Calculs autour du moteur mange-flammes

[Gedeon Spilett]

Bonjour,
je suis attentivement tous ces développements...
et je joue aussi avec ton tableau; et il y a bien sûr le problème du coefficient d'échange !
J'ai procédé autrement, avec les données de mon moteur, je modifie ce coefficient pour obtenir la puissance mesurée par ailleurs, 0.32w à 600rpm, et pour cela il faut un coef d'au moins 50 !!!

 

[gégé62]

je modifie ce coefficient pour obtenir la puissance mesurée par ailleurs, 0.32w à 600rpm, et pour cela il faut un coef d'au moins 50 !!!

Bonjour Gedeon
c'est très intéressant, c'est aussi ce que je proposais de faire, mais pour ça il faut un moteur, et avoir mesuré sa puissance, ce que tu as fait !
Pour de la convection forcée, la "littérature" annonce des coefficients entre 5 et 200. Donc le 50 que tu trouves n'est pas forcément farfelu, même si cela semble supérieur à ce qu'on pouvait attendre. Une chose est certaine, plus le moteur va vite et meilleur il sera, car la vitesse favorise l'échange. Toutes choses égales par ailleurs, d'après ce que j'ai trouvé et sans garantie de précision, il semblerait que H varie comme Re(^0.33) en régime laminaire et Re(^0.8)en régime turbulent. Je pense qu'à 600 t/mn tu dois être plutôt en turbulent.

Je suppose que tu as utilisé la version 7 que j'ai faite hier soir, en recherchant la bonne température à inscrire en C31 ? elle est moins optimiste que les autres, car elle prend en compte le gaz restant dans le volume mort, qui est un peu refroidi, et on trouve donc une puissance utile inférieure, ou autrement dit, dans le sens de ta manip, un coefficient d'échange supérieur est nécessaire pour donner la même puissance.

Je suis en train de dresser un cahier des charges pour le moteur que je voudrais faire, quand j'y serai.... je voudrais bien sûr qu'il marche bien et soit performant (relativement !) mais surtout qu'il serve de prolongement à ma feuille de calcul, donc que je puisse faire le maximum de mesures dessus, notamment autour de ce fameux coefficient d'échange, dont on sait qu'il est sûrement assez mauvais, mais en même temps il est capital....
As-tu pu estimer les pertes (la surpression au retour, et les frottements) pour en tenir compte au plus juste ?

 

[gégé62]

(suite)

Toutes choses égales par ailleurs, d'après ce que j'ai trouvé et sans garantie de précision, il semblerait que H varie comme Re(^0.33) en régime laminaire et Re(^0.8)en régime turbulent.

A partir de valeurs de h estimées comme tu l'as fait, (et en supposant que le calcul et le résultat sont à peu près cohérents) , le calcul peut être affiné: au lieu d'entrer une valeur fixe pour le coefficient h, on entrerait une "valeur de base" qui subit une transformation en plus ou en moins tenant compte du nombre de Reynolds. Dans un moteur donné, Re ne dépend que de la vitesse et de la température, donc ce n'est pas à priori quelque chose de très difficile.
Avec une seule estimation c'est encore un peu maigre, mais s'il y en avait plusieurs dans des conditions différentes ça serait peut-être exploitable.
Mais cela suppose de connaitre les paramètres principaux, en plus de vitesse et puissance : frottements, contre-pression au retour, et surtout température d'entrée du gaz (ou de flamme ?)

Aujourd'hui on est un peu dans le brouillard en ce qui concerne la valeur de h. Mais ce qui est intéressant, c'est que sa valeur ne sera pas très différente d'un moteur à l'autre, même des moteurs très différents: elle ne dépendra que des conditions de vitesse/turbulence/température du gaz dans le cylindre, et cela nous en aurons tenu compte avec Reynolds....

 

[gégé62]

avec la version 7, je constate qu'il est vraiment nécessaire de rechercher la bonne température en c31, sinon le résultat est vraiment faussé, surtout si on a modifié l'hypothèse de température de la flamme (gaz à l'entrée). Bon, c'est un peu normal.
J'ai remarqué aussi que les résultats les meilleurs sont avec un angle fermeture de clapet très faible, de l'ordre de 90°, voire 80°. Cela a pour conséquence un vide assez fort avant le PMB. Même si le calcul est bon coté théorique, je me demande si un moteur réel supporterait cela. Vide important veut dire aussi efforts importants sur la mécanique, et fuites augmentées.....

