Rendement moteur thermique

[manimal]

Bonjour à tous ,
Je remets au goût du jour une citation de _Goel_ :

"Les vainqueurs du shell éco marathon de 2003 avaient un moteur avec un système bielle-vilbrequin épicycloïdal, afin d'augmenter la capacité du piston à emmagasiner l'énergie de l'explosion :
Exemple (indicatif) : dans un premier temps (juste après l'explosion), le piston fait 1/3 de sa course alors que l'axe de sortie fait 1/4 de tour, les 2 autres tiers de la course du piston permettent d'entrainer l'axe de sortie sur l'autre 1/4 de tour (au final on a bien 1/2 tour pour un aller du piston). Ce principe permet d'avoir une pression à l'échappement plus faible, d'où un meilleur rendement."

Je me pose donc la question suivante sur ce moteur :
-Le gain en rendement vient du fait que la pression est plus élevée qu un moteur traditionnel pendant 1/4 de tour => en effet le piston fait 1/3 de sa course pendant 1/4 de tour de vilebrequin alors que sur un moteur traditionnel il fait environ 1/2 de sa course pendant que le vilebrequin fait 1/4 de tour ?????
Ou
-Le gain en rendement vient du fait que la soupape d échappement s ouvre plus tôt qu un moteur traditionnel ( par exemple à 90° après le PMH ) et donc que la pression à l échappement est moins élevée lors de la remontée du piston ?????
Je vous remercie d avance pour vos futures réponses.
Cordialement.
Manimal.
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[wizz]

bonsoir

quelqu'un aurait il un lien vers ce moteur?

[michel dhieux]

-Le gain en rendement vient du fait que la soupape d échappement s ouvre plus tôt qu un moteur traditionnel ( par exemple à 90° après le PMH ) et donc que la pression à l échappement est moins élevée lors de la remontée du piston .

bonsoir a tous:
il y a une erreur dans ci-dessus ( ou plusieurs).
a 90 degrés un piston en descente n a pas terminé sa complète combustion...
il peut arriver que lors de la course motrice descendante du piston d un moteur , la soupape s ouvre un peu avant le PMB (en phase détente) parce que la combustion n a plus une force suffisante, notamment dans les moteurs longue course ou la combustion a le temps de finir avant le PMB , ou tout simplement pour dégager une force relativement faible, avec peu d intérêt en phase encore une fois de détente. alors ,lors de la remontée du piston, celui-ci se trouve avec peu de contrainte ,puisque la pression est celle de la pression atmosphérique (plutôt plus que moins, puisque il faut ajouter les perte en charge des conduits et liaisons de sortie ) mais néanmoins peu de pression a pousser vers l extérieur,
le gain de rendement se chiffre a quelques unités sur cent, sûrement pas plus
cordialement

[invite2dfbd2f0]

Bonsoir,

pour obtenir le meilleur rendement possible, on a intérêt à ne détendre le mélange qu'une fois la combustion terminée. Ainsi, le travail développé pendant la course du piston est maximum (la pression est maximale dès le début de la détente). Le cycle théorique de Beau de Rochas considère un tel fonctionnement (combustion = chauffage isochore, puis détente = détente adiabatique).

Dans un moteur réel, la combustion n'étant pas instantanée, la combustion se termine alors que la détente est déjà bien entamée. Ainsi, on ne profite de la pression maximale que sur la fin de la course.

Le moteur dont tu parles cherche donc à se rapprocher du cycle idéal : d'abord la combustion, puis ensuite seulement la détente.

Jean-Dominique

[A voir en vidéo sur Futura]

[polo974]

Le moteur avec détente (et échappement) plus longue que compression (et admission) est intéressant car le nb de molécules de gaz après combustion est plus important qu'avant.
l'hydrocarbure a en gros une structure répétitive CH₂ répété plein de fois (10 à 20 ou plus) plus O₂

donc il faut 1.5 O₂ pour brûler un CH₂

Si on considère donc un hydrocarbure de la forme C10H20 (soit donc cyclique, soit on ignore les H supplémentaire en bout de chaine).
Il faut à l'admission 15 O₂ plus 1 C10H20, et en échappement on obtient 10 CO₂ plus 10 H₂O.
Soit donc un rapport 20/16 soit 1.25, donc il faut une détente augmentée de 25% par rapport à la compression pour retrouver la même pression.

Pour que ça marche bien, il faut par contre un remplissage parfait, et un échappement parfait, ce qui a été approché grâce à une admission et un échappement accordés et un fonctionnement en tout ou rien à pleine puissance.

Bref, beau sur le papier et dans une course particulière, mais difficile à appliquer sur un moteur normal.

[chatelot16]

j'aimerai bien avoir des renseignement sur ces moteurs a vilbrequin bizarre

si je devais le faire je m'arangerai pour avoir un movement assez rapide pour la compression et detente pour ne pas laisser la chaleur se perdre par les parois , et un mouvement beaucoup plus lent pour l'admission et l'echappement pour ne pas avoir de perte de charge par les soupapes

comme dans ce cycle tordu le temps chaud est bien plus court cela autorise d'augmenter le taux de compression un peu plus que dans un moteur normal

je n'ai pas d'information sur ce moteur mais j'ai cru comprendre que l'anné suivante il sont revenu a un vilbrequin normal et un cycle miller ou atkinson qui ne demande qu'une commande de soupapes differente

[invite2dfbd2f0]

Le moteur avec détente (et échappement) plus longue que compression (et admission) est intéressant car le nb de molécules de gaz après combustion est plus important qu'avant.
l'hydrocarbure a en gros une structure répétitive CH2 répété plein de fois (10 à 20 ou plus) plus O2

donc il faut 1.5 O2 pour brûler un CH2

Si on considère donc un hydrocarbure de la forme C10H20 (soit donc cyclique, soit on ignore les H supplémentaire en bout de chaine).
Il faut à l'admission 15 O2 plus 1 C10H20, et en échappement on obtient 10 CO2 plus 10 H2O.
Soit donc un rapport 20/16 soit 1.25, donc il faut une détente augmentée de 25% par rapport à la compression pour retrouver la même pression.

