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Optimisation moteur 4 temps



  1. #1
    ulb

    Thumbs up Optimisation moteur 4 temps


    ------

    Bonjour tout le monde, je suis nouveau sur le forum, et j'aurai besoin de l'aide de quelques experts en mécanique ..

    Voici ma situation :

    Je travail actuellement sur un projet afin de participer via mon école d'ingénieurs au Shell Eco Marathon, la course à l'écologie ou le but est de parcourir le plus de kilomètres avec un litre d'essence.

    Pour cela, j'ai besoin d'un moteur 4 temps à essence justement dimensionné. J'ai alors choisi comme la plus part des concurrents, le HONDA GX 31, développant une puissance de 1.1 kW (1.5 cv) à 7000 rpm, et un couple de 1.64 Nm à 4500 rpm.

    Voici mon problème :

    Sachant que le moteur est légèrement sur-dimensionné, je me demande si il vaut mieux laisser l'échappement d'origine (qui freine les gaz) ou au contraire réaliser une sortie tubulaire rectiligne (pour améliorer les performances) afin d'avoir une consommation minimale ?
    Est-ce que quelqu'un connait des solutions pour diminuer la consommation d'un moteur essence 4 temps sans trop altérer les performances ?

    Merci d'avance pour vos réponses.

    Ulb.

    -----

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  3. #2
    polo974

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Déjà, tourner à charge et régime optimal (voir par ex ici pour les courbes), ensuite adapter un tube résonnant en échappement et adapter également l'admission, car les tubulures et filtre d'origine sont fait pour prendre peu de place...)
    Pour tourner au régime optimal, et bien, c'est le start-stop, une roue libre et une transmission variable continue optimale.

    Voir si le taux de compression peut être augmenté pour améliorer le rendement sans avoir trop d'auto-allumage... (on peut revenir en arrière avec des joints supplémentaires)

    Mais chaque modif influe sur les autres...
    Jusqu'ici tout va bien...

  4. #3
    ulb

    Thumbs up Re : Optimisation moteur 4 temps

    Merci beaucoup pour les infos et le lien. Suite à cela, il m'est apparu un grand nombre de questions...

    - Les courbes sont-elles réalisées moteur en charge ? On voit que le GX 31 consomme le moins à 5800 rpm, mais vu qu'il est surdimensionné pour faire avancer le véhicule et l'accélérer de 20 à 40 km/h (mais juste assez puissant de 0 à 30 km/h), je me demandais s'il ne consommerait pas moins en le faisant tourner à 3000 rpm par exemple. Il me parait illogique de faire tourner un moteur à des vitesses élevées alors qu'un petite partie de sa puissance est nécessaire...

    - Pour obtenir une vitesse moyenne de 30 km/h en start-stop, quelle plage de vitesse (ex 20 à 40 km/h) serait la plus adaptée afin de consommer le moins possible ? (masse véhicule + pilote = 80 kg).

    - Pour l'échappement, quel matériau (Titane, inox..), quelle forme (coudée, rectiligne..), quelle épaisseur et quelle longueur de tube serait la plus adaptée sachant que le diamètre à l'échappement est de 12mm et la cylindrée de 31 cm3.

    - D'après la réponse précédente, le fait de libérer l'échappement ferait moins consommer ? car sur un 2 temps (ex d'une mobylette 50cm3 d'origine par rapport à une mobylette avec un pot), il me semble qu'un pot légèrement bridé limite la consommation ...

    - Au niveau de l'admission, peut-elle être libre (protégée tout de même par un collant ou un cornet) ? ou doit-il y avoir un volume de résonance (boîte à air) comme sur un 2 temps ?

    - Qu'appelez vous "transmission variable continue optimale" ? Actuellement, la transmission est réalisée par chaîne qui offre moins de pertes que la courroie (il me semble..).

    - Pour le taux de compression, faut-il surfacer la culasse ? De quelle profondeur ?

    Merci d'avance pour vos réponses, je sais que je demande beaucoup de renseignements mais je trouve que ce sont des questions intéressantes pour les passionnés de mécanique...

  5. #4
    PIXEL

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    après les devoirs, les PPE PPI PFE et autres PPF , les projets de stage , maintenant ce sont les compétes qui se font aussi sur les fora....

    ne réveillez pas Ftorama , y va encore faire une attaque

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Sifo-Dyas

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Salut
    sur les fora....
    Désolé pour le hors-sujet, mais le pluriel de "forum" dans le sens "application de discussion virtuelle sur un sujet" est "forums".

    "Fora" n'est le pluriel que de "forum" au sens premier, la place qui servait dans les villes romaines pour l'expression populaire. Dans ce sens (lieu romain) si on utilise le pluriel romain en a, c'est qu'on considère le mot comme non français, et il faut l'écrire en italique, comme a priori ou tout autre mot non francisé.