 

[gégé62]

Re,
Voilà une version sous Excel, probablement plus conviviale, mais surtout dans laquelle j'ai pu inclure la macro avec "valeur cible", qui calcule automatiquement la valeur de cellule C31. J'ai désactivé le calcul automatique, il faut faire "Ctrl a" pour effectuer le calcul y compris la macro. Comme ça on ne peut pas l'oublier . J'espère que ce fichier .xlsm est prise en charge sur le site du forum.
Pour que ça fonctionne il faut autoriser les macros, message qui apparaît à l'ouverture du fichier (enfin c'est comme ça chez moi).
Finalement je trouve que c'est plus pratique que les calculs ne se fassent pas chaque fois qu'on a touché une cellule....

Encore une curiosité, fondée ou pas, je n'en sais rien: quand j'augmente le diamètre du cylindre, la puissance augmente, passe par un max et redescend....Je pense que l'explication tient dans le rapport entre la quantité de gaz qui augmente avec le carré du diamètre, et l'échange thermique qui n'augmente qu'en proportion. Donc il y aurait un optimum, au-delà duquel le gaz n'est plus assez refroidi....avec les paramètres du fichier tel qu'il est ici, l'optimum est vers D=63 mm.

Rem: excel est sur le PC de mon épouse, alors c'est un accès restreint, c'est pour ça que je travaille en général avec OO.

 

[Gedeon Spilett]

Je referais dans une quinzaine des mesures de puissance et aussi les mesures de frottements comme décrites dans un post récemment (avec une ficelle et un poids) et je vais tacher de trouver un thermomètre ad hoc qui ne me coute pas un bras...
la semaine qui vient je suis vaporiste 100% :j'huile mes machines pour la fête des trains à vapeur Longjumeau le 24-25 mars
...

 

[gégé62]

En ce qui me concerne, j'ai un peu fait le tour de la question sur les calculs, ceux que je puisse faire pour l'instant. Donc je vais mettre cette étude un peu de coté, et j'espère que dans quelques mois je pourrai continuer avec un "vrai" moteur. En tous cas je reste branché et bien sûr j'essaierai, enfin nous essaierons , d'exploiter d'autres mesures dès que tu en auras avec tes moteurs.

et bon vent au vaporiste !

 

[Gedeon Spilett]

Dans un cycle Ericsson ou Stirling, il y a des zones dédiées aux échanges thermiques, avec même un régénérateur, les cylindres sont purement adiabatiques, or avec un avaleur de flamme, ou est la région préférée pour les échanges entre la culasse, le cylindre et le piston ?

si on peut optimiser le cycle thermodynamique, il faut aussi pouvoir "prédire" si l'énergie accumulée dans le volant permet de passer le pmb, et prendre de la vitesse, ou si le piston va revenir au pmh avant, comme ça se passe souvent pendant les réglages ou au démarrage...on peut même faire simplement osciller le piston et faire tourner ainsi un arbre secondaire, (genre moteur Ericsson) je recherche la vidéo d'un moteur qui montre ça.

 

[gégé62]

Bonjour Gedeon,
oui, mais je pense que la notion d'adiabatique pour le cylindre moteur (Striling) est une façon de simplifier le problème....
Pour notre avaleur de flamme, j'ai pas mal potassé cette question des échanges depuis quelques jours (ou semaines ?). Non pas tellement pour mieux connaitre la valeur du coefficient d'échange, comme je l'aurais souhaité au départ, mais plutôt voir de quel échange thermique (avec la paroi bien sûr) on a besoin pour un rendement (et puissance) optimal.
Pour mettre mes résultats ici sous forme d'une feuille à jour il faut que je la remette en forme, j'ai tellement bricolé avec qu'elle devient inextricable pour tout le monde, même pour moi.
Mais pour aller vite, je dirai les choses suivantes, sous réserve bien sûr, on ne m'en voudra pas si quelques corrections viennent ensuite modifier un peu tout ça, je suis quand même certain de l'essentiel:
- le refroidissement du gaz lié à l'échange avec la paroi doit être à la fois important, mais bien équilibré entre l'aller et le retour du piston. Si on refroidit trop vite, on augmente la dépression avant PMB, qui n'est pas intéressante, et on enlève autant de potentiel de refroidissement pour après le PMB.
- tout le refroidissement qui a lieu avant fermeture de l'admission est une énergie perdue.
- c'est presque une conclusion des deux points précédents, je pense que si on peut "isoler" le mieux possible la partie de cylindre qui est coté PMH, disons jusqu'à l'endroit où le piston se trouve à la fermeture, on sera vraiment gagnant. On aura le même résultat que le gaz arrivant plus chaud mais se refroidissant sur cette zone. On notera que sur la course retour, cette partie ne joue plus aucun rôle si la soupape est ouverte.

