Au tout début, quand les concepteurs ont inventé les moteurs à combustion, l'équilibrage des moteurs a été au centre de leurs préoccupations. La rupture des pièces mécaniques était le signal qu'un élément fondamental était une source de soucis importante pour les fabricants. La vibration était engendrée par les efforts, d'origine inertielle, et la combustion des gaz.
Les éléments mobiles d'un moteur sont soumis à des cycles d'accélération et de décélération particulièrement violents, compte tenu de leur masse, donc de leur inertie. Il faut tenir compte de l'équilibrage statique (état d'un corps au repos) ainsi que de l'équilibrage dynamique (état d'un corps en mouvement). Ensuite, la régularité cyclique entre en jeu selon qu'il s'agit d'un moteur monocylindre ou multicylindre.
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| Vilebrequin calé à 360 degré |
Sur un moteur à deux courses (deux temps moteur), le vilebrequin devra effectuer une rotation complète de 360 degrés pour obtenir une combustion complète; sur le moteur à quatre courses (quatre temps moteur) deux rotations du vilebrequin, soit 720 degrés, seront nécessaires pour qu'une combustion complète ait lieu. D'où la naissance des vibrations et de leur amplitude. Il faut savoir que les vibrations sont néfastes pour tout moteur, et encore plus pour un monocylindre à 4 courses.
Pour cette raison, bien des concepteurs opteront pour l'utilisation d'une masse d'équilibrage afin de contrer les vibrations. Cela permettra de réduire l'usure due à une friction accrue et de rendre la conduite plus douce en éliminant les vibrations qui se transmettent au guidon. De plus, le moteur sera plus doux lors de ses montées en régime. Bien entendu, l'ajout d'une masse d'équilibrage augmente le poids ainsi que l'inertie et peut diminuer sensiblement la performance du moteur en raison de l'effort qu'il doit fournir en mouvement.
La masse d'équilibrage est capable d'annuler totalement la force d'inertie au point mort haut (moment où le piston se trouve au plus haut de sa course pendant le cycle de la combustion). La règle veut que le vilebrequin soit garni de masses dont le poids est équivalent au poids de l'ensemble de la bielle, de l'axe et du piston. Par contre, à mi-course, une force centrifuge vient déranger l'équilibre et rien ne peut la contrecarrer. C'est à ce moment que les vibrations sont à leur maximum.
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