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un échappement augmente-t-il ou diminue-t-il le rendement d'un moteur à explosion ???

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Message  ilfaitvraimentbeau Sam 06 Mar 2021, 21:40

Bonsoir,
on garde parfois des questions sans les oser poser, parfois pendant des années...
en voici une :
j'ai connu l'époque à laquelle certains enlevaient les pots d'échappement aux mobylettes pour aller plus vite (et surtout casser les oreilles des proches Shocked )
voici la question : sans tenir compte des nuisances sonores, bien entendu, est-ce que le fait d'enlever un échappement augmente ou diminue le rendement d'un moteur à explosion, que ce soit 2 temps ou 4 temps ?
un échappement c'est plus ou moins un frein....
je ne ne connais pas TRD, mais visiblement c'est une pointure dans ce domaine, alors j'aimerais connaître son avis de spécialiste.......
bonne soirée à tous un échappement augmente-t-il ou diminue-t-il le rendement d'un moteur à explosion ??? 289853
ilfaitvraimentbeau
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Message  TRD Sam 06 Mar 2021, 22:42

Salut

J'etais expert motoriste. Je faisais du developpement moteur pour le compte de constructeurs automobiles.

Mais j'ai aussi fait pas mal de mecanique de competition dans mon atelier privé.

La difference ? Elle est essentiellement dans les moyens utilisés. C'est pour ça qu'avec humour et non sans fierté je revendique le titre de "demerdologue". Pour concevoir un moteur de serie, il faut une centaine d'ingenieurs et de techniciens. La majorite des moteurs de competition sont l'oeuvre d'une toute petite equipe. C'est à force d'etre confronté a des problemes d'usinage de pieces innovantes chez mes fournisseurs que j'ai appris les bases de leurs metiers et que sans avoir un tres bon niveau dans ce domaine, je le connais un peu. Je n'hesitais jamais à prendre les manettes chez mes sous-traitants pour retoucher des pieces qui presentaient des defauts que me signalaient mes monteurs. Certains mecaniciens en col blanc me l'ont assez reproché. Il ne doit pas y avoir beaucoup de gars qui peuvent revendiquer d'avoir utilisé une  fraiseuse Dufour en costume cravate. Moi, je l'ai fait !

D'abord, il faut bien definir ce qu'on appelle le rendement.

Le rendement global d'un moteur, c'est la quantité d'energie qu'on recupere sur le vilebrequin divisee par l'energie que degagerait la combustion du carburant dans un milieu adiabatique (sans perte de chaleur à-travers les parois.)

Ce rendement est d'environ un tiers pour un bon moteur.
Les deux tiers restant sont des pertes. Le rendement est donc assez mauvais. Il est comparable a celui d'une centrale nucleaire qui est aussi de l'ordre du tiers.

Les pertes se font essentiellement sous forme de chaleur. A peu pres la moitié sous forme de chaleur dans les gaz d'echappement et par rayonnement des pieces chaudes et l'autre moitié des pertes thermiques sous forme de chaleur evacuee dans le circuit de refroidissement. Les pertes qui ne se font pas sous forme thermique sont constituees oar labpression residuelle des gaz d'echappement et ce qu'on appelle les pertes par pompage et qui sont liees a l'effort que le moteur doit fournir pour creer une depression permettant son remplissage par l'air ambiant.

Tous les frottements mecaniques se traduisent au stade ultime de conversion d'energie par des pertes thermiques. Autrement formulé "quand ça frotte, ça chauffe".

La geometrie d'un echappement impacte assez peu le rendement. Par contre elle peut impacter plus ou moins le remplissage d'un moteur et par consequent sa puissance.

Sur un moteur deux temps la geometrie de l'echappement est un facteur qui affecte le remplissage au premier ordre.

Pour un quatre temps, l'echappement a beaucoup moins d'impact. Neanmoins, un moteur de Formule un atmospherique est capable d'aspirer plus d'air que sa cylindree gracevà un excellent accord admission-distribution-echappement.

Je ne souhaite pas trop rentrer dans les details car il s'agit de notions assez complexes que peu de gens sont capables de comprendre. Il s'agit d'exploiter la resonance liee à des phenomenes ondulatoires. Mais je peux par contre expliquer que le concepteur d'un echappement peut choisir entre des architectures qui donneront un faible gain de couple sur une plage etendue de regime ou un fort gain de couple sur une plage de regimes etroite. La derniere solution est celle qu'on utilise en competition. Et évidemment, on cherche a obtenir de forts couples surtout a haut regime parce que la puissance est le produit du couple par la frequence de rotation. Quand les deux sont importants, la puissance l'est obligatoirement. Pour etre efficace, le moteur de course doit etre accouplé à une boite a rapports rapproches qui oermet de rester dans ka plage de regimes favorables et le pilote doit surveiller son compte-tours. Avec un moteur de course, le compte-tours n'est pas un gadget. Pour ces raisons, c'est generalement la solution inverse qui est utilisee sur les vehicules a usage routier.

