilibre primaire imparfait est celui d'un moteur monocylindre de masse alternative équivalente. Les premiers moteurs tentaient de réduire les vibrations grâce à des contrepoids sur le vilebrequin, mais les méthodes ultérieures comprenaient également des arbres d'équilibrage et une bielle lestée séparée. Par rapport à un moteur monocylindre, l'intervalle d'allumage plus fréquent (360 degrés contre 720 degrés) se traduit par des caractéristiques de fonctionnement plus douces, malgré le déséquilibre dynamique similaire.

À partir des années 1930, la plupart des moteurs de motos à quatre temps britanniques à deux cylindres en ligne utilisaient un vilebrequin à 360 degrés, car cela évitait les pulsations d'admission inégales des autres configurations, évitant ainsi le besoin de carburateurs jumeaux. Dans les années 1960, même si les motos japonaises sont principalement passées à des vilebrequins à 180 degrés pour des moteurs de 250 à 500 cc, divers moteurs plus petits et plus gros ont continué à utiliser un vilebrequin à 360 degrés. Vibration était moins un problème pour les petits moteurs, comme la 1965 Honda CB92 et 1979 Honda CM185 . Les moteurs plus gros, tels que le Yamaha XS 650 de 1969 et le Yamaha TX750 de 1972 , utilisaient souvent des arbres d'équilibrage pour réduire les vibrations. Les derniers moteurs Honda CB250N/CB400N de 1978-1984 utilisaient également un vilebrequin à 360 degrés. Les motos bicylindres parallèles BMW de la série F 2008 utilisent également des vilebrequins à 360 degrés, avec une troisième bielle "vestigiale" (agissant comme un contrepoids) et une limite de régime de 9 000 tr / min pour réduire les vibrations.

180 degrés

Dans un moteur avec un vilebrequin à 180 degrés, un piston monte tandis que l'autre descend. Dans un moteur à quatre temps, l'intervalle d'allumage est inégal, le deuxième cylindre s'allumant à 180 degrés après le premier, suivi d'un écart de 540 degrés jusqu'à ce que le premier cylindre se déclenche à nouveau. L'intervalle de tir inégal provoque des vibrations et entraîne une livraison de puissance « grumeleuse ». Un moteur à 180° nécessite également un système d'allumage séparé pour chaque cylindre.

Un équilibre primaire parfait est possible avec un moteur bicylindre en ligne à 180 degrés, mais la conception crée un couple oscillant qui nécessite l'utilisation d'un arbre d'équilibrage pour réduire les vibrations. Un moteur bicylindre en ligne à 180 degrés a un déséquilibre secondaire (similaire à un moteur à quatre cylindres en ligne), mais la masse alternative inférieure signifie que cela ne nécessite souvent pas de traitement.

Un moteur à vilebrequin à 180° subit moins de pertes de pompage qu'un bicylindre à 360°, car la cylindrée du carter est relativement inchangée lorsque les pistons se déplacent.

Dans les années 1960, les fabricants de motos japonais favorisaient l'utilisation de vilebrequins à 180 degrés, car la douceur accrue permettait des régimes plus élevés et donc des puissances plus élevées. Par exemple, le moteur à vilebrequin à 180 degrés Honda CB450 de 1966 a une puissance de sortie similaire à celle des moteurs à vilebrequin britanniques à 360 degrés contemporains, malgré une cylindrée inférieure de 450 cc par rapport à 650 cc. La Yamaha TX500 de 1973 et la Suzuki GS400 de 1977 avaient toutes deux un vilebrequin à 180 degrés et un arbre d'équilibrage. Depuis 1993, la plupart des moteurs de motos à deux cylindres en ligne Honda utilisent des vilebrequins à 180 degrés.

Les moteurs à deux temps utilisent généralement un vilebrequin à 180 degrés, car cela se traduit par deux courses de puissance régulièrement espacées par tour. La fréquence fondamentale de vibration est le double de celle d'un moteur monocylindre équivalent, mais l'amplitude est réduite de moitié. Les moteurs à deux temps qui n'utilisent pas de vilebrequin à 180 degrés comprennent le Yankee de 1972 et l'édition militaire du Jawa 350 de 1964 , qui utilisent tous deux des vilebrequins à 360 degrés à la place.