Pour ce qui est du volant, le calcul est assez simple, je l'ai mis dans ma feuille "version de travail". Effectivement, comme c'est fonction de la vitesse, on définit une vitesse limite basse, qui est donc fonction de l'inertie du volant (incluant si on veut l'inertie des autres masses, supposées sedondaires mais surtout plus difficiles à intégrer dans le calcul ) , des dimensions du moteur et (important) de l'angle de fermeture d'admission. Cette vitesse minimale doit être compatible avec un lancement manuel, sinon c'est que le volant est insuffisant. Il est probable aussi de ce fait qu'on n'ait pas intérêt à retenir l'angle de fermeture qui donnerait le meilleur résultat au plan thermodynamique, car c'est aussi celui qui donne la plus grande dépression avant PMB. Mais ça je ne peux pas trop savoir c'est trop lié à la mise en pratique, que je n'ai pas abordée.

je propose de t'envoyer en MP le fichier tel qu'il est avec l'application pour le volant. Mais il faut le considèrer comme provisoire. Il y a aussi une feuille concernant la combustion et le calcul de température de flamme. Mais pour l'instant ce n'est pas vraiment exploitable car beaucoup trop optimiste, on arrive à des 1800°C facilement, ce n'est surement pas la réalité. Il ne s'agit pas d'erreur de calcul, mais du fait que en réel la flamme n'a pas le temps d'atteindre cette température, le refroidissement (convection, rayonnement) fait son oeuvre. Il faut trouver un moyen de corriger ça, pour l'instant je n'ai pas de solution. C'est l'une des raisons pour lesquelles je pense qu'un "guide-flamme" autour de celle-ci, comme on a vu sur une récente video, serait une amélioration.

 

[MOTORIX]

Tout le monde
Avec tous ses calculs il y bien longtemps que je suis largué mais il faut prendre en compte l effet entraînant du galet sur la came car sa pression doit est plus importante quand la vitesse augmente
Bon calcul .@+++.Henry.

 

[gégé62]

@MOTORIX
Oui, rien n'est vraiment difficile ou hors de protée, mais il y a beaucoup de choses à intégrer et ça devient un peu complexe....S'il y a des points précis où ça bute, n'hésite pas à poser la question, si je peux y répondre ce sera avec plaisir. C'est le but ici, échanger et progresser .

Effectivement ta remarque est fondée, sinon il y affolement des soupapes.... Maintenant si on veut éviter une trop grande pression d'appui, qui signifie plus de pertes, on peut aussi forcer l'ouverture et la fermeture, le galet étant doublement guidé, intérieur et extérieur, avec un petit jeu. Peut-être un roulement double, l'un portant sur le guide interne, l'autre sur le guide externe, afin d'éviter qu'il change de sens chaque fois, ça n'irait pas bien. Ça complique encore un peu le truc, dans le sens on on remplace un rappel-ressort par de la mécanique si possible assez précise. Mais ça optimise, puisqu'il ne reste comme efforts que les efforts d'inertie de la partie mobile, au contraire d'un ressort que l'on choisira un peu plus fort que nécessaire et appuiera toujours fort. Une difficulté de plus si on veut que les angles d'ouverture et fermeture soient réglables indépendamment....

edit
un truc me vient à l'idée à ce sujet: pour un moteur qui fonctionnerait à vitesse relativement fixe, à partir d'un système galet + ressort, ajouter sur la partie mobile un poids attaché à une lame flexible dont la fréquence de vibration propre est voisine de celle (de rotation) du moteur. Un peu à la manière des suspensions de 2CV Citroen. Ça peut diminuer les efforts sur le galet ....ça peut aussi les augmenter, je ne sais pas , à tester ? la lame-ressort emmagasine une énergie, et la restitue juste après, en aidant le travail de la came....

