G
gégé62
Compagnon
oui, ce serait l'idéal, pas facile...!
En réfléchissant à tout ça on se rend compte du coté génial du Stirling.....
Un autre retraité qui bricole...principe du moteur avaleur de flamme
En réfléchissant à tout ça on se rend compte du coté génial du Stirling.....
G
gégé62
Compagnon
Ça m'empêche de dormir, ces trucs.....
Suite à tout ça, je pensais : il faudrait pouvoir accélérer le remplissage, course PMH vers PMB, et avoir un retour plus lent, le plus lent possible pour bénéficier d'un meilleur transfert thermique sur la paroi.....un système particulier "d'embiellage dyssymétrique" ?? mais ça risque d'être compliqué
Suite à tout ça, je pensais : il faudrait pouvoir accélérer le remplissage, course PMH vers PMB, et avoir un retour plus lent, le plus lent possible pour bénéficier d'un meilleur transfert thermique sur la paroi.....un système particulier "d'embiellage dyssymétrique" ?? mais ça risque d'être compliqué
P
philippe2
Compagnon
Bonjour,Ça m'empêche de dormir, ces trucs.....
Suite à tout ça, je pensais : il faudrait pouvoir accélérer le remplissage, course PMH vers PMB, et avoir un retour plus lent, le plus lent possible pour bénéficier d'un meilleur transfert thermique sur la paroi.....un système particulier "d'embiellage dyssymétrique" ?? mais ça risque d'être compliqué
Pour l'embiellage "dissymétrique", la solution la plus simple est un désaxage fort entre l'axe des alésages et celui du vilebrequin. Solution la plus simple adoptée pour les applications du type Atkinson, avec comme option une cinématique bien plus complexe.
Bien cordialement,
G
gégé62
Compagnon
bonjour Philippe
merci pour le lien, c'est intéressant. Pas facile de décortiquer tout ça....surtout en ce qui concerne les phases thermodynamiques.
Sans aller jusqu'à faire chauffer la planche à dessin (mais peut-être il le faudrait) et donc sauf erreur, je pense que le désaxage est problématique. Pour un effet sensible il faudrait (d'ailleurs tu le dis) qu'il soit important. Or, au contraire du moteur à combustion "normal", l'instant moteur dans l'avaleur de flamme est au début de la remontée du piston. Et c'est justement là que la bielle serait la plus inclinée. Je pense qu'on perdrait tout le bénéfice en frottement ou en coincement.
Le système Atkinson semble mieux de ce point de vue. Mais il y a sur un cycle complet un double aller-retour du piston, un grand et un petit, ça me semble peu compatible avec notre mange-flamme. Peut-être qu'en adaptant un peu les positions, avec un petit décalage axial par exemple, on pourrait atténuer ou faire disparaître le mouvement non désiré, à voir, là il faut jouer de la table à dessin, du carton et des ciseaux....
A suivre, mais je ne veux pas me lancer dans ces travaux pour l'instant.
merci pour le lien, c'est intéressant. Pas facile de décortiquer tout ça....surtout en ce qui concerne les phases thermodynamiques.
Sans aller jusqu'à faire chauffer la planche à dessin (mais peut-être il le faudrait
) et donc sauf erreur, je pense que le désaxage est problématique. Pour un effet sensible il faudrait (d'ailleurs tu le dis) qu'il soit important. Or, au contraire du moteur à combustion "normal", l'instant moteur dans l'avaleur de flamme est au début de la remontée du piston. Et c'est justement là que la bielle serait la plus inclinée. Je pense qu'on perdrait tout le bénéfice en frottement ou en coincement.Le système Atkinson semble mieux de ce point de vue. Mais il y a sur un cycle complet un double aller-retour du piston, un grand et un petit, ça me semble peu compatible avec notre mange-flamme. Peut-être qu'en adaptant un peu les positions, avec un petit décalage axial par exemple, on pourrait atténuer ou faire disparaître le mouvement non désiré, à voir, là il faut jouer de la table à dessin, du carton et des ciseaux....
A suivre, mais je ne veux pas me lancer dans ces travaux pour l'instant.
R
roland88
Compagnon
Bonsoir a tous,
mon avaleur ayant beaucoup tourné, j'ai réalésé le cylindre en bronze et refait un nouveau piston en stub.
Par rapport a l'ancien piston, je l'ai allégé et rempli en partie intérieurement de laine de verre
de façon qu'il garde le plus sa chaleur vu qu'une partie est éxposée a l'air libre
J'ai aussi augmenté le diam. du clapet de décharge
Résultat, le moteur tourne plus vite.
Cordialement
Roland88.
mon avaleur ayant beaucoup tourné, j'ai réalésé le cylindre en bronze et refait un nouveau piston en stub.
Par rapport a l'ancien piston, je l'ai allégé et rempli en partie intérieurement de laine de verre
de façon qu'il garde le plus sa chaleur vu qu'une partie est éxposée a l'air libre
J'ai aussi augmenté le diam. du clapet de décharge
Résultat, le moteur tourne plus vite.
Cordialement
Roland88.
G
gégé62
Compagnon
Bravo beau résultat.
Ce n'est pas forcément un bon calcul que le piston reste plus chaud, ça dépend. Je me suis aperçu avec mes simulations (par calcul uniquement, je n'ai pas de moteur) qu'il existe un coefficient d'échange optimum. Ça peut paraitre évident :
-s'il n'y a pas assez d'échange (situation "trop adiabatique") il n'y a aucun travail à récupérérer
-si l'échange est trop brutal (c'est sûrement irréaliste, mais juste pour le raisonnement) le gaz sera refroidi très vite sur la course "aller", et ne pourra pas se refroidir plus au retour. Or on a besoin du refroidissement sur le retour pour que la courbe (Pression/position piston) du retour soit en dessous de celle à l'aller. J'espère que je suis clair...
. maintenant je ne sais pas si ""allégé et rempli en partie intérieurement de laine de verre"", il garde mieux sa chaleur ? car sa capacité calorifique est sûrement beaucoup moins élevée que s'il est en acier plein. Je ne sais pas conclure....
P
philippe2
Compagnon
Bonjour,
@roland88, merci pour ce retour d'expérience, j'espère que tu nous pardonneras nos réflexions un peu métaphysiques, mais le sujet est super intéressant. Après quel effet entre l'isolation thermique du piston, et l'augmentation du diamètre du clapet de décharge, ce n'est jamais simple quand on procède à deux modifications simultanées d'évaluer l'influence de quoi fait qui (ou de qui fait quoi)... Surtout sans moyen de mesure autre (et en tout respect), que cela "marche mieux".
@gégé62 : j'ai évoqué le cycle Atkinson, qui se réduit à un beau décalage de vilebrequin par rapport à l'axe des cylindres sur les moteurs modernes à essence sans la cinématique complexe du brevet original. On arrive à plus de 10mm entre l'axe cylindres et vilebrequin sur les moteurs actuels, pour favoriser la détente.(edit : application automobile pour des cylindrées unitaires de 350 à 500cm3).
En revanche, pour ces petits avaleurs de flamme, je ne sais pas dire intuitivement dans quel sens il faudrait aller. Favoriser le temps d'admission pour les nourrir plus, ou le temps moteur ?
Est ce qu'il est possible d'ajouter ce décalage dans ton modèle Excel, si c'est possible (vs la longueur de bielle).
Cela devrait le faire dans des diagrammes pression volume (traduits en angle vilebrequin) à vitesse angulaire supposée constante (Re édit qui est encore simplificatrice mais il faut bien se donner des constantes un peu arbitraires au début d'un calcul déjà compliqué) .
Sans trop te demander, et nous ne sommes pas pressés il me semble.
