Le RAMAIR : C'est quoi et ça marche ?

Message par **dnstouron** » lun. 06 oct., 2014 15:38

Pourquoi les ZXR Kawasaki sont sacrément rapide ?
Quiconque a connu le plaisir intance de l'impressionnante accélération d'un ZX en tant que pilote reste toujours incrédule sur son efficacité
Les machines Kawasaki roulent toujours plus vite que leur rivaux qui ont théoriquement des puissances identiques.
D'où viennent donc ces chevaux supplémentaires ?
Nous allons essayer pour la première fois de mesurer scientifiquement l'effet réel du RAMAIR.
Les résultats pourraient vous surprendre.

QUI A UN RAM-AIR

Les ZZR (sauf les 600 "D"), et l'ensemble de la game ZXr, utilisent le système d'air dynamique chez Kawasaki ainsi que l'ensemble des sportives chez les concurents
La difficulté pour mesurer l'apport du RAM-AIR est de simuler les résultats d'un débit d'air de 100 km/h et supérieur, alors que la moto est attelée à un banc statique.
Mais c'est exactement ce que nous avons décidé de faire avec l'aide de Steve Burns.
Comme cobaille, nous avions une Kawasaki ZX-9R.

LA THÉORIE

C'est un systèmes d'induction forcée assez simple et assez proche de la suralimentation, juste à un niveau moins extrême.
Une moto roulant à grande vitesse pousse un nuage d'air sous pression devant elle. Si une entrée d'air est placée au bon endroit, l'air entrant dans la boîte à air sera supérieure à la pression atmosphérique. La charge d'admission résultante sera alors plus dense, plus froide et avec plus d'oxygène et de carburant, provoquant ainsi un meilleur rendement et donc de la puissance Alléluia!!!

Il y a toute fois des limites : la quantité du mélange air essence que vous pouvez forcer à entrer dans un moteur est fini.
Imaginons d'attacher un ZX-9R sur un avion à réaction et de démarrer son moteur ; l'avion atteindra rapidement une vitesse où le moteur sera incapable d'utiliser le volume de mélange absorbé. Ensuite, à très haute vitesse plus de 200km/h, où la théorie dit que, le RAM-AIR doit fonctionner le plus efficacement possible, la nature de la traînée d'air implique que de fortes augmentations de puissance sont nécessaires pour produire une augmentation relativement faible de la vitesse. Enfin, par rapport à un système de suralimentation, les augmentations de pression sont très faibles.
Comment faible ?
Avant de commencer les tests, Burns prédit: «Je ne pense pas que nous pouvons obtenir plus psi là-dedans."

LE SYSTÈME ZX-9R

ZX-9R Kawasaki utilise un système relativement simple.
Les 2 évents montés sous le phare apportent l'aire par des canaux passant sur le châssis pour arriver dans une boîte à air étanche.

Regardons de plus près, et on peut voir aussi deux buses plus petites derrière les grilles qui relient les carburateurs. Leur fonction est d'égaliser la pression entre les carburateurs et la boîte à air ; sans eux la pression plus élevée dans la boite à aire bouleverserait la carburation, Ce qui pourrait provoquer un mélange plus pauvre.
Kawasaki utilise le même système dans toutes ses machines à air dynamique, bien que la ZX-7 et les premières ZZR 1100 ont une entrée unique.

LES MESURES

Pour reproduire les effets à grande vitesse sur un banc statique, Burns a envisagé d'utiliser un ventilateur capable de produire des volumes relativement faibles l'air, mais à haute pression. Le ventilateur a été relié par un tube sur mesure aux entrées d'air de la Kawasaki. Le tout a été soigneusement scellé avec de la mousse à haute densité.
Donc, nous pourrions mesurer les pressions générées dans la boîte à air grâce à un mano de pression installé dedans tout en connaissant la pression de l'air pulsé dans les entrées du RAM-AIR. Avec le manomètre nous serions capables de mesurer la pression jusqu'à 30 millibars au dessus de la pression atmosphérique. Un bar est à peu près équivalente à la pression atmosphérique ; un millibar (mb) est juste 1/1000 ou 0,001 bar. Pas beaucoup par rapport à la pression des pneus, mais l'expérience de Steve avec différents niveaux de turbo sur sa 250 ch qui délivre environ une cinq chevaux supplémentaires pour chaque augmentation de 70 millibars (un psi)
La prise de pression a suggéré que si il était possible de créer un psi de pression dans la boîte à air, nous pourrions envisager une augmentation du 5 au 6 ch.
On notera que la pression, dans le cadre de cet article, est légèrement supérieure à la pression atmosphérique .....