270 degrés

Dans un moteur avec un vilebrequin à 270 degrés, un piston effectue trois quarts de tour derrière l'autre. Il en résulte un intervalle d'allumage inégal où le deuxième cylindre tire à 270 degrés après le premier, suivi d'un écart de 450 degrés jusqu'à ce que le premier cylindre se déclenche à nouveau. C'est le même schéma qu'un moteur bicylindre en V à 90 degrés , et les deux configurations ont en conséquence un son d'échappement « pulsé » similaire. Les pistons d'un moteur bicylindre en ligne à 270 degrés ne sont jamais tous les deux stationnaires en même temps (comme dans un moteur bicylindre en V à 90 degrés), réduisant ainsi l'échange de moment net entre la manivelle et les pistons pendant une rotation complète.

Un équilibre primaire imparfait est créé dans un moteur bicylindre en ligne à 270 degrés, en raison d'une combinaison de force libre et de couple de basculement ; un arbre d'équilibrage est souvent utilisé pour compenser cela. L'équilibre secondaire d'un moteur à 270 degrés est parfait, mais la configuration entraîne un couple de bascule déséquilibré.

Les premiers moteurs de moto bicylindre en ligne à 270 degrés de production ont été installés sur les Yamaha TRX850 et Yamaha TDM de 1996 . Les exemples ultérieurs incluent la Triumph Thunderbird 2009 , la Norton Commando 961 2010 , la série Honda NC700 2012 , la Yamaha MT-07 2014, la Triumph Thruxton 1200 2016 et la Royal Enfield Interceptor 650 2018 .

Paliers principaux

Chaque cylindre d'un moteur bicylindre en ligne a un maneton séparé , contrairement aux moteurs bicylindres en V qui peuvent utiliser un maneton commun pour les deux bielles . La plupart des moteurs de motos bicylindre en ligne britanniques d'époque (tels que Triumph, BSA, Norton et Royal Enfield) avaient deux paliers principaux . À partir de la fin des années 1950, la plupart des moteurs bicylindres en ligne Honda avaient quatre paliers principaux. Les moteurs bicylindres en ligne ultérieurs avaient quatre ou parfois trois paliers principaux.

Utilisation dans les motos

Histoire

1973-1975 Yamaha RD350 moto à deux temps

La première moto de production au monde, la Hildebrand & Wolfmüller de 1894 utilisait un moteur bicylindre en ligne. Les cylindres reposaient à plat et orientés vers l'avant, les pistons étant reliés directement à la roue arrière à l'aide d'une bielle de type locomotive. En 1903, la Werner Motocyclette est devenue le deuxième modèle de moto de production, utilisant un moteur bicylindre en ligne à cylindres verticaux. Le moteur Werner utilise des cylindres en fonte avec culasse intégrée, soupapes latérales et a une cylindrée de 500 cc.

La Triumph Speed ​​Twin de 1938 était une moto bicylindre en ligne à succès qui a également conduit à l'utilisation plus répandue des moteurs à bicylindre en ligne par d'autres marques. Le moteur a été conçu par Edward Turner et Val Page , et a été initialement utilisé dans le transporteur de side-car Triumph 6/1 de 1933 (qui a remporté la médaille d'argent du International Six Days Trial et le Trophée Maudes de 1933 ). Au cours du développement du moteur, il a été constaté qu'un angle de vilebrequin de 360 ​​degrés était mieux adapté à l'utilisation d'un seul carburateur qu'un angle de vilebrequin de 180 degrés.

Suivant la tendance créée par la Triumph Speed ​​Twin, la conception la plus couramment utilisée par les fabricants de motos britanniques jusqu'au milieu des années 1970 était un moteur bicylindre en ligne à quatre temps avec un vilebrequin à 360 degrés. Les fabricants produisant ces motos comprenaient BSA , Norton , Triumph , Ariel , Matchless et AJS . Des moteurs à bicylindre en ligne ont également été produits par des constructeurs italiens et allemands, ainsi que par le constructeur américain Indian .

En 1949, l' AJS E-90 Porcupine a remporté le championnat du monde 500  Grand Prix 1949 , devenant ainsi la première et la seule moto bicylindre en ligne à remporter le championnat. Ce moteur est l'un des rares bicylindres droits à quatre temps pour nous à cylindres orientés horizontalement plutôt que verticalement.

Depuis les années 2000, BMW et plusieurs constructeurs japonais ont continué à produire des moteurs à bicylindre en ligne, principalement pour les modèles de poids moyen. Plusieurs gros scooters ont également utilisé des moteurs à bicylindre en ligne, tels que le Yamaha TMAX 2001 et le Honda Silver Wing 2001 . Les moteurs à bicylindre en ligne sont également utilisés dans les courses de side-car de motocross.