    Les forums virtuels ou les forums de rencontres autour d'un sujet (forum de l'emploi, etc.) sont des mots français qui ne désignent pas le lieu, ils forment leur pluriel à la française.

    En bref, sur plusieurs forums consacrés à l'archéologie, on peut discuter des divers usages des fora romains.
    Cordialement. Sifo-Dyas

  8. #6
    ggdorm

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Salut, l'ULB part aussi en Mai à la course européenne en Allemagne? Je représente le responsable de l'adaptation de la motorisation au bioéthanol (Honda GX 25) du team Ecomotion http://team-ecomotion.com/ . Nous travaillons activement dans le cadre d'un TFE (bachelier en électromécanique) à ce projet.

    Concernant l'optimisation de ton moteur, elle devrait idéalement passer premièrement par un boitier d'injection électronique. Tu peux regarder la gamme Megasquirt. Pour notre part, nous avons choisis un boitier Megasquirt 2 qui nous revient à 540 euro. Il faut intégré dedans un transistor d'allumage ou prendre une bobine transistorisé. Ensuite, il te faut une pipe d'injection contenant plusieurs capteurs (pression d'air, t° d'air, position du papillon), l'injecteur et une sonde lambda dans le pot donnant la richesse du moteur pour réaliser la cartographie. Pour gagner du temps, le corps d'injection, une société en vend (fcdesign) pour la somme de 800 euro. Tu peux également le faire par toi même en calculant la longueur d'admission idéale, la position de l'injecteur,...Concernant les plages de vitesse autour de la moyenne de 30 kmh je ne saurai pas t'aider, un ingénieur développe notre stratégie de course top secrète! L'augmentation du taux de compression est réalisé par la diminution de la distance entre le piston au PMH et la culasse. Je pense que sur le GX 31 tu ne peux pas surfacer la culasse car le moteur se démonte en 2 blocs: un demi carter et l'autre demi-carter-cylindre-culasse. Les solutions sont donc un peu plus complexes ( création d'une nouvelle bielle, chargement de la tête du piston, masselotte,...). Néanmoins, attention au cliqueti! Je pense que tu peux augmenter le taux de compression à l'essence de 8 à 12 (à vérifier).
    Pour la justification de la pleine charge, regarde la mouvance du downsizing et la consommation spécifique, tu comprendras.
    Pour le pot d'échappement, plusieurs sites y sont consacrés du genre http://314rtipe2006.canalblog.com/
    Bon courage, c'est un projet demandant énormément d'énergie mais à travers duquel on apprend énormément de choses!

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  10. #7
    ulb

    Thumbs up Re : Optimisation moteur 4 temps

    Merci beaucoup ggdorm pour tes infos précieuses.

    Par rapport à l'injection, nous ne la mettrons pas en place cette année puis que nous n'aurons ni le temps ni le budget pour participer à l'EducEco en Mai à Nogaro.. En effet, nous sommes deux élèves à travailler sur ce projet, et nous n'avons même pas encore commandé la matière première pour réaliser le châssis..

    De même pour l'augmentation de la compression, refaire une bielle demande trop de boulot, on le fera après la course dès qu'on pourra car il me semble que se soit la meilleur des solution pour augmenter la compression tout en gardant les pièces d'origine au cas où.. Tu dis qu'il peut être possible d'augmenter le taux de compression de 8 à 12, mais tu l'a déterminé à partir de cette formule simplifiée ?

    TAUX DE COMPRESSION théorique :
    T = (V+v) / v
    V = Volume du cylindre, piston en P.M.B
    v = volume du cylindre, piston en P.M.H

    D'après cette formule, si la longueur de la bielle change, V et v varient du même volume.. Donc je ne pense pas qu'elle soit correcte..

    -J'ai pas trouvé grand chose sur la mouvance du downsizing, peux-tu m'éclaircir ou me donner un lien ?
    -Dans tous les cas, faut-il faire marcher un moteur dans la plage de régime optimal même si toute sa puissance délivrée n'est pas nécessaire ?

    -J'ai souvent vu que la consommation minimale se situe environ entre couple max et puissance max, est-ce toujours le cas ? pourquoi ?

    - Toi qui t'y connais en moteur HONDA du style du GX 31, une fois que j'aurais réalisé un échappement qui libère le moteur, comment pourrais-je régler la carburation ? Car je pense qu'elle risque de changer..

    Merci d'avance pour vos réponses et pour l'intérêt que vous portez à mon topic..

    ULB.
    Plus on va vite, plus on va vite...