ESSAI THÉORIE

Plus important encore, le niveau de la pression d'admission sur la route serait en rapport avec la vitesse de la moto.
Si la boîte à air ont été mis sous pression à 20 Mo à 240 km/h, il serait d'autant moins sous pression à 200 km/h et encore moins à 120 km/h. Nous n'avions aucun moyen de reproduire cet effet sur le banc, mais si nous pouvions montrer que la pression d'air de, disons, 20 Mb donné pour un coup de pouce de 3 ch à un certain point dans la plage de régime et pourrait alors concerner que des conditions routières réelles, nous aurions une idée juste de ce que la puissance de sortie réelle sur la route.À plus long terme, de Burns espère être en mesure d'utiliser une interface entre le ventilateur et le banc de puissance pour tenir compte de l'augmentation de la vitesse et de l'air et donc de simuler l'effet de la vitesse du véhicule sur un banc statique.

PREMIER ESSAI

La première étape était de vérifier la puissance de la Kawasaki à la pression atmosphérique sans aide du RAMAIR.
La ZX-9R, comme les autres testés sur le même banc a donné 123 cv de puissance max.
Le ventilateur a ensuite été connecté, et la moto a été testée avec la pression d'admission mis à 10mb au ralenti.
Le processus a ensuite été répété avec 20 et 30 Mb de pression.
Dans chaque cas, la pression d'admission a diminué d'environ 6 Mb au régime max le moteur avalant le plus garnd flux d'air et d'essence.
Les résultats ont été fort clairs. À la puissance max de la ZX-9R produisait un 2,6 cv supplémentaire pour chaque 10 Mb de pression supplémentaire de pression alimenté par le ventilateur. La puissance de crête est passé de 123 cv à 131 cv, 8 cv supplémentaires à la pression atmosphérique.

Un bonus secondaire est que la moto atteint ça Vmax plus rapidement, ce qui se traduirait par un moteur plus performant sur la route, et qui serait moins sensible au rapport de boite et donc plus susceptibles d'être en mesure de profiter de l'aspiration pour atteindre une vitesse maximale plus élevée.
En raison de la procédure de test que nous avions été obligés d'utiliser, les graphiques montrent également des augmentations similaires tout au long de la plage de régime, mais c'était manifestement trompeur.
Il n'y a aucun moyen que les niveaux de performance mesurées à basse vitesse sur le banc pourraient être reproduits sur la route.
A ce stade, nous nous en doutions que ce coup de pouce serait insignifiant à des vitesses inférieures à 170km/h.

CONCLUSIONS PROVISOIRES

Jusqu'ici tout va bien.
La première partie de l'expérience a été un succès. Nous avions montré que la pressurisation de la boîte à air augmente la puissance de la ZX-9R.
Nous avions établi que le système a le potentiel pour fonctionner, mais ce que nous ne savons pas encore était de savoir comment les pressions que nous avions réussi à générer sur le Banc pouvait être généré en conditions réelles sur route.
La deuxième phase a consisté à tenter d'établir ce genre de pressions sont effectivement produite dans le système d'admission de la Kawasaki en fonction de la vitesse et les relier aux résultats de banc.

PHASE DEUX

Si nous avions été la NASA ou une équipe de MOTO GP, l'étape suivante aurait été facile. Attachez un enregistreur de données sur la moto, louer une piste de test privé et rouler quelques jours. Nous ne l'étions pas, de sorte que le manomètre a été habilement attaché sur le réservoir, du colorant alimentaire vert ajouté au fluide pour plus de visibilité, et un enregistreur de données portable.