Modèles à moteur transversal

De nombreuses grosses motos britanniques de 1945 aux années 1960 utilisaient un moteur bicylindre en ligne (c'est-à-dire orienté avec le vilebrequin perpendiculaire au cadre), comme la Triumph Bonneville et la Norton Commando . Cette disposition est bien adaptée au refroidissement par air, car les deux cylindres reçoivent un débit d'air égal et l'échappement peut sortir dans l'emplacement bien refroidi à l'avant de chaque cylindre. La longueur minimale possible de l'empattement est déterminée par la largeur du moteur.

La conception du bicylindre en ligne à moteur transversal a été largement remplacée par les moteurs bicylindre en V , mais la conception du bicylindre en ligne a l'avantage d'un emballage plus facile des accessoires (tels que le filtre à air, le carburateur et les composants d'allumage), ce qui améliore également l'accès aux auxiliaires pour l'entretien/les réparations. Un moteur bicylindre en ligne utilisant un vilebrequin à 270 degrés peut avoir un son et une sensation similaires à ceux d'un moteur bicylindre en V avec un ordre d'allumage inégal.

Modèles à moteur longitudinal

Les motos bicylindre en ligne à moteur longitudinal sont moins courantes, mais les exemples incluent le monobloc Dresch 1930-1938 et les Sunbeam S7 et S8 1949-1956 .

Cette orientation du moteur permet une moto aussi étroite qu'un moteur monocylindre, ce qui réduit la traînée aérodynamique, en particulier pour les courses de motos. Cependant, le principal inconvénient des moteurs refroidis par air est que le cylindre arrière chauffe plus que le cylindre avant.

Utilisation dans les automobiles

Moteur bicylindre en ligne longitudinal à l'arrière d'une Fiat 500

Bien que les moteurs à deux cylindres soient assez rares dans les voitures, la disposition des bicylindres en ligne a été utilisée pour plusieurs moteurs automobiles au fil du temps.

Le premier moteur bicylindre en ligne connu était une variante du moteur Phoenix de Daimler Motors introduit en 1895; ces moteurs ont été utilisés dans les voitures Panhard cette année-là. Une autre première voiture à moteur bicylindre en ligne était la Decauville Voiturelle de 1898 , qui utilisait une paire de cylindres tirés d'un modèle de Dion montés à l'avant et à l'arrière et positionnés sous le siège.

Des moteurs à bicylindre en ligne ont été utilisés dans diverses petites voitures, telles que la Fiat 500 de 1957 , la Subaru 360 de 1958, la NSU Prinz de 1958 , la Mitsubishi Minica de 1962 , la Honda N360 de 1967 , la Honda Z600 de 1970 , la Fiat 126 de 1972 , la VAZ Oka de 1988, la Dacia Lăstun de 1988 , et 1980 Daihatsu Cuore .

Les moteurs essence bicylindre en ligne actuellement utilisés dans les voitures de série comprennent le moteur Tata Nano et le moteur Fiat TwinAir (utilisé dans divers modèles de Fiat, Lancia et Alfa Romeo). Les moteurs diesel bicylindre en ligne actuellement en production comprennent le moteur Piaggio Porter .

Utilisation dans les navires

Moteur marin Easthope, vers 1960

Les moteurs à bicylindre en ligne ont souvent été utilisés comme moteurs in - bord, moteurs hors - bord et moteurs de pompe à jet .

Au début du XXe siècle, les bateaux de pêche britanniques gréés auriques, comme le Morecambe Bay Prawners Lancashire Nobbys , rééquipaient parfois un moteur in-bord, comme le Lister ou le Kelvin E2 3.0 litres essence-paraffine.

À partir des années 1950, les fabricants de moteurs hors-bord s'étaient installés sur l'utilisation de la conception de base du moteur en ligne, des cylindres empilés les uns sur les autres avec le vilebrequin entraînant l' arbre d'hélice . Le moteur sortant Suzuki 15 a été introduit en 1989.

Autres utilisations

Moteur d'avion Rotax 503

Les autres utilisations comprennent les tracteurs (tels que divers modèles John Deere jusqu'en 1960), les motoneiges , les motomarines et les véhicules tout-terrain . Les variantes de conception incluent deux temps, quatre temps, essence, diesel, refroidissement par air , refroidissement par eau , aspiration naturelle et turbocompresseur .

Les avions ultralégers , les gyrocoptères monoplaces et les petits avions de construction artisanale ont également utilisé des moteurs à bicylindre en ligne, utilisant souvent des moteurs conçus à l'origine pour les motoneiges telles que la Hirth 2704 et la Cuyuna 430-D. Les moteurs spécialement conçus pour les avions ultralégers comprennent le Rotax 503 et le Rotax 582 . Les moteurs à bicylindre en ligne sont parfois également utilisés dans les avions radiocommandés à grande échelle .

Voir également

Les références