Bien cordialement,
@roland88, merci pour ce retour d'expérience, j'espère que tu nous pardonneras nos réflexions un peu métaphysiques, mais le sujet est super intéressant. Après quel effet entre l'isolation thermique du piston, et l'augmentation du diamètre du clapet de décharge, ce n'est jamais simple quand on procède à deux modifications simultanées d'évaluer l'influence de quoi fait qui (ou de qui fait quoi)... Surtout sans moyen de mesure autre (et en tout respect), que cela "marche mieux".
@gégé62 : j'ai évoqué le cycle Atkinson, qui se réduit à un beau décalage de vilebrequin par rapport à l'axe des cylindres sur les moteurs modernes à essence sans la cinématique complexe du brevet original. On arrive à plus de 10mm entre l'axe cylindres et vilebrequin sur les moteurs actuels, pour favoriser la détente.(edit : application automobile pour des cylindrées unitaires de 350 à 500cm3).
En revanche, pour ces petits avaleurs de flamme, je ne sais pas dire intuitivement dans quel sens il faudrait aller. Favoriser le temps d'admission pour les nourrir plus, ou le temps moteur ?
Est ce qu'il est possible d'ajouter ce décalage dans ton modèle Excel, si c'est possible (vs la longueur de bielle).
Cela devrait le faire dans des diagrammes pression volume (traduits en angle vilebrequin) à vitesse angulaire supposée constante (Re édit qui est encore simplificatrice mais il faut bien se donner des constantes un peu arbitraires au début d'un calcul déjà compliqué) .
Sans trop te demander, et nous ne sommes pas pressés il me semble.
Bien cordialement,
Dernière édition:
G
gégé62
Compagnon
bonsoir Philippe,
oui je vais essayer, un peu de géométrie et de trigo....ça va remuer les méninges ! on parle bien du simple décalage de l'axe, hein, parce que pour le "vrai" Atkinson c'est une autre paire de manches... , mais de toutes façons pas adapté à notre type de moteur....
oui je vais essayer, un peu de géométrie et de trigo....ça va remuer les méninges ! on parle bien du simple décalage de l'axe, hein, parce que pour le "vrai" Atkinson c'est une autre paire de manches...
, mais de toutes façons pas adapté à notre type de moteur....
P
philippe2
Compagnon
Bonjour Gégé,
Oui, simple décalage de l'axe (ou du cylindre). Et très sympa à toi de te pencher sur la question.
Oui, simple décalage de l'axe (ou du cylindre). Et très sympa à toi de te pencher sur la question.
G
gégé62
Compagnon
Bonjour Philippe, et tous,
apparemment ce n'est pas trop difficile à faire, mais je ne peux pas aujourd'hui.
La phase la plus lente sera celle qui permettra le plus d'échange donc de refroidissement gaz (*). Donc c'est sur le retour après PMB que ça pourrait apporter quelque chose. Mais je ne pense pas que ça dépassera l'ordre du 1%. Si on décale trop on risque des ennuis avec le frottement du piston qui sera poussé de biais.
D'après ce que j'ai vu du "vrai" Atkinson, il n'aurait pas cet inconvénient. Mais il semble donner un cycle plus complexe avec deux aller-retour de piston successifs avec courses différentes, ça ne convient pas ici. A moins qu'avec le choix ad-hoc de la cinématique on puisse obtenir cette différence de vitesse entre aller et retour avec une course identique, je ne sais pas. Mais même dans ce cas il y aura la question de la complexité, avec multiples vilos et bielles, avec tant de frottements on risque de perdre plus qu'on ne gagne.
Cela, c'est pour essayer de faire le tour de la question sans écarter une solution tant qu'on n'est pas sûr que ça foire.... mais j'ai bien conscience que c'est l'usine à gaz pour pas grand-chose !
(*) une plus grande vitesse donne un meilleur coefficient d'échange, mais pas au point de compenser la différence de temps.
Après on peut faire une petite correction si on veut pour tenir compte de la température. A débit volumique égal, la perte de charge sera moins élevée si le gaz est plus chaud, donc moins dense (Si on souffle un débit-masse identique, c'est l'inverse).
Cette connaissance de la perte de charge ne dit pas pour autant ce qu'on gagne ou perd en puissance, bien sûr. J'espère que d'ici quelque temps nous saurons le faire par calcul....Je m'explique: en croisant les différentes expériences, on devrait arriver à cerner les paramètres qui nous manquent encore, surtout température de gaz entrant et coefficient d'échange.
Bonne journée, moi je pars à vélo....
apparemment ce n'est pas trop difficile à faire, mais je ne peux pas aujourd'hui.
La phase la plus lente sera celle qui permettra le plus d'échange donc de refroidissement gaz (*). Donc c'est sur le retour après PMB que ça pourrait apporter quelque chose. Mais je ne pense pas que ça dépassera l'ordre du 1%. Si on décale trop on risque des ennuis avec le frottement du piston qui sera poussé de biais.
D'après ce que j'ai vu du "vrai" Atkinson, il n'aurait pas cet inconvénient. Mais il semble donner un cycle plus complexe avec deux aller-retour de piston successifs avec courses différentes, ça ne convient pas ici. A moins qu'avec le choix ad-hoc de la cinématique on puisse obtenir cette différence de vitesse entre aller et retour avec une course identique, je ne sais pas. Mais même dans ce cas il y aura la question de la complexité, avec multiples vilos et bielles, avec tant de frottements on risque de perdre plus qu'on ne gagne.
Cela, c'est pour essayer de faire le tour de la question sans écarter une solution tant qu'on n'est pas sûr que ça foire.... mais j'ai bien conscience que c'est l'usine à gaz pour pas grand-chose !
(*) une plus grande vitesse donne un meilleur coefficient d'échange, mais pas au point de compenser la différence de temps.
Si on veut pousser le bouchon, il doit être possible de mesurer la perte de charge à la soupape d'échappement. Souffler dans le cylindre avec un débit d'air correspondant à peu près à celui en fonctionnement. Mesurer la pression avec une dérivation du tuyau de soufflage qui va vers un manomètre tube en U avec de l'eau. 1 cm = 1 mbar.
Après on peut faire une petite correction si on veut pour tenir compte de la température. A débit volumique égal, la perte de charge sera moins élevée si le gaz est plus chaud, donc moins dense (Si on souffle un débit-masse identique, c'est l'inverse).
Cette connaissance de la perte de charge ne dit pas pour autant ce qu'on gagne ou perd en puissance, bien sûr. J'espère que d'ici quelque temps nous saurons le faire par calcul....Je m'explique: en croisant les différentes expériences, on devrait arriver à cerner les paramètres qui nous manquent encore, surtout température de gaz entrant et coefficient d'échange.
Bonne journée, moi je pars à vélo....
R
roland88
Compagnon
Bonjour a tous,
je suis avec beaucoup d'interets vos développements.
Les échanges entre plusieurs constructeurs sont toujours bénéfiques.
A ma connaissance il n'existe aucune théorie valable sur le fonctionnement de ce moteur.
J'ai vu que gégé62 est rentré a fond la dedans...entre autres.
Mettre une théorie sur ce type de moteur est particulièrement ardue...
Le bon fonctionnement dépend de beaucoup de facteurs...
Lorsqu'une théorie sera au point, il faudra la comfirmer par un moteur expérimental dont on pourra faire
varier un certain nombre de paramètres, qui permettra surtout la mesure de la température de la masse gazeuse
en évolution...avec cette indication, on aura compris beaucoup de choses...
Bon dimanche a tous.
Roland88.
je suis avec beaucoup d'interets vos développements.
Les échanges entre plusieurs constructeurs sont toujours bénéfiques.
