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moteur uniflow à bille tricylindre de 1 cm3

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Message  jacques987 Sam 05 Nov 2022, 02:44

Bonjour,

Une nouvelle utilisation du système uniflow à bille (s) avec cette fois un tricylindre.

moteur uniflow à bille tricylindre de 1 cm3 2211041004327271318043177

Première version sans de réels réglages, surtout celui de l'échappement très insuffiant.
Mais, ça tourne ...

Un truc remis en question : un démarrage lors de l'ouverture de la vanne qui s'est produit à plusieurs reprises ... Qui sait, une fois correctement réglé .... Mais si cela se produit, il faudra trouver un autre truc pour le faire partir dans le sens désiré !

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Message  jacques987 Ven 11 Nov 2022, 03:07

Bonsoir,

Petites expériences terminées :

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Message  TRD Ven 11 Nov 2022, 06:48

Un peu de vision mathematique pour ceux que ça interesse. 

Quand on augmente les echappements en passant de 2 à 3 mm, on multiplie la section de passage par 2,25. C'est donc considerable. 

Surtout pour evacuer les condensats dont la viscosité est plus forte que celle des gaz. 

Le diametre du trou intervient au carré. 

Par contre, quand on augmente la pression residuelle en fin de detente (à l'ouverture de la lumiere d'echappement) le debit de gaz n'est multiplié que par la racine carrée du rapport de pressions. 

De plus, plus on decouvre la lumiere d'echappement tôt pour garder de la pression, plus on diminue le rapport de detente et donc la puissance du moteur. 

Conclusion

Pour un matheux (la realité peut être differente et l experience , que je n'ai pas,  reste irremplaçable) il vaut mieux faire des lumieres larges et peu hautes plutôt que hautes et etroites. 

Ça ne vous rappelle rien ? 

Regardez  la forme de la lumiere d'echappement d'un cylindre de moteur deux temps

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Message  jacques987 Ven 11 Nov 2022, 21:56

Bonjour et merci pour toutes ces explications.
Elles sont bien rares sur internet et parfois contradictoires.
Pour le perçage du trou de l'échappement, je me suis basé sur un document trouvé par mon ami Michel : le trou d'échappement ne doit pas être inférieur au 1/4 de la course (pour ce dernier moteur, une course de 12 donc un échappement de 3 un eu réduit cependant puisque réalisé à partir du trou de 2).
Les idées pour réaliser ces différents moteurs partent d'un plan qu'on découvre en première partie de cette intervention sur :
https://www.homemodelenginemachinist.com/threads/tappet-clapper-valve-steam-engine.26288/

J'ai trouvé plusieurs plans de moteur uniflow mais à came et là on trouve effectivement des échappements comme tu le décris : une fente plus ou moins large.
En tapant sur internet : M.L.J.TODD, tu verras un moteur qui reprend cette idée avec pour échappement une multitude de petits trous ...

Maintenant, j'aimerais bien effectuer des calculs mais ... ce n'est plus de mon âge et de plus je ne vois guère quels données utiliser.
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Message  TRD Ven 11 Nov 2022, 22:49

Le cycle de Carnot n'est qu'une approche tres simplifiee des phénomènes réels. Mais ça permet de comprendre certaines choses. 

Et c'est déjà une approche réservée à ceux qui aiment les mathématiques. 

https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Carnot

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Message  jacques987 Lun 14 Nov 2022, 03:58

Bonsoir,
Je suis allé sur le site mais j'avoue que le vocabulaire technique utilisé n'amène aucune réaction chez mes neurones. Dommage.
Pae contre, une petite expérience "olé-olé" en bouchant les trous de diamètre 3 pour les remplacer par une lumière de 1.5 de large sur 5 à l'horizontale et cette fois il faut vraiment appuyer sur le volant pour arrêter le moteur ... Les Anciens des moteurs uniflow à came avaient raison, et toi aussi !
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Message  TRD Lun 14 Nov 2022, 06:35

Le plus important, c'est d'abord de savoir comment. Ensuite de savoir pourquoi. 

Ce qu'il faut comprendre c'est :

D'abord que plus l'échappement a lieu tard, plus la pression au moment de l'ouverture de l'echappement est faible. Donc, l'energie contenue dans les gaz d'echappement est plus faible. Comme au depart l'energie admise ne depend que de la temperature et de la pression de la vapeur ça signifie qu'avec la même energie à l'admission, il en reste moins à l'echappement. 

La différence entre ce qu'on admet et ce qu'on " jette" est donc plus grande. Et comme l'energie se conserve, mais pas forcement sous sa forme originelle, on la retrouve sous forme soit d'energie mecanique, soit d'energie calorifique. 

C'est ce qui se passe : le moteur tourne et il chauffe. 

Maintenant, on peut on peu agir sur la repartition entre mecanique et calorifique. En installant un isolant autour du moteur, il y aura moins de deperditions thermiques. Donc plus d'energie mecanique recuperee. 