 

[roland88]

Bonsoir gégé62,
pour règler tous ces problèmes théoriques et hypothèses,sachant par expérience que dans ce cas la théorie a ses limites, il importerai tout simplement de connaître la température et pression de la masse gazeuse
a l'intérieur du cylindre après fermeture de l'admission, en fonction du déplacement du piston...

Cordialement
Roland88.

 

[philippe2]

@MOTORIX
..........
Effectivement ta remarque est fondée, sinon il y affolement des soupapes.... Maintenant si on veut éviter une trop grande pression d'appui, qui signifie plus de pertes, on peut aussi forcer l'ouverture et la fermeture, le galet étant doublement guidé, intérieur et extérieur, avec un petit jeu. Peut-être un roulement double, l'un portant sur le guide interne, l'autre sur le guide externe, afin d'éviter qu'il change de sens chaque fois, ça n'irait pas bien. Ça complique encore un peu le truc, .....

un truc me vient à l'idée à ce sujet: pour un moteur qui fonctionnerait à vitesse relativement fixe, à partir d'un système galet + ressort, ajouter sur la partie mobile un poids attaché à une lame flexible dont la fréquence de vibration propre est voisine de celle (de rotation) du moteur. Un peu à la manière des suspensions de 2CV Citroen. Ça peut diminuer les efforts sur le galet ....ça peut aussi les augmenter, je ne sais pas , à tester ? la lame-ressort emmagasine une énergie, et la restitue juste après, en aidant le travail de la came....

Bonjour à tous,

@gégé62 : là il me semble que tu es en train de réinventer la distribution desmodromique, au non des pertes par frottement. C'est amusant (en toute cordialité) de voir où mène ta réflexion.

Modéliser complètement les effets des inerties va être complexe. C'est simple pour les masses rotatives, volant, vilebrequin et "environ" 2/3 de la masse totale de la bielle pour des calculs qui se faisaient il y a longtemps sur des moteurs thermiques.
Après pour t'indiquer un ordre de grandeur de l'impact sur l'inertie globale de la masse alternative des pistons, axes et d'un tiers de la masse bielle, celui ci reste très faible. Le piston a besoin de l'inertie du volant pendant son accélération, et la restitue pendant sa décélération effectivement. L'impact sur les résultat de calculs d'inertie sur un 4 cylindres classique en automobile (grande série ou compétition) est très faible. Quelques % sur une courbe J=f(angle vilebrequin).
Cet impact des masses alternatives est bien sûr plus grand sur un mono. Mais reste marginal avec de grands volants tels qu'on peut les voir sur ces moteurs à mon modeste avis.

Donc sur ce chapitre ce qui est du premier ordre pour cet aspect inertie sont :
L'inertie volant.
Et bien sûr le diagramme pression volume.
Le reste étant négligeable.

Cela m'inspire une réflexion sur ces mesures en général. Tout en partageant l'idée pour des mesures de puissance ou de pertes par la vitesse d'une masse treuillée, il faudrait idéalement qu'elles soient faites à vitesse établie, sinon on risque d'intégrer en perte mécanique que ce qui n'est dû qu'au changement de vitesse de rotation.
Je m'explique (ou j'essaye)... Les classiques relevés des courbes de puissance d'un moteur au banc d'essai se font sur une succession de régimes fixes pour s'affranchir de l'impact des inerties (moteur et frein).
Après sur ces bancs (avec capteur de régime et jauge de contrainte sur la biellette de blocage en rotation du frein), on pouvait "péter les scores" de puissance en baissant de façon brutale la consigne de régime de rotation du moteur, puisqu'on bénéficie alors de la restitution dans un temps très court de l'énergie cinétique emmagasinée.

Donc la mesure est un art difficile, il faut pour qu'elles parlent penser à un petit protocole. Avec le poids et une ficelle que j'avais proposé cela n'est pas si simple à interpréter (entre les effets d'inerties et de frottements). Donc pourquoi pas le frein de Prony comme tu l'avais évoqué, avec "une pince à linge" en butée sur une balance électronique (qui devrait être étalonnée).