A ma connaissance il n'existe aucune théorie valable sur le fonctionnement de ce moteur.
J'ai vu que gégé62 est rentré a fond la dedans...entre autres.
Mettre une théorie sur ce type de moteur est particulièrement ardue...
Le bon fonctionnement dépend de beaucoup de facteurs...
Lorsqu'une théorie sera au point, il faudra la comfirmer par un moteur expérimental dont on pourra faire
varier un certain nombre de paramètres, qui permettra surtout la mesure de la température de la masse gazeuse
en évolution...avec cette indication, on aura compris beaucoup de choses...
Bon dimanche a tous.
Roland88.
P
philippe2
Compagnon
Bonjour,
@roland88. Sur le papier, par une feuille de calculs comme est en train de faire gégé62, on peut avoir une approche "un peu construite" , la base est de la thermodynamique théorisable, agrémentée d'un peu de géométrie pour la mécanique. Le problème est qu'il y a beaucoup d'éléments à prendre en compte sur lesquelles il n'y a pas de données comme l'a dit gégé62, par exemple, sur les taux d'échanges thermiques aux parois, les frottements, les fuites.
Le but et je pense que gégé62 sera d'accord, n'est pas d'ambitionner d'avoir une feuille de calcul définissant de façon optimum tous les paramètres en une fois, mais plutôt de pouvoir jouer sur ceux-ci un par un en les faisant varier, pour donner les tendances des effets favorables ou défavorables de telle ou telle variation.
Mon avis là dessus est que c'est intéressant, et que c'est infiniment mieux que rien. A condition de savoir raison garder, tout calcul un peu "scientifique" à portée de l'amateur ne donnera que des indications raisonnées basées sur aussi un certain nombres d'hypothèses de départ un peu arbitraires.
C'est dans le même esprit que ce qu'il a fait sur le moteur Stirling. Cela ne donne pas tout, certaines données sur la feuille ne sont pas gravées dans le marbre mais peuvent être modifiées "pour voir". Avec du bon sens pour l'utilisateur.
A+ sur ce fil,
@roland88. Sur le papier, par une feuille de calculs comme est en train de faire gégé62, on peut avoir une approche "un peu construite" , la base est de la thermodynamique théorisable, agrémentée d'un peu de géométrie pour la mécanique. Le problème est qu'il y a beaucoup d'éléments à prendre en compte sur lesquelles il n'y a pas de données comme l'a dit gégé62, par exemple, sur les taux d'échanges thermiques aux parois, les frottements, les fuites.
Le but et je pense que gégé62 sera d'accord, n'est pas d'ambitionner d'avoir une feuille de calcul définissant de façon optimum tous les paramètres en une fois, mais plutôt de pouvoir jouer sur ceux-ci un par un en les faisant varier, pour donner les tendances des effets favorables ou défavorables de telle ou telle variation.
Mon avis là dessus est que c'est intéressant, et que c'est infiniment mieux que rien. A condition de savoir raison garder, tout calcul un peu "scientifique" à portée de l'amateur ne donnera que des indications raisonnées basées sur aussi un certain nombres d'hypothèses de départ un peu arbitraires.
C'est dans le même esprit que ce qu'il a fait sur le moteur Stirling. Cela ne donne pas tout, certaines données sur la feuille ne sont pas gravées dans le marbre mais peuvent être modifiées "pour voir". Avec du bon sens pour l'utilisateur.
A+ sur ce fil,
P
philippe2
Compagnon
Re, je me permets de ré intervenir,
Ce moteur à air chaud me fait penser un peu aux machines à vapeur atmosphériques primitives de Newcomen. Je vous laisse chercher l'histoire qui commence vers 1720, il s'agissait de mécaniser l'extraction d'eau dans les mines d'Angleterre. Un petit bout de cette histoire ici.
Cela a marché pendant quelques décennies sans évolutions, jusqu'à ce que James Watt propose un gros changement du système de condensation de la vapeur en 1765.
En fait l'histoire n'est pas si douce que cela. Les patrons avec perruque à petit nœud, tricornes, culottes et bas, trouvaient que le budget consacré à la consommation de charbon pour ces machines grevaient trop lourdement leur budget d'exploitation (déjà). D'où l'ouverture faite à Watt.
La similitude avec ces fameux avaleurs de flamme est qu'il s'agit tous de moteurs à dépression dit atmosphériques.
La grande différence, est que pour les avaleurs de flamme les gaz admis ne sont que partiellement condensables dans la plage de température et pression courants (seule l'eau l'est dans ces conditions).
En revanche, un carburant assez hydrogéné tel que l'alcool de qualité inférieure (à 70°, donc 30% d'eau condensable, voir certains alcools forts que tout le monde connait, à 40° donc avec 60% d'eau), pourrait permettre d'espérer bénéficier de cette condensation de l'eau sur des parois froides.
Donc la voie carburant est peut être aussi à ne pas négliger pour l'efficacité. Avec le maximum d'hydrogène et le minimum de carbone. Le GNV n'est peut être pas une mauvaise idée, je vais joindre un vieux fichier qui amusera gégé je pense.
Ce moteur à air chaud me fait penser un peu aux machines à vapeur atmosphériques primitives de Newcomen. Je vous laisse chercher l'histoire qui commence vers 1720, il s'agissait de mécaniser l'extraction d'eau dans les mines d'Angleterre. Un petit bout de cette histoire ici.
Cela a marché pendant quelques décennies sans évolutions, jusqu'à ce que James Watt propose un gros changement du système de condensation de la vapeur en 1765.
En fait l'histoire n'est pas si douce que cela. Les patrons avec perruque à petit nœud, tricornes, culottes et bas, trouvaient que le budget consacré à la consommation de charbon pour ces machines grevaient trop lourdement leur budget d'exploitation (déjà). D'où l'ouverture faite à Watt.
La similitude avec ces fameux avaleurs de flamme est qu'il s'agit tous de moteurs à dépression dit atmosphériques.
La grande différence, est que pour les avaleurs de flamme les gaz admis ne sont que partiellement condensables dans la plage de température et pression courants (seule l'eau l'est dans ces conditions).
En revanche, un carburant assez hydrogéné tel que l'alcool de qualité inférieure (à 70°, donc 30% d'eau condensable, voir certains alcools forts que tout le monde connait, à 40° donc avec 60% d'eau), pourrait permettre d'espérer bénéficier de cette condensation de l'eau sur des parois froides.
Donc la voie carburant est peut être aussi à ne pas négliger pour l'efficacité. Avec le maximum d'hydrogène et le minimum de carbone. Le GNV n'est peut être pas une mauvaise idée, je vais joindre un vieux fichier qui amusera gégé je pense.
Dernière édition:
P
philippe2
Compagnon
Voilà le fichier en question
G
gégé62
Compagnon
Oui, tout à fait d'accord.
Je crois pouvoir dire qu'on sait maintenant (au moins ici, notre petit groupe) la base du fonctionnement de ce moteur : création d'un vide après PMB qui soit plus important que celui qui existe avant. Cela donnera donc un travail récupérable. Ce qui autorise cela, c'est le refroidissement à peu près continu du gaz, notamment dans la zone de "un peu avant" à "un peu après " le PMB. Tout ça semble maintenant assez clair.
Les équations qui régissent l'état du gaz à tout instant ne sont pas discutables, si l'on prend soin de préciser les approximations:
- on considère des transformations réversibles (cas idéal jamais atteint, mais je ne sais pas l'erreur que cela représente, cette approximation est à peu près toujours faite dans de tels cas)
- le gaz n'est pas parfait (l'erreur ici est faible, sauf en cas de condensation de la vapeur d'eau, qu'en général on évite)
- certains paramètres importants pour le calcul ne sont pas connus, en tous cas pas avec la précision souhaitable: température du gaz entrant, coefficient d'échange thermique (il change à tout instant et à tout endroit, mais si on pouvait lui donner une valeur moyenne sur le cycle ce serait déjà bien. Aujourd'hui on se contente de supposer une valeur pas idiote, de l'ordre de 10 (W/°K/m2) j'ai espoir d'affiner avec certaines mesures.