Les machines à vapeur des locomotives etaient, je crois, isolees à l'amiante. Pour un modele reduit, on pourrait peut-être utiliser des buses de torches de soudage TIG qui sont en ceramique. 

Ensuite, on en vient à la largeur de la lumiere. Si on ne vide pas le cylindre de sa vapeur detendue, il va falloir de l'energie mecanique pour la recomprimer pour le cycle suivant. Et comme une partie de l'energie a forcement ete evacuee sous forme de chaleur, il en faudra forcement plus que celle qui a été recuperee dans le volant d'inertie. Donc le moteur calera. 

L'idee, c'est de vider completement le cylindre et de le remplir avec des gaz (de la vapeur) en provenance de la chaudiere. Mais pour qu'elle puisse rentrer dans le cylindre il faut qu'il soit vide. Le plus vide possible. Pour cela, on doit extraire le plus possible de gaz utilisés au cycle precedent et le plus tard possible (pour recuperer le plus possible d'energie mecanique.) c'est pour ça que la lumiere doit etre le plus large possible. 

Dans un moteur de moto, la largeur de la lumiere est limitee à cause des segments. Si la lumiere est trop large, le segment passe à-travers et se brise. Sur un moteur sans segment, cette limitation n'existe pas. Il faut juste garder un guidage pour que le piston ne sorte pas du cylindre. 

Donc en resumé, il faut vider tard en faisant des lumieres le plus basses possibles et vider le plus possible en leur donnant la plus grande section possible. 


L'etape suivante d'optimisation serait d'installer un "aspirateur" en aval du conduit d'echappement pour aider à la vidange des gaz. C'est ce qu'on fait sur les moteurs de competition deux-temps en accordant acoustiquement les echappements. C'est un domaine encore plus compliqué. La plupart des metteurs au point ne font pas de calcul. Ils procedent par essais. On peut gagner ou perdre à peu pres 10 % de puissance ainsi.

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Message  jacques987 Mar 15 Nov 2022, 04:16

Bonsoir et merci pour toutes ces explications et ces idées qui me laissent pantois quand je pense au problème d'échelle de ces petits moteurs.
Mais, on en parle rarement, pour ce moteur en particulier, il y a, élément essentiel, le volant ...
Donc, des essais jusqu'à trouver le bon compromis.
Un truc que tu évoques, moi j'utilise le mot "résonateur". Et ce truc existe pour ce moteur : j'ai vu des variations de régime en approchant le doigt d'un échappement, voire en le bouchant pratiquement ... Bon, ça occupe l'esprit scratch
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Message  TRD Mar 15 Nov 2022, 07:58

Oui, il s'agit bien d'un phenomene de resonance. 

On l'exploite beaucoup à l'echappement sur les moteurs deux temps qui n'ont pas de soupape d'echappement. 

C'est moins connu, mais on peut aussi le faire à l'admission, même sur les moteurs à soupapes. 

Les moteurs qui tournent vite ont des conduits d'admission courts. Pour donner de la souplesse aux moteurs de tourisme, au contraire, on allonge les conduits. Cela permet de meilleures reprises au detriment de la puissance maximale qu'on utilise tres peu en usage routier. 

Le remplissage des machines à vapeur s'apparente plus à celui des moteurs suralimentés : il suffit d'augmenter la pression pour augmenter le remplissage. Par consequent, on essaye surtout d'ameliorer la vidange. C'est pour ça que les moteurs turbo ont (par rapport aux atmos) de grosses soupapes d'echappement et generalement des soupapes d'admission relativement modestes. 

Il y a d'autres raisons, mais elles concernent la combustion dans le cylindre qui est toujours externe dans les machines à vapeur. Donc, je n'en parlerai pas plus ici. 

 Pour revenir au remplissage des moteurs suralimentés, on rencontre vite un problème : pour des raisons propres au fonctionnement du moteur à combustion interne, on ne peut pas augmenter la pression à l'admission autant que souhaitable. Là aussi, je n'entrerai pas dans les details puisque ça ne concerne pas les machines à vapeur. Mais sur la plupart des moteurs turbo, on place une capacité appelée plenum en amont des soupapes. C'est un reservoir de gaz (l'air) sous pression. Les dimensions de ce plenum impactent le remplissage, comme celles du diffuseur (resonateur) impactent la vidange. Mais dans une moindre mesure puisqu'il y a des soupapes qu'on peut plus facilement commander que l'ouverture d'une lumiere. 

Depuis quelques années, les meilleurs deux-temps ont des valves d'echappement. Ce sont des soupapes pilotees situees non pas dans la culasse, mais en bas, dans le conduit d'echappement. A mon avis ça devrait avoir un interet beaucoup plus limité sur une machine à vapeur. C'est fait pour obtenir des diagrammes d'echappement non symetriques par rapport au PMB. Ça evite le retour de gaz brulés dans la chambre de combustion.

Mais ce sont des organes de precision difficiles à mettre au point. Même pour des motoristes chevronnés.Un bon accord de l'echappement fera une grande partie du boulot sans utiliser de technologie complexe et fragile.

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