Pour les pertes dues à la distribution, elles doivent être aussi "du second ordre" mais je reste modeste. Je me souviens de mesures faites sur un banc spécifique avec une culasse 16 soupapes d'un moteur 1600 de compétition. 2kW à 9000tr/mn équivalents vilebrequin. Avec des arbres à cames attaquant directement des poussoirs, pour des levées de plus de 10mm.
Bien sûr et en phase d'affolement comme il y a perte de contact au niveau des cames et donc pas de restitution de l'énergie des ressorts, la puissance absorbée monte de façon brutale.

Là aussi ce que je veux suggérer est que ces pertes mécaniques au niveau de la distribution "pourraient" être négligeables sur ces petits moteurs. En revanche la modestie nécessaire en face des a priori recommanderait quand même quelques mesures.

A propos des "batteurs" de suspension de 2CV dont d'autres lecteurs doivent se souvenir, il s'agissait d'un filtre harmonique. Pour une commande de soupape, pourquoi pas mais le comportement étant influencé par le phasage et sur un seul régime (fréquence propre) cela risque de ne pas être facile à mettre en œuvre.

Je termine cette très longue réponse en disant que je ne sais pas lire Excel avec macro sur mon pauvre PC.

Bien cordialement,

 

[Gedeon Spilett]

Le moteur n'est pas obligé de franchir le PMB, comme sur ce modèle à 2 pistons opposés avec un embiellage qui rappelle les moteurs Ericsson.
mais est-ce un avantage ?

pour la came desmodromique, il y a celle-ci qui a été essayé avec succès, le galet ne quitte jamais son rail !
http://www.stirlingsouth.com/richard/DosPyros.htm

on dispose déjà d'un outil pour les calculs thermodynamiques, grâce à Gegé62, mais bien sûr les données expérimentales manquent !
j'ai regardé quelques articles, et j'ai retenu que la mesure de la température instantanée locale est matériellement assez simple avec des thermocouples miniatures, mais la température moyenne instantanée des gaz dans un cylindre, elle, n'est pas une mesure simple, et c'est elle qui nous intéresse...
Mais peut être qu'un capteur dans la lumière du cylindre, mesurant la température d'entrée et de sortie de l'air serait déjà un progrès, il va pas en effet se produire de miracle à l'intérieur, sinon un refroidissement assez prédictible.

Après tout, Carnot à "inventé" la thermodynamique sans faire aucune expérience, sinon de pensée, quel cerveau !

 

[Itus]

...

Pour les pertes dues à la distribution, elles doivent être aussi "du second ordre" mais je reste modeste. Je me souviens de mesures faites sur un banc spécifique avec une culasse 16 soupapes d'un moteur 1600 de compétition. 2kW à 9000tr/mn équivalents vilebrequin. Avec des arbres à cames attaquant directement des poussoirs, pour des levées de plus de 10mm.
Bien sûr et en phase d'affolement comme il y a perte de contact au niveau des cames et donc pas de restitution de l'énergie des ressorts, la puissance absorbée monte de façon brutale.

...

"Plus de 10mm de levée",
Sur un 1600cm³ a 9000 trs/min ????

 

[philippe2]

"Plus de 10mm de levée",
Sur un 1600cm³ a 9000 trs/min ????

Oui. TU5J4 puis TU5JP4, pour utilisation en Rallye. Avec de bons ressorts de soupapes (Schmitthelm ou Isri).

Edit : ménage.

 

[Itus]

Faut pas s'énerver, juste réfléchir...Et pas se laisser endormir
Le premier lien :
http://hmf.enseeiht.fr/travaux/CD0304/optemf/bei_mot/soupapes/geometrie.htm

 

[gégé62]

Bonjour à tous

sachant par expérience que dans ce cas la théorie a ses limites, il importerai tout simplement de connaître la température et pression de la masse gazeuse

bien sûr Roland, pression et température sont les points essentiels, et tous nos efforts ici n'ont pour but que de les déterminer avec le moins d'imprécision possible. Malheureusement en pratique il est quasiment impossible de les mesurer en dynamique, d'où la nécessité de s'appuyer sur des calculs, qui ont certes leurs limites (enfin, c'est plutôt nous qui avons des limites ) . Mais, par la réflexion et grâce à des mesures ou observations sur des moteurs qui tournent, ces limites sont un peu repoussées. Jusqu'où ? ça on ne le sait pas avant d'avoir épuisé toutes les idées. Cette phase du travail est passionnante, je pense, pour la plupart d'entre nous ici, parce qu'elle vient en complément du travail de réalisation concrète de ces moteurs.

la distribution desmodromique,

ça doit être ça, je ne connaissais pas le nom

Philippe, pour l'inertie et les mesures en général, je prendrai un peu plus de temps pour te lire "à tête reposée".

sur un seul régime (fréquence propre) cela risque de ne pas être facile à mettre en œuvre.

oui tout à fait, je citais cela comme une possibilité, mais plutot théorique...