Nous avions pensé qu'avant 145kmh il n'y aurait pas de pression suffisante pour influer , mais à un 110 kmh le manomètre montre 8 Mb de pression dans la boite à aire.
en roulant il nous fallait avoir un oeil sur le compteur de vitesse, le manomètre de pression.
Les résultats ont été encore mieux que ce que nous espérions. À faible vitesse (moins de 190kmh) la jauge est facile à lire et les résultats tout à fait cohérents

(vitesse compteur) :
à 110 kmh pression était 8 Mb
à 130 kmh de 10 mb
à 150 kmh de 12 mb
à 170 kmh de 14 mb.
A partir de là les choses ont vraiment décollé :
à 180 kmh, la pression de la boîte à air est d'environ 19MB,
à 210 kmh sur 23 Mb,
à 230 kmh à 26 Mb
à 290 kmh, la jauge commence à pomper le liquide vert indiquant une pression au dessus de la limite de 30 Mb.

À une vitesse réelle de 268 kmh, l'expérience passée montre que le compteur de la ZX-9R indique 290 kmh, Il n'y avait évidemment encore plus à venir, la progression de la pression n’étant pas linéaire.

Alors qu'est-ce que cela signifie?

La pression maximale générée sur le banc était d'environ 30 Mb, ce qui donne un pic de 131 cv par rapport à la 123 cv mesurée au banc.
En d'autres termes, chaque augmentation de 10 Mb de la pression apporte d'environ 2,6 cv en plus sur un 9R.
A 190 kmh sur la route, la pression d'entrée est au delas de 30mb.
Nous pouvons donc dire avec confiance que le ZX-9R produit au moins 131 cv à la roue arrière en conditions réelles soit 8 cv de plus que sur le banc.
Cependant, le Ninja indique que 50kmh de plus sur l'indicateur de vitesse. A cette vitesse était, comme cela semble probable, le gain sur la pression atmosphérique serait de 40 mb soit d'environ 11,5 cv, soit un chiffre record de 134,5 cv à la roue.
Si la pression d'entrée atteint 45 Mb, ce qui est possible, l'augmentation serait de 12cv, soit un maximum de 135 cv.
En d'autres termes, 123 ch mesurée normalement sur banc un Dynojet pourrait se traduire par autant que 135 ch ou plus sur route .
LE RAM-AIR FONCTIONNE

IMPLICATIONS

Un supplément de 12 cv sonne comme un gain de puissance extraordinaire pour rien, sauf un peu de vent, mais il est important de se rappeler qu'à des vitesses nférieures les gains ne seront pas aussi importants. Jusqu'à 190 kmh avec un vent de 20mb, le gains est en cheval.
Comme l'effet est relatif à la vitesse, il est plus prononcé à des vitesses très élevées. Mais, combien d'entre nous roulent à 190kmh sur route ? Peu importe, ne répondez pas. Cela dit, les effets, même de petites quantités, sur la réponse du moteur n'ont pas vraiment été étudiées et peuvent aider à expliquer une partie de l'accélération typique des Kawasaki.

Il est bon de préciser les chiffres impressionnants que Kawasaki livre aux banc et expliquent pourquoi les ZX-7 donne la même puissance qu'un GSX-R 750 sur un banc statique, mais les laissent sur place en vitesse maximum....

Traduit de Sport Rider

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L'argumentaire de vente est lourd:
- "Efficacité incroyable»
- "grands volumes d'air à haute pression qui donne une forte augmentation de puissance à régime élevé" »,
- " les résultats avec l'air forcé ... une augmentation importante puissance et de couple."

le RamAIR est l'un des progrès les plus racoleurs fait pour les motos sportives au cours des dernières années, mais ses avantages sont rarement objectifs ou scientifiquement évaluée.
Depuis sa première apparition sur le modèle ZX-11 de Kawasaki en 1990, l'induction d'air dynamique est devenue de rigueur ; la quasi-totalité des sportives de nos jours sont équipées de prises d'air béantes sur leurs carénages, avec les proclamations mentionnées ci-dessus.

