Utilisation de la vitesse des gaz d'échappements

[invite8051b432]

Bonjour,
Un jour, alors que j'étais sur la route, je regardais une voiture et plus précisément son pot d'échappement.
Je me suis rappelé que la phase de détente dans les turboréacteurs était le responsable de la poussée des avions que nous connaissons.
Ainsi a germé dans mon esprit l'idée d'exploiter la vitesse d'expulsion des gaz d'échappement dans un moteur thermique de manière à faire une détente en sortie de pot afin d'augmenter la vitesse des voitures en sport automobile.
Cela créerait une poussé vers l'arrière, ceci augmentant la vitesse de la voiture.

Ce petit schéma explique à quoi je pense :


Alors, mes question sont : est-ce possible d'envisager un tel système ?
Pour que cela fonctionne, la vitesse d'expulsion des gaz devra t'être elle augmentée ?

J'attends vos réponses et vos remarques.
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[invite1762dbc2]

Bonjour

Je suis très septique pour ne pas dire très aimablement que je n'y crois pas du tout.

Ceci pour la bonne et simple raison que l'échappement moteur c'est de l'énergie quasiement morte (échappement, exaust).
1°) n'est pas un compresseur
2°) que pour avoir une poussée significative il faudrait que l'échappement produire plusieurs KW/H hors l'essentiel de l'énergie à déjà été utilisé par le moteur qui lui même à un rendement très faible (de l'ordre de 30% je ne sais plus).
3°) les turbos utilisent déjà le gaz d'échappement pour augmenter la pression d'air à l'admission. Mais c'est ridicule par rapport à ce qu'il faudrait pour pousser le véhicule.

Tu aurais un meilleur rendement en mettant un hélice d'avion au bout de ton moteur, mais je ne vois pas trop l'intérêt

Donc il te faut trouver une autre idée il me semble.

Cordialement.

[invitea3eb043e]

Tout dispositif visant à augmenter la pression à l'échappement entraîne une baisse de rendement du moteur thermique. En effet, le piston qui remonte pour chasser les gaz rencontre une contre-pression qui le freine, d'où pertes d'énergie.
C'est déjà le problème des pots catalytiques ou des filtres à particules qui augmentent la consommation de manière non négligeable. L'idée est d'avoir des échappements aussi gros que possible sans compromettre l'esthétique ni l'acoustique.
Un réacteur c'est très différent car on ne récupère pas d'énergie sur des pistons.

[invite8051b432]

Donc, en fait, le seul problème conséquent, c'est que les gaz ne fournissent pas assez de pression. Si on arrive à augmenter la pression soit en rajoutant du volume de gaz, soit en chauffant le pot dont je parle, on pourrait augmenter la force de la détente, donc augmenter un minimum la vitesse de la voiture.
Je tiens quand même à faire remarquer que les gaz d'échappement ne sont pas des forces nuls car ils sont quand même propulsés par les pistons du moteur et, à haut régime, la pression peut devenir très forte. Remarquons que, à une époque, la F1 avait des turbos hyper puissant, et tous étaient propulsé uniquement par les gaz d'échappement. Donc il y a une énergie sûre.

Bref, imaginons que nous mettions, en plus de la sortie d'échappement, un compresseur d'air entraîné par le moteur ou par ces mêmes gaz brûlés. La pression dans le pot augmentera radicalement, mais la question est : est-ce intéressant par rapport à la puissance dégagé par la détente ?
Ce que je veux dire par là c'est, est-ce que la détente en sortie de pot compensera l'énergie utilisée pour les compresseurs en question.

Je suis persuadé qu'il y a quand même un grand manque à gagner quant à la vitesse de sortie des gaz, mis à part l'utilisation des turbocompresseurs.

J'attends donc vos remarques.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite35e1a641]

perso jpense que ca sert à rien.

En plus, le problème a du déjà être étudié par les constructeurs auto

[invitea3eb043e]

Bien sûr que les constructeurs y ont pensé, mais ce n'est pas une raison pour ne pas s'y intéresser.
Sur le plan des principes, il est clair que les gaz d'échappement contiennent de l'énergie résiduelle ; la preuve : ils parviennent à actionner un turbo. Sans parler de l'énergie thermique bien entendu.
En revanche, récupérer cette énergie est une autre histoire. Le turbo crée une dépense en énergie supplémentaire parce qu'il s'oppose au flux de gaz d'échappement mais ça vaut le coup parce que le turbo augmente la puissance du moteur sans augmenter son poids de manière appréciable.
Il faut donc faire un bilan, ce qui n'est pas évident : qu'est-ce que ça apporte ? Combien ça pèse ? Combien ça coûte ? Le plus souvent, la réponse est affaire de professionnels.
Ne pas oublier non plus qu'on ne peut éjecter des gaz trop chauds à l'arrière, sinon ouille pour les passants !