@philippe2
....bientôt sur Orléans...... c'est un beau coin, mais j'étais content d'avoir un interlocuteur de choix près de chez moi ....

Pour ton problème d'Excel et macro.
Je vais essayer de diffuser la feuille de calcul sur OpenOffice, mais j'avais un problème aussi avec les macros, je ne sais plus lequel.

Mais le problème peut être contourné. En effet, pour quoi une macro: c'est pour placer en colonne 1 la température du gaz du cycle précédent resté dans le cylindre (bout mort) et qui n'est connue qu'après les calculs.... Si on modifie seulement les paramètres, le nouveau calcul se fait avec une température de départ fausse, puisqu'elle correspond au fonctionnement avec les anciens paramètres. La macro résout la question par le truchement de la fonction "Goal Seek".
Il faut donc utiliser la fonction goal seek manuellement. Ce n'est pas difficile mais il faut le faire chaque fois, c'est pour ça que j'ai préféré l'incorporer dans une macro enregistrée.
Je vais aussi essayer de se passer de la macro en faisant le calcul sur 240 colonnes au lieu de 120, c'est à dire sur deux cycles successifs du moteur, en imposant en colonne 121, premier incrément du second cycle, la température du gaz obtenue colonne 120, au lieu qu'elle soit calculée comme sur toutes les autres colonnes. Et il suffira ensuite de lire les performances de travail et puissance sur ce second cycle au lieu du premier.
Mais pour l'instant ça coince, la température se met à diverger après quelques incréments, il faut que je voie d'où ça vient.

Pour le calcul avec désaxage d'axe, je pense avoir réussi, mais les résultats semblent sont surprenants. Avec un désaxage qui a tendance à allonger le cycle de retour du piston vers PMH, je trouve, un meilleur rendement si la fermeture de clapet est à 90° (après PMH) disons 1% de mieux par % de désaxage, base=longueur de la bielle.
Mais le rendement est moins bon si l'angle de fermeture est de 120°......, et de façon encore plus sensible. Par contre si je mets le désaxage dans l'autre sens, ça améliore.....On n'a pas fini de cogiter....
Je ne diffuse pas de suite car j'ai un peu de propre à faire sur mon fichier, c'est devenu inextricable...

 

[philippe2]

Bonjour à tous sur ce fil,

J'ai fait le ménage sur un de mes posts pour alléger ce fil qui promet d'être copieux.
@gégé62 : je suis sur Orléans, ma ville natale, mais je pense passer de temps en temps dans le Nord Pas-de-Calais qui est aussi une belle région, avec des gens sympas, et loin de la caricature que nous en avons sur les media à chaque fait divers.

Concernant les calculs que tu es en train de faire, j'en imagine bien la complexité avec 240 colonnes. Cela est du grand art sur un tableur.

Il n'est pas possible sans l'avoir testé en calcul de définir ce qui est du premier ordre, par exemple le désaxage comme tu le cites, et ce qui est secondaire. Il faut défricher, conclure et peut-être simplifier après en supprimant les variables du ixième ordre... Je sais que tu es dans cette démarche pas simple.

Est-ce que quelqu'un pourrait te prêter un moteur pour des mesures ? Cela aiderait sûrement.

Bien cordialement,

Edit : pour ces calculs je suppose que tu n'as pas Matlab ? Moi non plus mais c'est peut-être le bon outil (et il me semble qu'après on peut en faire une extraction Excel).