  11. #8
    ggdorm

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Salut, je ne savais pas qu'il y avait une course à Nogaro!
    "D'après cette formule, si la longueur de la bielle change, V et v varient du même volume" Je ne comprend pas bien ce que tu veux dire. il est normal que si un volume augmente l'autre diminue...Le tout est d'isoler le petit v et de déterminer la diminution du volume de la chambre de compression en résultant.Je pense que la formule est juste car elle valide notre ratio de 8 avec ce qui est donné par honda je pense. De toute façon nous n'avons pas à disposition assez d'info pour se lancer dans un calcul thermodynamique.
    Le downsizing, en gros, on remarque qu'entre deux moteurs, un puissant et un moins puissant, pour une même vitesse de rotation et un même couple, la consommation spécifique en gramme/kwh du moteur de plus faible cylindrée sera inférieure à celle du moteur puissant pour un même travail rendu. Cela se concrétise par l'apparition des petites motorisations diesel turbocompressé. En barbar sa donne : il vaut mieux un petit moteur tournant à pleine charge (papillon des gaz à fond) qu'un gros moteur tournant à bas régime => le fleurissement des GX25,GX31,GX35 dans la compétition.
    Concernant le pot accordé, je suis en cours de réalisation des calculs mais j'obtiens des longueurs assez élevées (de l'ordre du mètre 80) ce qui justifie que aucun concurrent ne les utilise...A suivre. Concernant le pot, je suppose que tu devra un peu ouvrir ta vis de richesse avec le pot... Pour nous, les réglages s'effectuent grâce aux valeurs données par la sonde lambda dans le pot... Si tu veux mon adresse msn pour discuter, avoir des infos ou photo sur le GX25: [emailxxxxxxxxxxxxx.. Bonne soirée

    Désolé pour vous, "La Charte" acceptée à l'inscription précise:
    7. Pas de conversation privée sur le forum, et pas d'échanges de coordonnées privées. Le mail ou les messages privés sont faits pour ça.
    Bonne soirée aussi.
    Dernière modification par invite76532345 ; 21/02/2011 à 19h45. Motif: Non respect de La Charte

  12. #9
    ulb

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    En fait par rapport à la formule :
    T = (V+v) / v
    V = Volume du cylindre, piston en P.M.B
    v = volume du cylindre, piston en P.M.H

    ce que je veux te dire c'est que la longueur de la bielle ne rentre pas en compte, donc dans cette formule, le fait de l'allonger ou de la raccourcir ne ferai pas changer le taux de compression.

    Explications :
    (V+v)/v = (V/v)+1, donc si on raccourci la bielle, V augmente et v augmente du même volume. Donc le taux de compression ne varie pas, hors il devrait varier en fonction de la longeur de la bielle.. Je te donne le lien de ce forum auto qui explique pourquoi cette relation est fausse, où du moins très simplifiée http://www.forum-auto.com/pole-techn...ujet376721.htm

    En revanche, le fait de rallonger la bielle diminue le volume de la chambre de compression, et augmente donc la compression.. Tu me suis ?

    Sinon, pour la longueur de pot, j'ai utilisé les formules du site que tu m'a donné, c'est très bien expliqué et le rédacteur m'a l'air pertinent :

    c = (rT)1/2

    - c est la célérité du son,
    -  le coefficient isentropique du gaz = 1.45
    - r la constante des gaz parfaits massique égale à 289 J/kg.K
    - T la température des gaz en degrés Kelvin. (400°C=673°K)

    Le diagramme de distribution nous donne la relation angulaire :
    a = AOE + 180° - AOA
    où a est l'angle en degré séparant l'ouverture échappement de l'ouverture admission.

    => L = (ac)/12N
    avec L=longueur du tube et N vitesse de rotation du moteur en tour/minute.


    Sinon, sais-tu pourquoi la conso mini se situe entre le couple max et la puissance max ?

    Merci,

    ULB
    Plus on va vite, plus on va vite...

  13. #10
    ggdorm

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Je vais te montrer la façon dont moi j'ai effectué de rapide calcul:

    T=(V+v)/v

    Moteur d'origine
    ------------------
    T=8
    V=cylindrée = 25 cc
    v= inconnue= volume chambre de combustion

    8= (25+v)/v => 8v=25+v => 7v=25 => v=25/7=3.57 cm³

    A l'E100:
    ----------
    Taux de compression de 15
    15=(25+v)/v=....=>v=25/14=1.79 cm³

    Calcul de la surhauteur de la bielle:
    -------------------------------------
    De quelle valeur augmenter la course du piston?
    Volume origine-volume à l'e100 = 3.57-1.79 = 1.78 cm³

    Admettons un cylindre => V= (Pi x d²)x épaisseur /4 => 1.78=9.62x épaisseur = 0.185 cm

    -------------------------------------------------------------------------------------
    Pour la consommation minimum sa il faut voir le livre du constructeur mais pour ce genre de course, on recherche plutôt le rendement maximum qui se trouve à pleine charge

  14. #11
    seizetheday

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    bonjour un petit conseil de quelqu'un qui a participé pendant de nombreuses années
    ça ne sert a rien d'optimiser le moteur en cherchant les milliardiemes de litre si tu le montes sur un chassis pourri
    le moteur au marathon shell n'est la que pour compenser les pertes aerodynamiques et de frottement du chassis
    en gros tu pourrais avoir le meilleur moteur du monde, si tu traines un parachute, tu finiras dernier
    " La simplicité est la sophistication suprême" (Leonard de Vinci)

  15. #12
    ulb

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Je suis d'accord avec toi, c'est pour cela que pour commencer je vais laisser le moteur d'origine en changeant juste l'admission et l'échappement..