[invite1762dbc2]

Bonjour

""est-ce que la détente en sortie de pot compensera l'énergie utilisée pour les compresseurs en question""

La réponse est non, comme te l'explique JeanPaul et puis ne pas oublier les principes de la thermodymamique omniprésente sur FS et dans la vrai vie.

Plutôt que de mettre un compresseur mais une hélice d'avion plutôt que de compresser et détendre un gaz : phases qui augmenteront encore tes pertes pour arriver à un rendement minable et sans aucun intérêt du point de vue strictement mécanique et de la propulsion.

De toute façon comme je te l'ai dit dans mon premier post il faudrait que tu arrive à produire beaucoup de gaz comprimé pour espérer faire avancer ton véhicule (nbr de chevaux d'un ULM à titre d'exemple).

Bon je te laisse mais comme indiqué cela ne tient pas la route AMHA


Cordialement

[invitea2955c80]

Bonjour,
Un jour, alors que j'étais sur la route, je regardais une voiture et plus précisément son pot d'échappement.
Je me suis rappelé que la phase de détente dans les turboréacteurs était le responsable de la poussée des avions que nous connaissons.
Ainsi a germé dans mon esprit l'idée d'exploiter la vitesse d'expulsion des gaz d'échappement dans un moteur thermique de manière à faire une détente en sortie de pot afin d'augmenter la vitesse des voitures en sport automobile.
Cela créerait une poussé vers l'arrière, ceci augmentant la vitesse de la voiture.

Alors, mes question sont : est-ce possible d'envisager un tel système ?
Pour que cela fonctionne, la vitesse d'expulsion des gaz devra t'être elle augmentée ?

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Tu as parfaitement raison, les gaz d’échappement contiennent près de 40 % de l’énergie fournie au moteur par le carburant.

Sur les avions deux solutions, à ma connaissance, ont été utilisées pour récupérer partiellement ces 40 % :

1-·Turbine liée au vilebrequin, moteur Wright turbo compound, gain 20 % à la puissance maximale, au prix d’une grande complexité de la chaîne cinématique liant les turbines au vilebrequin.

2-·Pipes d’échappement propulsives largement utilisées sur les chasseurs de la seconde guerre mondiale, gain de puissance160 ch à 610 km/h sur le BF 109 G par exemple, infiniment plus simple mais moins efficace que la précédente ( gain 10 % ).
Sur une automobile, en raison de la faible vitesse de déplacement, le rendement propulsif de cette solution serait trés faible.

[SK69202]

Bonsoir,

Bien sûr que les constructeurs y ont pensé

Une des pensées les plus récente et une autre.

La solution est plus efficace sur les moteurs à régime constant.

Le problème c'est comme le dit jeanpaul le coût, complexité etc.

Pour des véhicules aussi exotique que les Top Fuel Dragster américains la poussée des 8 échappements (1/cylindre) atteint la tonne force et contribue sérieusement à garder l'engin au sol, la perte du tube coudé vers le haut d'un des 8 échappements à déjà entrainé le retournement de l'engin.
Exposés au flux, les bas en Lycra fondraient à plus de 5 mètres.

@+

[invite1762dbc2]

Bonsoir SK69202

Merci c'est très intéressant surtout la première solution.

Si tu en d'autres comme ça n'hésite pas

Cordialement
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« Oui. Si j’avais étudié, j’aurais été songer à des choses où on n’a jamais songé. » MOLIÈRE

[SK69202]

Bonjour,

J'ai simplement googlis "turbocompound" puis parcouru 5-6 pages de résultats en privilégiant les documents PDF et évitant les "news" , je connaissais le Wright turbo cyclone et le Scania, mais pas le principe de Caterpillar.

Ce dernier, me fait m'interroger sur l'applicabilité du principe aux véhicules hybrides. Une récupération supplémentaire de l'énergie pour faire tourner un alternateur et contribuer à la charge des batteries et/ou à la propulsion.

Sur le principe du projet Caterpillar
http://powerlab.mech.okayama-u.ac.jp...4/A5_1_028.pdf

http://www1.eere.energy.gov/vehicles...r_kruiswyk.pdf

Sinon en propulsion navale sur la cogénération à partir de l'énergie des gaz d'échappement:
http://www.manbw.com/files/news/file...5/P3339161.pdf

@+