 

[gégé62]

bonjour Philippe, et bonjour les gens

bien sûr les 240 colonnes ne sont que du copié-collé, (mais pas tout à fait quand même...) mais ça alourdit beaucoup chaque fois qu'il y a quelque chose à vérifier, même en "splittant" le tableau.
Actuellement les problèmes sont liés au fait que les PMH et PMB ne sont pas à 0, 180, 360 °, du coup les formules doivent être revues, ça se complique et j'ai besoin d'un peu plus de temps pour mettre ça au clair. Certes j'avais annoncé déjà quelques résultats, mais ce n'est pas assez fiable tant que je n'ai pas résolu cette question. Je vais utiliser les fonctions (SI, ET) imbriquées, pour éviter des SI qui s'ajoutent à n'en plus finir, mais il faut que je potasse un peu cela.
L'une des difficultés principales est que je suis amené à modifier la formule sur certaines colonnes particulières, et du coup les copié-collés deviennent très dangereux, il faut penser à tout si on ne veut pas d'erreur.

non je n'ai pas Matlab, je tâcherai d'y regarder, mais je pressens que c'est plus adapté pour une résolution analytique, algébrique, des problèmes, ce qui est une toute autre approche que le "pas à pas" sur Excel avec XXXX incréments. Mais c'est sûrement intéressant à connaitre pour de stas de problèmes. J'ai vu qu'il y a une version gratuite.

Est-ce que quelqu'un pourrait te prêter un moteur pour des mesures ? Cela aiderait sûrement.

oui sûrement, mais je projette d'en construire (au moins) un qui soit bien adapté pour faire de l'investigation. Donc je préfère ne pas me disperser....

 

[Gedeon Spilett]

en plus de l'axe désaxé,
si la bielle est suffisamment courte par rapport à la course, disons Bielle/rayon du maneton= 1.5, le piston reste un bon moment au PMB, ce qui permet un refroidissement (isochore) plus efficace. ceci disparait si ce rapport atteint 5, le déplacement du piston est alors quasi sinusoïdal.
une coulisse genre étau limeur permet aussi un mouvement plus rapide dans un sens, j'avais mis ça sur un petit Stirling...

 

[philippe2]

Bonsoir,

@Gedeon Spilett : pas du tout idiot cette idée de bielle courte.

Bonne soirée.

 

[gégé62]

si la bielle est suffisamment courte par rapport à la course

oui, c'est le principe même du désaxage, l'effet est directement fonction du rapport entre la valeur du désaxement et la longueur de la bielle. Mais on est limité par l'angle maxi que peut prendre la bielle si elle est trop courte, relativement. Mais je ne sais pas quel angle limite on peut admettre, question de frottement entre piston et cylindre.

 

[philippe2]

Bonjour à tous,

@gégé62 : bonne question, mais les forces de réactions dues à l'obliquité de la bielle peuvent être "compensées" par un piston long, il y a largement la place sur ces petits moteurs.
Je te mets un lien Wiki assez pertinent sur l'aspect ratio course vs longueur de bielle. Et bien sûr te laisse juge dans tes calculs de savoir si ce paramètre est de premier ordre pour l'aspect PV, ainsi que de l'impact sur les pertes par frottement.

Bien cordialement,

 

[gégé62]

Bonjour,

les forces de réactions dues à l'obliquité de la bielle peuvent être "compensées" par un piston long

Je pense qu'un piston long augmente sa stabilité, c'est à dire diminue l'effet de basculement qu'il pourrait y avoir avec un piston court et un effort latéral important, qui conduirait à une usure plus prononcée en haut et en bas du coté opposé. Mais cela ne modifie pas le problème d'arc-boutement, (même si ce mot est un peu fort....je n'en trouve pas d'autre) lié à l'angle entre la force très inclinée et le mouvement du pistion, s'il devient trop élevé. Sans parler d'un blocage, on pourrait avoir une énorme augmentation du frottement, donc diminution du rendement...

Le lien que tu mets est intéressant, on aurait du mal à prédire des courbes comme celles-là. Je n'ai pas ressorti l'accélération dans les calculs, si je l'avais fait avec ce résultat (inversion de l'accélération près du PMB) j'aurais pensé à une erreur....En principe le fichier que je suis en train de faire, (j'ai bon espoir...) devrait permettre de faire ces tests avec longueur de bielle, course et décalage, au choix. Pour ce qui est de la limite d'angle, rien ne vaudra des tests réels mais nos moteurs sont moins bien lubrifiés que les "vrais"moteurs....

 

[philippe2]

Bonjour,
....Pour ce qui est de la limite d'angle, rien ne vaudra des tests réels mais nos moteurs sont moins bien lubrifiés que les "vrais"moteurs....