- pour les frottements et les pertes de charge, pareil, c'est un peu au pif actuellement, mais des mesures sont possibles. A défaut d'être précis, ce sera mieux de toutes façons.
- pour les fuites, je ne les ai pas prises en compte, je dirais lâchement que c'est faute de savoir comment faire. Je pense qu'on peut trouver un moyen qui soit correct au niveau calcul, par exemple dire qu'il y a "un trou de x mm" par lequel le gaz peut fuir. Je saurai trouver à peu près la fuite que cela représente à tout instant (fonction de la pression et un peu de la température). Le problème c'est comment attribuer à un moteur connu un diamètre de trou de fuite ? Mais là encore, il y a moyen de faire mieux que rien. Si on peut mesurer la fuite dans un cas précis, par exemple à froid, le piston (+un poids attaché connu ) placé à la verticale, clapet d'entrée bien fermé (mieux: obturé) il descend de X mm par seconde, à partir de ça je peux trouver le trou équivalent et ajouter à la feuille de calcul (Excel calcule très vite, ouf ). Maintenant bien sûr ça peut varier beaucoup avec les dilatations, l'usure, la lubrification....que faut-il en penser....??
Les équations (de base , au moins) étant posées, je pense que le calcul est bon, j'ai corrigé quelques petites erreurs depuis la première version, là c'est surtout une question de bonne utilisation d'Excel, on a vite fait de se tromper....
Je ne sais pas jusqu'où on peut espérer aller. Bien sûr, il y tellement de paramètres de construction et de fonctionnement qu'il n'est question de définir par calcul un moteur qui serait idéal. Ce serait dommage d'ailleurs si on pouvait faire ça, on ne s'amuserait plus autant ! C'est plus comme dit philippe2 un moyen d'affiner tel ou tel paramètre. Mais pas seulement. Déjà cette feuille m'a permis de bien comprendre le fonctionnement, enfin je crois. J'ai fait pas mal de simulations dans tous les sens, j'ai parfois trouvé des résultats surprenants, soit à cause d'imperfection dans la logique de calcul, soit qu'ils m'ont aidé à mieux comprendre pourquoi ça se passe ainsi.
Je donne deux exemples;
Avec les premières versions, jusque 4 ou 5 je crois, plus l'espace mort en bout était important plus j'avais de puissance.... . En fait le problème venais de ce que le gaz en bout mort était supposé être à la température du gaz entrant, c'est à dire le plus chaud. Plus c'était volumineux, mieux c'était...En réalité le gaz qui est coincé là est celui qui reste du cycle précédent, donc moins chaud. Pour prendre ça en compte j'ai utilisé la fonction "valeur cible" d'Excel, qui à notre insu fait un calcul itératif, et maintenant ça marche, on a bien le meilleur résultat pour l'espace mort le plus réduit possible.
Autre exemple. Après avoir compris que c'est le refroidissement du gaz qui est à la base du fonctionnement, il me semblait logique d'essayer par construction d'obtenir le facteur "h" d'échange thermique gaz/cylindre maximum possible. Pour la convection forcée on voit dans la "littérature" des valeurs entre 5 et 500. L'écoulement ici n'étant pas très turbulent (au sens du nombre de Reynolds) il faut plutot considérer la partie basse de cette fourchette, mais c'est encore très très approximatif ! Bref, j'aurais pensé qu'il fallait tout faire pour essayer d'augmenter ce h. Or les simulations montraient que si h est trop grand le résultat est moins bon....la caus fut vite trouvée: si le gaz refroidit trop vite, il pert trop de température avant le PMB, et plus assez après. Le fonctionnement est perturbé, les courbes Pression/position piston viennent à se croiser, le travail produit est donc plus faible....j'avoue que sans la feuille de calcul, je n'aurais pas pu trouver ça.
Enfin, en mettant le doigt sur ce qui est important pour le bon fonctionnement, ça peut aider à des améliorations, ou disons des recherches, de construction différente. Par exemple au niveau de la flamme, qui serait dans un volume en partie clos (pas en-dessous), ou sur la température du cylindre, dont il semblerait qu'il faille être plus chaud près du PMH et plus froid près du PMB. Je dirais: il faut idéalement un certain refroidissement du gaz avant PMB, mais si on peut l'obtenir vers la fin de course, c'est mieux. Dit autrement: tout le refroidissement du gaz qui se fait avant que le clapet ne se ferme est une énergie perdue pour le cycle avant d'avoir pu travailler....C'est pareil que si on entrait un gaz moins chaud mais sans le refroidir dans cette partie....Pour cela j'ai fait une version de calcul avec deux zones avant/arrière, avec des coefficients h indépendants. Le meilleur est d'avoir h=0 en première zone, et ça on peut l'obtenir en chemisant le cylindre avec un isolant dans cette partie. Au besoin le piston sera allongé et ne frottera que sur sa partie arrière...
Je m'excuse d'être assez long, sur ce fil de Gedeon, je pensais développer plus cette partie calculs sur le fil "calculs..." mais le contexte m'a poussé
Je crois pouvoir dire qu'on sait maintenant (au moins ici, notre petit groupe) la base du fonctionnement de ce moteur : création d'un vide après PMB qui soit plus important que celui qui existe avant. Cela donnera donc un travail récupérable. Ce qui autorise cela, c'est le refroidissement à peu près continu du gaz, notamment dans la zone de "un peu avant" à "un peu après " le PMB. Tout ça semble maintenant assez clair.
Les équations qui régissent l'état du gaz à tout instant ne sont pas discutables, si l'on prend soin de préciser les approximations:
- on considère des transformations réversibles (cas idéal jamais atteint, mais je ne sais pas l'erreur que cela représente, cette approximation est à peu près toujours faite dans de tels cas)
- le gaz n'est pas parfait (l'erreur ici est faible, sauf en cas de condensation de la vapeur d'eau, qu'en général on évite)
- certains paramètres importants pour le calcul ne sont pas connus, en tous cas pas avec la précision souhaitable: température du gaz entrant, coefficient d'échange thermique (il change à tout instant et à tout endroit
, mais si on pouvait lui donner une valeur moyenne sur le cycle ce serait déjà bien. Aujourd'hui on se contente de supposer une valeur pas idiote, de l'ordre de 10 (W/°K/m2) j'ai espoir d'affiner avec certaines mesures.- pour les frottements et les pertes de charge, pareil, c'est un peu au pif actuellement, mais des mesures sont possibles. A défaut d'être précis, ce sera mieux de toutes façons.
- pour les fuites, je ne les ai pas prises en compte, je dirais lâchement que c'est faute de savoir comment faire.
Je pense qu'on peut trouver un moyen qui soit correct au niveau calcul, par exemple dire qu'il y a "un trou de x mm" par lequel le gaz peut fuir. Je saurai trouver à peu près la fuite que cela représente à tout instant (fonction de la pression et un peu de la température). Le problème c'est comment attribuer à un moteur connu un diamètre de trou de fuite ? Mais là encore, il y a moyen de faire mieux que rien. Si on peut mesurer la fuite dans un cas précis, par exemple à froid, le piston (+un poids attaché connu ) placé à la verticale, clapet d'entrée bien fermé (mieux: obturé) il descend de X mm par seconde, à partir de ça je peux trouver le trou équivalent et ajouter à la feuille de calcul (Excel calcule très vite, ouf ). Maintenant bien sûr ça peut varier beaucoup avec les dilatations, l'usure, la lubrification....que faut-il en penser....??Les équations (de base , au moins) étant posées, je pense que le calcul est bon, j'ai corrigé quelques petites erreurs depuis la première version, là c'est surtout une question de bonne utilisation d'Excel, on a vite fait de se tromper....