THEORIE

Le concept de base derrière le ram air est qu'une moto se déplaçant sera entrer de l'air dans ses conduits d'admission avant, résultant en un effet de suralimentation.
Plus la vitesse augmente plus l'air est forcé dedans, ce qui entraîne plus de puissance et, à son tour, plus de vitesse.
Plus vous allez vite, plus vite vous irez.
La première impression en regardant les gueules béantes de quelques moto équipées de ram-air est qu'une énorme quantité de pression doit exister à des vitesses élevées, mais ce n'est pas le cas. Comme l'air est coincé dans l'ouverture, la zone de haute pression qui se crée construit un bouclier qui empêche efficacement plus l'air d'entrer.

L'accumulation de pression peut être définie en utilisant la théorie de tube de Pitot-statique:

P = 0,5 x r x v2

Pression (P) est la force divisée par une aire.
Dans le système anglais de mesure, les unités de pression sont (lb - la force) / in 2 qui se traduit par psi. Densité (r) est la masse divisée par volume. Les unités de densité dans le système anglais sont (lb - masse) / in3. La Vitesse (v) est la vitesse de l'air( m / sec).
Le Tracé de la pression par rapport à la vitesse donne un graphique dont la pression théorique hausse avec le carré de la vitesse, et c'est pourquoi l'air dynamique a beaucoup plus d'effet à des vitesses élevées. Pour une vitesse de 190km/h, la pression maximale théorique résultant serait d'environ 27 Mb (environ 0,4 psi). Le millibars (mb) est une unité métrique de pression.

Nous avons utilisé le millibars au lieu de psi pour donner des chiffres plus réalistes.

Bien sûr, l'air doit trouver son chemin vers les carburateurs/injecteurs, et il y a une perte en raison de l'inefficacité des conduits d'admission et de la boîte à air elle même. Sans entrer dans les details, il suffit de dire que l'efficacité de la taille des entrées d'aire vers la boite, et de la boîte à air elle-même ; même avec un bon système, la perte peut être d'environs 70 pour cent.
Il y a aussi le problème compliqué des réglages du moteur avalant l'air du système en diminuant l'efficacité du système, en particulier à des vitesses élevées.

Le test:

Alors, combien de chevaux apportent le systeme induction d'air dynamique ?
Bien que l'article précédent ait été bien fait ( en 1995) , nous avons décidé de pousser le concept un peu plus loin, nous avons l'un des "Pi Research's advanced, System 3 data-acquisition" et accroché un de ses capteurs de pression d'air dans la boîte à air de huit motos sportives modernes différentes.
Nous avons montés également un capteur de vitesse de roue qui nous a permis de mesurer précisément et de comparer la vitesse sur route avec la pression de la boîte à air.
Direction avec toutes les motos vers notre site top-secret, d'essai haute vitesse dans le désert, nous avons ensuite procédé à tordre le pis sur chaque machine et de
recueillir des données de chacun des essais de vitesse max.

Les résultats vont vous surprendre. Tous les systèmes de ram-air ne sont évidemment pas égaux.
Après la collecte d'informations sur le niveau exact de la pression de la boîte à air en focntion de la vitesse sur les différentes motos sportives équipées du ram-air, le temps est venu de mettre les motos sur le banc et de voir combien d'énergie supplémentaire est vraiment apportée.
C'est là que Sport Rider répond enfin à la question de savoir si tout le battage médiatique sur le ram-air est mesurable ou si ce n'est rien de plus que la fumée et des paillettes publicitaires.

Cette fois ci, un banc de Foucault a été choisi en raison de sa capacité à maintenir une vitesse constante ; ce qui fait qu'il est beaucoup plus facile de régler la pression de la boîte à air correctement, par rapport aux bancs Dynojet.
Avec le système de Pi3, mesurer la pression de la boîte à air à la vitesse pour la premier mesure de notre test a été une tâche simple. Et son logiciel sophistiqué permet à l'utilisateur de visualiser les données de pression en temps réel à l'aide d'un ordinateur portable.
Cela nous a donné la chance de mettre sur le banc pour les mêmes pressions mesurés lors de l'essai routier.