Re bonjour,

@gégé62 : oui pour la référence aux "vrais" moteurs. Mais ces petits moteurs avaleurs de flamme sont infiniment moins chargés, de part leur puissance spécifique très modeste et leur faible durée de vie potentielle, contrairement aux applications automobile qui se comptent en milliers d'heures. Et beaucoup plus dans des applications plus dures en milieu industriel, agricole ou marine.
La robustesse (donc l'usure due à une lubrification intermittente "à la burette") n'est donc pas le problème à mon modeste avis, les pertes par frottement si et il est majeur... De part comme tu l'as identifié l'aspect "effet du tiroir qui coince", et aussi celui de la faible vitesse linéaire qui implique de perdre l'espoir d'avoir un frottement purement hydrodynamique. Je ne sais ce que tu a mis comme hypothèse de coeff de frottement. Certains on fait de belles réalisations de petits démonstrateurs de moteurs thermiques avec des pistons en graphite.

Sinon pour la bielle très courte il reste la solution de la crosse de guidage voir ici crosshead pour éviter les effets de bascule de piston et éloigner les distances d'appui des pièces alternatives, mais je ne suis pas du tout certain que ce soit nécessaire.
Mais seul un calcul l'indiquera, avec toutes ses hypothèses.

A+,

 

[gégé62]

comme hypothèse de coeff de frottement

pour l'instant faute de mieux j'ai assimilé cela à une perte de pression motrice, que l'on choisit "au mieux". Dans mes simulations je pense avoir la valeur de 0.5 kPa, pour un piston de diamètre 30 (7 cm2) ça ferait l'équivalent d'une "force" de 35 g, qui s'exerce constamment.

 

[françois44]

J'essaye de suivre mais mes connaissances en thermodynamique (et autres!) sont bien succinctes... En voici un réalisé, j'imagine, d'une façon bien plus empirique, et qui fonctionne très bien! Grace au commentaire, j'ai enfin compris de façon claire comment ça fonctionnait ; si je ne me trompe pas, clapet ouvert, le piston en descendant aspire la flamme, le clapet se referme, la flamme consomme l'oxygène de l'air emprisonné dans le cylindre ce qui crée une dépression donc, aspiration du piston = temps moteur...
Simple je trouve...

 

[philippe2]

Bonjour à tous,

@françois44 : déjà merci pour cette vidéo qui montre un gros moteur joliment réalisé par ce Monsieur, qui est visiblement un passionné de belles mécaniques.
Pour la consommation de l'oxygène dans le cylindre invoqué par ce Monsieur très respectable, ce n'est pas le phénomène principal qui entre en jeu a priori.

Le fonctionnement serait plutôt :
1/ Pendant la descente du piston, admission d'un gaz chaud "inerte", ce qui est le cas de ce que produit une flamme bleue = combustion complète, donc du CO2 + H2O dont les proportions relatives dépendent du carburant brûlé. Le CO2 on ne le voit pas, l'eau H2O si par exemple par la condensation des fonds de casseroles froids sur une gazinière. Avec ce type de flamme bleue bien propre, ce qui reste éventuellement combustible doit être aux marges.
2/ Pendant la course montante ce gaz chaud se refroidit dans le cylindre et donc voit sa pression diminuer (en dessous de la pression atmosphérique).

C'est ce que je suppose être pris en compte par @gégé62 dans sa feuille de calcul, n'arrivant pas à ouvrir son fichier, a priori basé sur l'équation des gaz parfaits PV=nRT.

Après, la modestie recommandant de savoir écouter, ce qu'évoque ce Monsieur est assez intéressant et interpelle un peu. L'aspiration d'un mélange à combustion non complète (flamme jaune qui fume par déficit d'oxygène) dilué avec l'air ambiant pourrait se poursuivre dans le cylindre pendant la course descendante.

Mais modéliser cela....

Bien cordialement,

 

[Gedeon Spilett]

Ce moteur est magnifique, par la taille et la bonne marche. D'ailleurs, JC Nadaud, l'auteur, a déjà montré d'autres avaleurs de flamme de sa conception, tous de taille imposante, et qui ne déparent pas les moteurs de légendes de sa collection !
Je ne suis pas d'accord avec le mécanisme proposé, (pour moi, ce sont des moteurs à air chaud, qui peuvent tourner avec un pistolet à air chaud, sans flamme donc) mais ça n'enlève rien à la qualité de ses réalisations, vraiment uniques.