Je ne sais pas jusqu'où on peut espérer aller. Bien sûr, il y tellement de paramètres de construction et de fonctionnement qu'il n'est question de définir par calcul un moteur qui serait idéal. Ce serait dommage d'ailleurs si on pouvait faire ça, on ne s'amuserait plus autant ! C'est plus comme dit philippe2 un moyen d'affiner tel ou tel paramètre. Mais pas seulement. Déjà cette feuille m'a permis de bien comprendre le fonctionnement, enfin je crois. J'ai fait pas mal de simulations dans tous les sens, j'ai parfois trouvé des résultats surprenants, soit à cause d'imperfection dans la logique de calcul, soit qu'ils m'ont aidé à mieux comprendre pourquoi ça se passe ainsi.
Je donne deux exemples;
Avec les premières versions, jusque 4 ou 5 je crois, plus l'espace mort en bout était important plus j'avais de puissance....
. En fait le problème venais de ce que le gaz en bout mort était supposé être à la température du gaz entrant, c'est à dire le plus chaud. Plus c'était volumineux, mieux c'était...En réalité le gaz qui est coincé là est celui qui reste du cycle précédent, donc moins chaud. Pour prendre ça en compte j'ai utilisé la fonction "valeur cible" d'Excel, qui à notre insu fait un calcul itératif, et maintenant ça marche, on a bien le meilleur résultat pour l'espace mort le plus réduit possible. Autre exemple. Après avoir compris que c'est le refroidissement du gaz qui est à la base du fonctionnement, il me semblait logique d'essayer par construction d'obtenir le facteur "h" d'échange thermique gaz/cylindre maximum possible. Pour la convection forcée on voit dans la "littérature" des valeurs entre 5 et 500. L'écoulement ici n'étant pas très turbulent (au sens du nombre de Reynolds) il faut plutot considérer la partie basse de cette fourchette, mais c'est encore très très approximatif ! Bref, j'aurais pensé qu'il fallait tout faire pour essayer d'augmenter ce h. Or les simulations montraient que si h est trop grand le résultat est moins bon....la caus fut vite trouvée: si le gaz refroidit trop vite, il pert trop de température avant le PMB, et plus assez après. Le fonctionnement est perturbé, les courbes Pression/position piston viennent à se croiser, le travail produit est donc plus faible....j'avoue que sans la feuille de calcul, je n'aurais pas pu trouver ça.
Enfin, en mettant le doigt sur ce qui est important pour le bon fonctionnement, ça peut aider à des améliorations, ou disons des recherches, de construction différente. Par exemple au niveau de la flamme, qui serait dans un volume en partie clos (pas en-dessous), ou sur la température du cylindre, dont il semblerait qu'il faille être plus chaud près du PMH et plus froid près du PMB. Je dirais: il faut idéalement un certain refroidissement du gaz avant PMB, mais si on peut l'obtenir vers la fin de course, c'est mieux. Dit autrement: tout le refroidissement du gaz qui se fait avant que le clapet ne se ferme est une énergie perdue pour le cycle avant d'avoir pu travailler....C'est pareil que si on entrait un gaz moins chaud mais sans le refroidir dans cette partie....Pour cela j'ai fait une version de calcul avec deux zones avant/arrière, avec des coefficients h indépendants. Le meilleur est d'avoir h=0 en première zone, et ça on peut l'obtenir en chemisant le cylindre avec un isolant dans cette partie. Au besoin le piston sera allongé et ne frottera que sur sa partie arrière...
Je m'excuse d'être assez long, sur ce fil de Gedeon, je pensais développer plus cette partie calculs sur le fil "calculs..." mais le contexte m'a poussé
G
gégé62
Compagnon
merci, c'est une base de données intéressante.
Pour revenir, donc, au carburant et à la température de gaz entrant, j'ai fait une petite feuille de calcul de température théorique de flamme. Je prends le cas de l'alcool "classique" avec x% d'eau. Le résultat °K est tellement haut que j'étais un peu déçu, on sait bien que la flamme n'est pas à 1800°C....Pour l'essentiel je suppose que cela vient des pertes par convection autour de la flamme, un peu aussi par rayonnement. C'est tellement important que ce calcul comme il est ne sert pas à grand-chose. J'ai introduit un "excès d'air" de x% qui contribue bien sûr à abaisser la température, mais pas tellement. C'est à la suite de ça que j'ai voulu trouver un truc pour limiter la perte au niveau de la flamme. Si elle est dans un tuyau, isolé, voire même brillant à l'intérieur, la température de la flamme devrait augmenter pour se rapprocher de celle calculée.
Comme cela est de nature à améliorer le rendement (si on compte par rapport à la consommation d'alcool), je me suis intéressé au rendement, j'ai ajouté un petit calcul là dessus. Avec les incertitudes déjà évoquées plus haut, j'arrive pour un moteur réel à un rendement jusqu'à 2 ou 3 % dans de "bonnes conditions".
J'ai ajouté également quelques lignes concernant le volant d'inertie, quelle doit être son inertie pour espérer faire tourner un moteur à une vitesse mini de X t/mn (il faut réussir à le lancer à la main !).
Avec l'embiellage tordu
et la prise en compte des fuites, j'ai du pain sur la planche.... (rire jaune) bonne soirée
P
philippe2
Compagnon
Bonjour,
Une petite réflexion du matin.
Concernant le rendement (et donc la puissance disponible pour le modéliste), la question a toute sa pertinence.
Dans la mesure où la flamme est permanente, mais n'est utilisable qu'à seulement 50% du temps durant la course d'aspiration d'un monocylindre, les 50% restants sont perdus quand le clapet d'admission est fermé.
Quelqu'un évoquait un bicylindre dans une des interventions précédentes. Cela m'a un peu titillé, mais permettrait avec un calage à 180° d'exploiter de façon permanente une flamme commune sur les deux culasses, et en plus d'augmenter sa stabilité (et de rendre plus envisageable l'idée évoquée par @gégé62 d'une flamme confinée, donc avec un levier supplémentaire pour réduire les pertes "à la source"). Et d'envisager de doubler le rendement thermodynamique au minimum.
L'idée bien sûr n'est pas de doubler la cylindrée mais pour une cylindrée donnée avec la même source de chaleur d'avoir deux cylindres deux fois plus petits en volume).
De plus cela permettrait de réduire l'inertie nécessaire du volant (donc approximativement la masse pour un diamètre extérieur donné) et par conséquent une des sources de pertes mécaniques aux paliers du vilebrequin.
Bien cordialement,
Edit : comme souvent on invente que ce qui a été oublié, cela a peut-être été déjà fait mais je n'ai pas trouvé sur le net.
Une petite réflexion du matin.
Concernant le rendement (et donc la puissance disponible pour le modéliste), la question a toute sa pertinence.
Dans la mesure où la flamme est permanente, mais n'est utilisable qu'à seulement 50% du temps durant la course d'aspiration d'un monocylindre, les 50% restants sont perdus quand le clapet d'admission est fermé.
Quelqu'un évoquait un bicylindre dans une des interventions précédentes. Cela m'a un peu titillé, mais permettrait avec un calage à 180° d'exploiter de façon permanente une flamme commune sur les deux culasses, et en plus d'augmenter sa stabilité (et de rendre plus envisageable l'idée évoquée par @gégé62 d'une flamme confinée, donc avec un levier supplémentaire pour réduire les pertes "à la source"). Et d'envisager de doubler le rendement thermodynamique au minimum.