Notre plus grand difficulté était de trouver un moyen de forcer suffisanement d'air dans chacune des boîtes à air pour simuler la bonne pression à la vitesse lors des tests sur un banc. Il y a une quantité incroyable d'énergie éolienne à 190kmh. Si vous avez déjà surgi hors de la bulle lors du freinage pour le premier virage à Daytona, ou même sorti la main par la fenêtre d'une voiture tout en voyageant à plus de 200kmh, vous savez de quoi nous parlons.

Nous avions besoin d'une installation de ventilateur capables de sortir de grosse quantité de cfm (pieds cubes par minute).Il devra fournir ce volume à des pressions ambiante supérieures , ce qui nécessite un ventilateur de grande puissance et pas facile à obtenir sans dépenser d'énormes sommes d'argent, ni facilement installable dans le temps limité dont nous disposions.
Plusieurs options de ventilation ont été testés, mais aucune n'a pu fournir la quantité de pression que nous avions besoin. La configuration que nous avons finalement utilisé peut sembler peu orthodoxe, mais elle nous a donné la quantité d'énergie nécessaire et la bonne pression du vent : une paire d'énormes compresseurs d'air portatifs de 185 cfm normalement utilisés pour des marteaux-piqueurs, et des tuyaux de trois quart de pouce pour dirigé le flux d'air.
Pour les plus petites motos, nous avons seulement besoin de diriger un seul tuyau du compresseur à bonne distance de l'entrée d'air dynamique pour obtenir la pression
nécessaire. Cependant pour les motos plus grosses, nous devont utiliser les deux tuyaux et, dans certains cas, sceller une des entrées et envoyé notre gavage dans l'autre.
Il convient de noter que le banc de utilisé donne généralement des lectures de puissance 15-20% inférieurs aux autre banc plus connus.
Nous avons commencé chaque passage à 7000 rpm (avec et sans ram-air), car nous avons pensé que nos données haut débit ont été recueillies en utilisant le moteur à plein régime et rien en dessous de 7000 rpm.
Aussi, bien que beaucoup diront que l'utilisation de compresseurs d'air soulève le problème de la chaleur (la compression d'air augmente sa température) et d'humidité (comprimé l'air se condense également), ces graphiques sont essentiellement de nature relative et l'augmentation de la température de l'air et la quantité de condensation de l'humidité présente étaient négligeables.

Malheureusement, deux motos qui étaient présents lors des sessions sur route devaient être retournées avant que nous puissions commencer les séances au banc.
De ce fait, la Kawasaki ZX-7R et ZX-9R sont absents de ces tests.
Toutefois, nous avons réussi à obtenir une Honda CBR600F4 et Kawasaki ZX-6R pour les remplacer.

Sur chacun des graphiques, les lignes en gras représentent les performances avec le ram-air, des lignes continues pour les chevaux et des lignes pointillées pour couple.
Comme nous l'avons dit les résultats vont certainement vous surprendre.

** YAMAHA YZF-R6: **
Voici la preuve évidente que le RAMAIR fonctionne sur les moteurs de plus petite cylindrée.
Le Ram air aide le R6 à avoir une courbe de puissance et de couple plus élevée.
Ce n'est pas seulement une augmentation uniquement en haut, nous parlons d'une différence moyenne de cinq chevaux depuis le mi-régime jusqu'à la zone rouge. La courbe avec le ram-air serait probablement supérieur à 13000 rpm, mais nous avons été incapables de générer la pression nécessaire dans boîte à air.
Pour donner une référence relative, sans air dynamique Yamaha enregistré -11mb dans la boite à air.
Encore une fois, rappelez-vous, la faible puissance de 84,4 est due au banc actuel.

pression d'air dans la boite à air en fonction de la vitesse