A noter : ces phenomenes de resonance ont lieu autant a lvadmission qu'a l'echappement. C'est pour ça que beaucouo de moteurs de course ont des cornets d'admission. Leur longueur modifie le comportement du moteur. Sur un moteur suralimenté, la taille du plenum a aussi un impact comparable.

J'espere avoir repondu à tes attentes. J'ai formé pas mal de jeunes motoristes. Il faut avoir fait maths sup et maths spé pour comprendre les tenants et aboutissants de ce que les motoristes savent actuellement. Mais chaque jour qui passe apporte de nouvelles connaissances et les moteurs progressent depuis que Beau de Rochas a inventé le cycle à quatre temps. Si les fondements sont connus depuis fort longtemps, les ameliorations des moteurs dependent pour une large part des technologies disponibles. Par exemple, l'electronique, puis la mecatronique ont permis de realiset des concepts connus depuis un siecle, mais inaccessibles avec les technologies de l'epoque.

En résumé

Rendement et puissance sont deux notions differentes.
L'architecture d'un echappement a plus d'impact sur la puissance que sur le rendement.


Bonus

Un motoriste ne parle jamais d'explosion, mais de combustion. En effet, la vitesse de propagation de flamme dans le melange carburé est du meme ordre de grandeur que la vitesse de deplacement du piston.  Dans ce domaine, la simulation numerique a permis de tres grandes avancees ces dernieres annees. La geometrie des chambres de combustion a beaucoup evolué et la majeure partie des gains de rendement obtenus depuis vingt-ans viennent de là.

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La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

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Message  BEROLA Dim 07 Mar 2021, 09:10

Bonjour
Quitte a aller a contre courant je ne suis pas vraiment d'accord :     Un motoriste ne parle jamais d'explosion, mais de combustion.

car dans un moteur a essence il se produit bien une vraie explosion d'un mélange air/essence par une étincelle de bougie  alors que dans un moteur à compression préalable (diesel) il s'agit d'une combustion qui se produit , elle est si rapide qu'on l'assimile a une explosion mais il s'agit bien d'une combustion très rapide .
Rudolf Diesel l'avait mis en évidence en imaginant faire tourner un moteur en injectant de la poudre de charbon en place d'un hydrocarbure .

Pour l'échappement sur un moteur 2T c'est très pénalisant de faire de l'échappement libre .
La mise en place d'un résonnateur bien accordé permet d'en améliorer très significativement la puissance et aspirant littéralement les gaz.
Le plus difficile est que ce résonateur doit être accordé en fonction du débit des gaz donc en fonction du régime moteur .
Je l'ai souvent vérifié sur les micromoteurs de modélisme qui tournaient bien avec un échappement ordinaire et qui hurlaient littéralement avec un bon résonnateur souvent difficile à accorder .Cela se jouait  à quelques millimètres de tuyau en plus ou en moins.

Là je suis totalement d'accord : L'architecture d'un échappement a plus d'impact sur la puissance que sur le rendement.

Mais ce ne sont que mon avis et mes constatations de non spécialiste  ! Smile

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Message  Mjc22160 Dim 07 Mar 2021, 11:43

C est absolument vrai, que ce soit pour l'échappement ou pour la pipe d'admission, très difficile à calculer et à modéliser, mais indispensable.
Cordialement

Mjc22160
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Message  brise-copeaux Dim 07 Mar 2021, 14:25

Salut,

1+ avec "BEROLA" en RC 2T le pot résonateur bien calculer augmente la puissance.
Regarder les mobylettes 50cm³ prévu pour 45 kmh...bien bidouiller les lumières et les rapports plus un bon pot résonnant ça passe a plus de 100 a l'heure...et c'est toujours un 50cm³.

@ +

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Message  ilfaitvraimentbeau Dim 07 Mar 2021, 14:32

@TRD a écrit:Salut

J'etais expert motoriste. Je faisais du developpement moteur pour le compte de constructeurs automobiles.
Mais j'ai aussi fait pas mal de mecanique de competition dans mon atelier privé.   etc etc  ..........


merci TRD d'avoir pris le temps de rédiger cette longue réponse bien argumentée un échappement augmente-t-il ou diminue-t-il le rendement d'un moteur à explosion ??? 289853
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