L'idée bien sûr n'est pas de doubler la cylindrée mais pour une cylindrée donnée avec la même source de chaleur d'avoir deux cylindres deux fois plus petits en volume).
De plus cela permettrait de réduire l'inertie nécessaire du volant (donc approximativement la masse pour un diamètre extérieur donné) et par conséquent une des sources de pertes mécaniques aux paliers du vilebrequin.
Bien cordialement,
Edit : comme souvent on invente que ce qui a été oublié, cela a peut-être été déjà fait mais je n'ai pas trouvé sur le net.
Dernière édition:
G
gégé62
Compagnon
Salut Philippe, et à tous,
les grands esprits....; nous avons les mêmes conclusions.
+ une question à €€€;;;:
combien faut-il de cylindres pour espérer un démarrage du moteur seul sans lancement ? bien sûr ça dépend de son efficience, mais on suppose "un" type de moteur relativement performant, j'ai bien dit "relativement".
oui, c'est le post #19 sur le fil de Gédeon....
les grands esprits....
; nous avons les mêmes conclusions.+ une question à €€€;;;:
combien faut-il de cylindres pour espérer un démarrage du moteur seul sans lancement ? bien sûr ça dépend de son efficience, mais on suppose "un" type de moteur relativement performant, j'ai bien dit "relativement"
.
P
philippe2
Compagnon
Bonjour à tous,
@gégé62 : pour démarrer seul sans lancement, ce n'est pas envisageable à mon modeste avis. Cela marche pour les machines à vapeur à partir de deux cylindres double effet (la locomotive ou machine marine basique), car la force motrice (pression) disponible dans la chaudière est immédiatement envoyée dans le cylindre, avec la distribution calée à fond d'admission.
Edit : Il y a une source de pression externe (énergie potentielle) pour les machines à vapeur, c'est la chaudière. Ou un réservoir en pneumatique, un accumulateur de pression en hydraulique. Cela permet d'avoir un cycle moteur "au premier coup" pour les machines à vapeur (en te passant les détails du réchauffage préalable avec ouverture des purgeurs pour éviter une condensation trop massive).
L'avaleur de flamme nécessitera de mon point de vue un coup de pouce au démarrage, comme les moteurs à combustion interne. A cause de la pression des cylindres qui ne peut qu'être équilibrée avec la pression atmosphérique en statique (contrairement à la vapeur ou à l'air comprimé, voire l'hydraulique, où il y a une énergie externe cumulée directement exploitable au démarrage de par le cycle de fonctionnement de ces machines).
Bien cordialement,
@gégé62 : pour démarrer seul sans lancement, ce n'est pas envisageable à mon modeste avis. Cela marche pour les machines à vapeur à partir de deux cylindres double effet (la locomotive ou machine marine basique), car la force motrice (pression) disponible dans la chaudière est immédiatement envoyée dans le cylindre, avec la distribution calée à fond d'admission.
Edit : Il y a une source de pression externe (énergie potentielle) pour les machines à vapeur, c'est la chaudière. Ou un réservoir en pneumatique, un accumulateur de pression en hydraulique. Cela permet d'avoir un cycle moteur "au premier coup" pour les machines à vapeur (en te passant les détails du réchauffage préalable avec ouverture des purgeurs pour éviter une condensation trop massive).
L'avaleur de flamme nécessitera de mon point de vue un coup de pouce au démarrage, comme les moteurs à combustion interne. A cause de la pression des cylindres qui ne peut qu'être équilibrée avec la pression atmosphérique en statique (contrairement à la vapeur ou à l'air comprimé, voire l'hydraulique, où il y a une énergie externe cumulée directement exploitable au démarrage de par le cycle de fonctionnement de ces machines).
Bien cordialement,
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G
gégé62
Compagnon
oui tu as raison, c'est impossible. Pour un Stirling ça peut sans doute marcher. On voit des Stirling multicylindres mais on ne parle pas souvent de ça...
Et pourtant si on était obligé de trouver une astuce....cette énergie potentielle dont tu parles à juste titre, elle pourrait être emmagasinée dans un ressort, mais j'avoue que je ne vois pas dans le détail comment faire pour que le ressort comprenne qu'il doit se détendre , encore un challenge, on va bientôt y mettre un Arduino....
Et pourtant si on était obligé de trouver une astuce....cette énergie potentielle dont tu parles à juste titre, elle pourrait être emmagasinée dans un ressort, mais j'avoue que je ne vois pas dans le détail comment faire pour que le ressort comprenne qu'il doit se détendre , encore un challenge, on va bientôt y mettre un Arduino....
P
philippe2
Compagnon
Re à tous,
@gégé62 pour "l'astuce" courante à 99,99999 % pour un moteur thermique, c'est la batterie plus démarreur électrique pour donner l'impulsion initiale. Après il y en a eu d'autres, voir ici. Y compris la cartouche de poudre percutée pour faire démarrer (donner l'impulsion initiale) de gros bazars volants à moteurs en étoile et hélices.
Mais la solution la plus raisonnable me semble le lancement à la main, pour ce type de moteurs modèles.
Un démarrage à la cartouche juste pour le fun. Et un autre assez romantique.
@gégé62 pour "l'astuce" courante à 99,99999 % pour un moteur thermique, c'est la batterie plus démarreur électrique pour donner l'impulsion initiale. Après il y en a eu d'autres, voir ici. Y compris la cartouche de poudre percutée pour faire démarrer (donner l'impulsion initiale) de gros bazars volants à moteurs en étoile et hélices.
Mais la solution la plus raisonnable me semble le lancement à la main, pour ce type de moteurs modèles.
Un démarrage à la cartouche juste pour le fun. Et un autre assez romantique.
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G
gégé62
Compagnon
oui bien entendu, je voulais seulement aller au bout de l'idée....
merci pour la doc, c'est copieux ! je ne connaissais pas le démarrage à la cartouche !
R
roland88
Compagnon
Bonjour a tous,
j'ai aussi vu récemment un avaleur démarrant a froid,
et "cerise sur le gâteau" muni d'un refroidissement du cylindre par une circulation d'eau par pompe.....
Cordialement
Roland88.
j'ai aussi vu récemment un avaleur démarrant a froid,
et "cerise sur le gâteau" muni d'un refroidissement du cylindre par une circulation d'eau par pompe.....
Cordialement
Roland88.
P
philippe2
Compagnon
Bonsoir,
L'info pour le refroidissement forcé du cylindre est très intéressante, et colle avec la "théorie". C'est d'ailleurs le concept de la maquette du locotracteur Lanz que j'ai publié précédemment. Le cylindre est contenu dans une "bâche à eau" pour favoriser son refroidissement.
Si tu as un lien, une photo, merci.
Bien cordialement.
P
philippe2
Compagnon
En fait pour le démarrage d'un moteur cela a pu être un peu plus émotionnel dans un passé pas si lointain, qu'avec nos voitures aussi aseptisées que modernes et efficaces.
Un exemple avec un démarreur à volant d'inertie. Et j'arrête de polluer, je le promets
...
Dernière édition:
G
gégé62
Compagnon
Bonjour les gens,
et non pas d'un démarrage sans lancement manuel, dont on a vu qu'il est impossible sur les mange-flamme.
oui, encore que la "théorie" dit que l'on est gagnant avec le cylindre froid, là on sait seulement que ça fonctionne....Mais comme on a vu, à froid il se passe des choses gênantes notamment la condensation ou la viscosité trop forte de l'huile de lub.