Pour que ça marche bien, il faut par contre un remplissage parfait, et un échappement parfait, ce qui a été approché grâce à une admission et un échappement accordés et un fonctionnement en tout ou rien à pleine puissance.

Bref, beau sur le papier et dans une course particulière, mais difficile à appliquer sur un moteur normal.

Ici, tu parles d'un moteur à détente prolongée. Or ce n'est pas le sujet de la question ici : il est question d'un moteur où la cinématique permet au piston de ne se déplacer que peu lors de la combustion, afin d'obtenir une pression maximale dès le début de la détente.

Sinon, dans ton calcul concernant un moteur à détente prolongée, tu commets une erreur : tu oublies que les températures ne sont pas les mêmes durant la compression et durant la détente, on ne peut donc pas assimiler une variation de quantité de matière à une variation de pression, car ceci n'est vrai qu'à température constante!
La vraie justification du moteur à détente prolongée, c'est que la température étant bien plus élevée lors de la détente que lors de la compression, si l'on a la même course en détente qu'en compression, il reste encore une pression importante en fin de détente. En allongeant la détente, on peut récupérer un travail supplémentaire en utilisant cette pression.

[polo974]

Ici, tu parles d'un moteur à détente prolongée. Or ce n'est pas le sujet de la question ici : il est question d'un moteur où la cinématique permet au piston de ne se déplacer que peu lors de la combustion, afin d'obtenir une pression maximale dès le début de la détente.

Il est question des "vainqueurs du shell éco marathon de 2003" qui utilisaient un moteur à détente prolongée. Même si du coup, accessoirement, ça change aussi les temps impartis pour chaque cycle.

[michel dhieux]

si l'on a la même course en détente qu'en compression, il reste encore une pression importante en fin de détente. En allongeant la détente, on peut récupérer un travail supplémentaire en utilisant cette pression.

bonsoir
personnellement j en doute, importante peu être, mais en fin de détente, le bras de levier du vilebrequin est de plus en plus faible, et les pertes en frottement sont toujours là, il faut alors chercher quel est le plus rentable, évacuer ,cette énergie restante qui ne donnera peu ou pas assez d énergie linéaire au piston, surtout que la charge reste constante ,alors que le vilebrequin offre de moins en moins de bras de levier, donc devient de plus en plus dur a entraîner de par le piston, ou l utiliser avec les inconvénients ci-dessus ,d autant que le remplissage n est pas toujours au meilleur.....
l évacuation (ouverture de la soupape d échappement) avant le point mort bas, peut amener le piston lors de la remontée a ne pas avoir en plus une pression résiduelle a vaincre en plus avec l échappement
ps; je viens de relire ta phrase et je m aperçois que nous sommes d accord,
mais que si l on change les données , a savoir un nouveau moteur qui aurait
une course plus longue en détente , mais avec un bras de levier vilebrequin encore conséquent ,ou important. dans ce cas notre bon moteur classique ,qui diminue sa vitesse linéaire ET son bras de levier dès passé les 90 degrés n est pas le bon moteur !!!

[Tropique]

croit-on découvrir des choses qu on ne fait que redécouvrir.

Ooôh combien,
C'est dans l'air du temps depuis un siècle ou à peu près:
http://www.mathpages.com/home/kmath112.htm
A+

[chatelot16]

merci Tropique pour ton lien sur ce vilbrequin a hypocycloide : je cherchait un peu dans ce sens , mais sur ton site ca saute aux yeux comme un coup de pied au cul

ce systeme pour augmenter la detente a l'avantage par rapport au cycle miller atkinson de ne pas faire de perte en frotement pour un mouvement de piston rendu inutile par une soupape ouverte

mais cela me donne une autre idée : cela permet en decalant un peu d'avoir 2 pmh differents : un pmh tres haut pour vider completement avant l'admission et un pmh plus bas pour avoir un taux de compression normal

ce systeme a aussi l'avantage de donner une vitesse basse du piston autour du pmh pour ne pas user les segment quand il y a de la pression , et une vitesse plus grande en bas quand il n'y a pas beaucoup de pression et ou c'est bien lubrifié

realisation pratique : je ne vois pas bien ce gros engrenage tournant autour du vilbrequin : je vois un equivalent a ce systeme avec un palonnier qui fait une adition du mouvement du vilbrequin principal et d'un vilbrequin sur l'arbre a came tournant a vitesse moitié : ca donne exactement le meme mouvement mais avec une realisation plus economique

[michel dhieux]

bonjour
et merci tropique, pour ce lien, décidément plus on avance et plus on a tendance a regarder en arrière

[Tropique]

bonjour
et merci tropique, pour ce lien, décidément plus on avance et plus on a tendance a regarder en arrière

C'est parfois une bonne idée, nos ancêtres n'étaient sûrement pas plus bêtes que nous (bon, faut peut-être pas remonter à l'amibe), et ça peut avoir du bon de jeter un oeil neuf sur des vieilles idées, surtout quand on est armé de technologies nouvelles.
A+