    A propos de l'aérodynamique, est-ce que quelqu'un aurait un logiciel avec un tuto afin d'évaluer l'écoulement de l'air autour de la coque ?

    Selon vous, est-ce préférable d'avoir une coque pointue et qui s'évase légèrement(genre avion de chasse), où une forme en goutte d'eau (forme décrite lors du détachement de la goutte de son support) ?

    Merci,

    ULB
    Plus on va vite, plus on va vite...

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  17. #13
    polo974

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Pas possible de changer la bielle, c'est tout serti...
    http://www.ereplacementparts.com/ima...9%29_WW_11.gif
    il suffit de changer le 11 par un nombre de 1 à 13 pour avoir les autres pièces...
    le 6, c'est les carters...
    Jusqu'ici tout va bien...

  18. #14
    ulb

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Merci pour le lien, le maneton est généralement fretté sur les masselottes, pour changer la bielle il suffit donc de chauffer les masselottes et de chasser l'axe à la presse.. non?
    Plus on va vite, plus on va vite...

  19. #15
    Tifoc

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Bonjour,

    1 - je suis d'accord avec Seizetheday : c'est d'abord les "résistances" qu'il faut traiter;
    2 - ne confondez pas taux de compression et rapport volumétrique : si vous ne causez qu'avec des motoristes qui appellent (à tord) taux de compression le rapport (V+v)/v, il n'y aura pas d'ambiguité. Mais si vous causez avec des gens qui font de la mise au point, vous risquez le quiproquo !
    3 - dans la formule (V+v)/v (qui est bien sûr exacte puisqu'elle donne la définition du rapport volumétrique !!!), V est la cylindrée; elle ne change pas avec la longueur de la bielle. Par contre (V+v) au némérateur augmente (ou diminue) de la même quantité que v au dénominateur. Vous avez vu où qu'augmenter le numérateur et le dénominateur d'une fraction ne modifiait pas la dite fraction ?
    4 - pour "l'habillage", c'est comme au 1 : ne prenez pas le problème à l'envers. Il ne s'agit pas de faire entrer les organes et le pilote dans une forme extéerieure pré-déterminée, mais d'entourer les organes et le pilote (et ce dernier n'est pas modifiable, sauf à prendre un contortioniste ) par une structure la plus aéodynamique possible.

    Bonne continuation,

  20. #16
    polo974

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Citation Envoyé par ulb Voir le message
    Merci pour le lien, le maneton est généralement fretté sur les masselottes, pour changer la bielle il suffit donc de chauffer les masselottes et de chasser l'axe à la presse.. non?
    Pour démonter, je ne me fais pas de soucis, mais pour remonter avec les axes bien alignés...
    Jusqu'ici tout va bien...

  21. #17
    ulb

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Citation Envoyé par polo974 Voir le message
    Pour démonter, je ne me fais pas de soucis, mais pour remonter avec les axes bien alignés...
    Réaliser un bridage des masselottes entre deux cornières pour la coaxialité, puis frettage à la presse.. tu vois ?
    Plus on va vite, plus on va vite...

  22. #18
    polo974

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Citation Envoyé par ulb Voir le message
    Réaliser un bridage des masselottes entre deux cornières pour la coaxialité, puis frettage à la presse.. tu vois ?
    Dans le principe, oui, dans la réalisation, il faut voir la rigidité de tout ça (respect de l'allignement, respect de l'espace entre masselottes...

    Ce n'est pas un truc qui s'improvise aussi facilement que le démontage, tel était mon propos.

    Le but était juste d'éviter à quelqu'un de se retrouver avec 2 demi vilebrequins et ne plus savoir quoi faire pour les re-solidariser...
    Jusqu'ici tout va bien...

  23. Publicité
  24. #19
    ulb

    Re : Optimisation moteur 4 temps

    Oui tu as bien fait de le souligner, si les masselottes ne sont pas alignées, il se crée un balourd qui fera vibrer le moteur et endommagera les roulements tout en diminuant le rendement du moteur.

    => Ne pas démonter si on risque de ne pas pouvoir remonter ..
    Plus on va vite, plus on va vite...

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