J'ai l'impression que les discussions autour de ce problème de condensation ne sont pas terminées, il y a beaucoup à insvestiguer de ce coté:
-vérifier les conditions de condensation,
-vérifier si elle a lieu vraiment, et quand,
-évaluer par calcul son effet thermodynamique sur le travail produit, il n'est pas dit que ce soit négatif,
-est-ce que le condensat se revaporise à chaque début de cycle avec l'entrée du gaz chaud, seule façon qu'il a , je pense, pour ne pas s'accumuler au cours des cycles,
-choix du combustible: certains donnent plus ou moins d'eau, avec un décapeur thermique il n'y en a pas, on peut donc faire des tests comparatifs si on arrive à une température d'entrée (mesurée donc) comparable.
Le démarreur à volant d'inertie me plait bien, par son coté efficient: pas besoin de centaines d'ampères, il suffit de laisser monter l'énergie cinétique, comme a dit La Fontaine "patience et longueur de temps font mieux que force ni que rage"....
Evidemment on ne pense pas à ça pour nos petits moteurs.... ( à moins que pour le fun, histoire de ne pas y mettre les mains ? )
Je reprends d'ailleurs ce que Roland disait sur son post #1 :
Je au passage à la clarté de son explication du fonctionnement sur ce post #1, c'était encore un peu flou pour moi la première fois que je l'ai lu, mais maintenant je vois que c'est tout à fait ça. Comme quoi, comprendre est une chose, assimiler en est une autre....Bref je reviens au sujet de la température du cylindre.
C'est vrai qu'il faut éviter le refroidissement trop précoce du gaz, je pense l'avoir écrit sur le fil de Gedeon. Si on fait ça, le gaz n'est plus assez chaud après le PMB pour être encore refroidi...ça va de soi. D'un autre coté, s'il n'y a pas ou pas assez d'échange thermique, le moteur ne peut fonctionner. Il existe donc un "échange optimal", ni trop ni trop peu, on ne fait pas une grosse erreur en parlant de "coefficient d'échange " optimal. Dans la réalité ça peut être un peu plus compliqué car on peut avoir une construction sophistiquée avec des températures de cylindre différentes (volontairement) entre l'entrée et la sortie, ou des coefficients d'échange volontairement modifiés.
Cela étant, si on parle pas de condensation, on pourra tirer d'un moteur une puissance d'autant plus élevée que le cylindre sera froid. Mais.....s'il est très froid, il faudra un coefficient d'échange pas trop élevé, sinon effectivement on aura le problème du gaz trop refroidi au PMB....Sauf erreur, on pourra toujours trouver un artifice de construction pour diminuer le coefficient d'échange, et même le faire différemment selon l'endroit, alors que l'augmenter c'est plus dur.
Tout ça n'est pas très compliqué, en tous cas les simulations m'ont bien aidé, mais c'est long à écrire...
J'ai un petit mot à dire (@philippe2 pour le décalage d'axes), je le fais sur le fil de Gedeon, car on a commencé là.
edit: NON, finalement c'est sur ce fil ci, je m'y perds...
donc un petit mot ci-dessous.
il s'agit bien de la température du cylindre, n'est-ce pas ?
et non pas d'un démarrage sans lancement manuel, dont on a vu qu'il est impossible sur les mange-flamme.
oui, encore que la "théorie" dit que l'on est gagnant avec le cylindre froid, là on sait seulement que ça fonctionne....Mais comme on a vu, à froid il se passe des choses gênantes notamment la condensation ou la viscosité trop forte de l'huile de lub.
J'ai l'impression que les discussions autour de ce problème de condensation ne sont pas terminées, il y a beaucoup à insvestiguer de ce coté:
-vérifier les conditions de condensation,
-vérifier si elle a lieu vraiment, et quand,
-évaluer par calcul son effet thermodynamique sur le travail produit, il n'est pas dit que ce soit négatif,
-est-ce que le condensat se revaporise à chaque début de cycle avec l'entrée du gaz chaud, seule façon qu'il a , je pense, pour ne pas s'accumuler au cours des cycles,
-choix du combustible: certains donnent plus ou moins d'eau, avec un décapeur thermique il n'y en a pas, on peut donc faire des tests comparatifs si on arrive à une température d'entrée (mesurée donc) comparable.
Le démarreur à volant d'inertie me plait bien, par son coté efficient: pas besoin de centaines d'ampères, il suffit de laisser monter l'énergie cinétique, comme a dit La Fontaine "patience et longueur de temps font mieux que force ni que rage"....
Evidemment on ne pense pas à ça pour nos petits moteurs.... ( à moins que pour le fun, histoire de ne pas y mettre les mains ? )
tu ne pollues pas, puisque c'est Roland88 qui évoquait le démarrage et le refroidissement du cylindre...et c'est son fil
Je reprends d'ailleurs ce que Roland disait sur son post #1 :
Je
au passage à la clarté de son explication du fonctionnement sur ce post #1, c'était encore un peu flou pour moi la première fois que je l'ai lu, mais maintenant je vois que c'est tout à fait ça. Comme quoi, comprendre est une chose, assimiler en est une autre....Bref je reviens au sujet de la température du cylindre.C'est vrai qu'il faut éviter le refroidissement trop précoce du gaz, je pense l'avoir écrit sur le fil de Gedeon. Si on fait ça, le gaz n'est plus assez chaud après le PMB pour être encore refroidi...ça va de soi. D'un autre coté, s'il n'y a pas ou pas assez d'échange thermique, le moteur ne peut fonctionner. Il existe donc un "échange optimal", ni trop ni trop peu, on ne fait pas une grosse erreur en parlant de "coefficient d'échange " optimal. Dans la réalité ça peut être un peu plus compliqué car on peut avoir une construction sophistiquée avec des températures de cylindre différentes (volontairement) entre l'entrée et la sortie, ou des coefficients d'échange volontairement modifiés.
Cela étant, si on parle pas de condensation, on pourra tirer d'un moteur une puissance d'autant plus élevée que le cylindre sera froid. Mais.....s'il est très froid, il faudra un coefficient d'échange pas trop élevé, sinon effectivement on aura le problème du gaz trop refroidi au PMB....Sauf erreur, on pourra toujours trouver un artifice de construction pour diminuer le coefficient d'échange, et même le faire différemment selon l'endroit, alors que l'augmenter c'est plus dur.
Tout ça n'est pas très compliqué, en tous cas les simulations m'ont bien aidé, mais c'est long à écrire...
J'ai un petit mot à dire (@philippe2 pour le décalage d'axes), je le fais sur le fil de Gedeon, car on a commencé là.
edit: NON, finalement c'est sur ce fil ci, je m'y perds...
donc un petit mot ci-dessous.
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G
gégé62
Compagnon
Je reviens sur le décalage d'axes piston / vilebrequin.
Pour ceux qui n'auraient pas suivi, il s'agit d'essayer de voir avec la feuille de calcul comment cela influerait sur le comportement thermodynamique du moteur et donc son rendement et sa puissance. Le raisonnement est:
"l'échange thermique (l'énergie échangée, pas le coefficient) est plus grand sur une certaine course de piston si sa vitesse est plus faible, car il dispose de plus de temps "
J'ai commencé à intégrer cela, mais j'ai un autre problème: on devine qu'il s'agira d'un effet au second ordre, car on n'obtiendra jamais que la partie motrice aille deux fois moins vite...donc il faut rester précis. Or bien entendu jusqu'à présent j'ai toujours considéré que la vitesse du volant est stable, je n'y avais d'ailleurs pas pensé, et c'est un point à ajouter dans la liste des approximations consenties.
Dès l'instant où je veux mettre en avant une aussi petite variation, je ne crois pas pouvoir négliger les oscillations de vitesse au cours du cycle, qui se produisent avec la même périodicité (un maxi et un mini au cours de chaque cycle) et qui risquent d'être prépondérantes.
N'étant pas enclin à reculer, je vais d'abord faire ce qui était prévu, c'est à dire intégrer dans le calcul la géométrie dissymétrique, mais avec une vitesse de volant constante. Ce sera faux, mais d'autant moins faux que le volant sera lourd et la vitesse importante....
Dans un deuxième temps j'essaierai d'intégrer ce caractère oscillatoire, en essayant de simplifier un peu. La précision voudrait qu'en chaque point on calcule la force sur le piston( fonction de la pression interne instantanée), le couple moteur (fonction de la position angulaire du vilebrequin), l'accélération, puis la vitesse. Comme l'inertie du volant est elle même liée à sa vitesse, ça suppose encore un calcul itératif...
Donc je crois que j'essaierai d'évaluer la forme de cette oscillation de vitesse au cours du cycle, et ajouter ensuite dans le calcul un facteur de correction (évidemment fonction de la position et des divers paramètres) qui en découlerait. Je ne sais pas si je suis très clair, ce n'est pas non plus clair à 100% pour moi....
Pour ceux qui n'auraient pas suivi, il s'agit d'essayer de voir avec la feuille de calcul comment cela influerait sur le comportement thermodynamique du moteur et donc son rendement et sa puissance. Le raisonnement est:
"l'échange thermique (l'énergie échangée, pas le coefficient) est plus grand sur une certaine course de piston si sa vitesse est plus faible, car il dispose de plus de temps "
J'ai commencé à intégrer cela, mais j'ai un autre problème: on devine qu'il s'agira d'un effet au second ordre, car on n'obtiendra jamais que la partie motrice aille deux fois moins vite...donc il faut rester précis. Or bien entendu jusqu'à présent j'ai toujours considéré que la vitesse du volant est stable, je n'y avais d'ailleurs pas pensé, et c'est un point à ajouter dans la liste des approximations consenties.
Dès l'instant où je veux mettre en avant une aussi petite variation, je ne crois pas pouvoir négliger les oscillations de vitesse au cours du cycle, qui se produisent avec la même périodicité (un maxi et un mini au cours de chaque cycle) et qui risquent d'être prépondérantes.
N'étant pas enclin à reculer
, je vais d'abord faire ce qui était prévu, c'est à dire intégrer dans le calcul la géométrie dissymétrique, mais avec une vitesse de volant constante. Ce sera faux, mais d'autant moins faux que le volant sera lourd et la vitesse importante....Dans un deuxième temps j'essaierai d'intégrer ce caractère oscillatoire, en essayant de simplifier un peu. La précision voudrait qu'en chaque point on calcule la force sur le piston( fonction de la pression interne instantanée), le couple moteur (fonction de la position angulaire du vilebrequin), l'accélération, puis la vitesse. Comme l'inertie du volant est elle même liée à sa vitesse, ça suppose encore un calcul itératif...
Donc je crois que j'essaierai d'évaluer la forme de cette oscillation de vitesse au cours du cycle, et ajouter ensuite dans le calcul un facteur de correction (évidemment fonction de la position et des divers paramètres) qui en découlerait. Je ne sais pas si je suis très clair, ce n'est pas non plus clair à 100% pour moi....
G
gégé62
Compagnon
Je corrige ce que je disais tout à l'heure. Je laisse le message comme il est car ce que j'ai dit n'est pas faux (enfin c'est mon avis et je le partage....), mais c'est peut-être moins gênant que ce que je pensais. En effet, même si l'effet pulsatoire existe, même s'il est plus important que la différence de vitesse apportée par un embiellage Atkinson, si on compare deux calculs dans lesquels seul cet embiellage est différent, je pense que l'effet pulsatoire n'a pas de raison de changer sensiblement, et la comparaison sera correcte.
Donc tout baigne..... Encore une fois, cette feuille est plus utile pour observer l'effet d'un paramètre que pour prédire dans l'absolu.
Il ne sera pas inutile, sans doute, d'évaluer quand même l'oscillation. Quand on aura vu la conséquence de x% de variation de vitesse dûe à Atkinson, on pourra en déduire la conséquence du phénomène oscillatoire, sans avoir besoin de la calculer en tout point, au moins ça donnera une idée.
Après, je me dis une chose: si on peut gagner avec Atkinson, il y a peut-être un moyen d'introduire une oscillation de vitesse volontaire, par un moyen inertiel, en utilisant le volant comme "point d'appui". Casser la liaison angulaire rigide et fixe entre volant et bras de vilo, et y introduire un organe qui modifie cycliquement le calage. Il faut à ce moment un volant assez gros pour que sa vitesse soit à peu près fixe sur le cycle. Ça peut évoquer la variation cyclique de pas des hélicos....Si trop bouffeur d'énergie et frottements, on peut aussi penser à une liaison élastique avec ressort de "rappel au centre" qui soit accordée en résonance. Mais c'est plus aléatoire.
), mais c'est peut-être moins gênant que ce que je pensais. En effet, même si l'effet pulsatoire existe, même s'il est plus important que la différence de vitesse apportée par un embiellage Atkinson, si on compare deux calculs dans lesquels seul cet embiellage est différent, je pense que l'effet pulsatoire n'a pas de raison de changer sensiblement, et la comparaison sera correcte.Donc tout baigne..... Encore une fois, cette feuille est plus utile pour observer l'effet d'un paramètre que pour prédire dans l'absolu.
Il ne sera pas inutile, sans doute, d'évaluer quand même l'oscillation. Quand on aura vu la conséquence de x% de variation de vitesse dûe à Atkinson, on pourra en déduire la conséquence du phénomène oscillatoire, sans avoir besoin de la calculer en tout point, au moins ça donnera une idée.
Après, je me dis une chose: si on peut gagner avec Atkinson, il y a peut-être un moyen d'introduire une oscillation de vitesse volontaire, par un moyen inertiel, en utilisant le volant comme "point d'appui". Casser la liaison angulaire rigide et fixe entre volant et bras de vilo, et y introduire un organe qui modifie cycliquement le calage. Il faut à ce moment un volant assez gros pour que sa vitesse soit à peu près fixe sur le cycle. Ça peut évoquer la variation cyclique de pas des hélicos....Si trop bouffeur d'énergie et frottements, on peut aussi penser à une liaison élastique avec ressort de "rappel au centre" qui soit accordée en résonance. Mais c'est plus aléatoire.
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P
philippe2
Compagnon
Bonjour,
@gégé62 et à tous. Pour la feuille de calcul et ses limites, nous sommes d'accord. Cette idée d'oscillation, et donc d'accrocher un mode propre, m'interpelle. Il y a très certainement un mode du genre racine de (K/M) optimal à trouver sur ces petits moteurs. Le K (malheureusement non constant pour les calculs, ce serait trop simple, il faut le moyenniser avec finesse
) étant dû à l'élasticité des gaz et à leur changement de température, le M étant celui des masses alternatives de l'ensemble mobile piston et bielle. Mais je pense que cela va être très compliqué à appréhender et à modéliser sur une feuille de calcul. Bien cordialement,
G
gégé62
Compagnon
mon idée, pour l'instant, serait de faire un certain nombre limité de calculs, sur quelques points répartis au mieux (plutôt quand il y a un couple en + ou en - ), de voir pour chaque point, l'énergie cinétique accumulée depuis le précédent, et d'en déduire la nouvelle vitesse du volant. En méthode approchée sur coin de table
ça doit être abordable. En revenant sur le premier point, on doit voir si ça boucle bien. Après on voit ce qu'on peut en faire...