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[Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

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[Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Lun 19 Mai 2014 - 22:38

Un moteur se comporte certes en premier lieu comme un compresseur à air, mais la force qui va pousser les pistons est une élévation rapide de pression de gaz.

La pression des gaz dans le cylindre augmente brutalement car la température augmente brutalement quand après un signal de commande, une étincelle enflamme le mélange d'air et d'essence vaporisée.

cette réaction chimique exothermique "explosion" doit produire suffisamment de force pour :
- forcer le piston à s'éloigner (1 des 4 temps)
- compenser tout ce qui freine la voiture ( 3 des 4 temps ) + tous les frottements + la gravité.


Un gaz à basse température occupe bien moins d'espace que le même chauffé.
Si le gaz qui chauffe est confiné dans un endroit clos, c'est la pression qui augmente.

Ce sont des phénomènes thermodynamiques.

De même, dans un même volume, on peut loger plus de molécules de gaz si la température est plus basse. (voir notions de masse volumique, densité, pression)


La puissance produite par le moteur (je ne parlerais donc plus du tout des pertes dans ce post) dépend de :
- la différence de température avant/après explosion
- la quantité de mélange air/essence qui tient dans le cylindre
- le taux de compression dynamique
- le timing et la vitesse de propagation du front de flame


Malheureusement on ne peut rien considérer isolément, tout est lié :
la vitesse dépend de la richesse et de la pression
la pression fait varier la température (et vice versa)
la chaleur augmente la pression... bref c'est le bordel !!

En matière d'automobile il y a pléthore de sujets très controversés, mais deux notions restent évidentes et toujours vraies :
- la réduction du poids : light is right : donnera toujours de meilleures performances.
- augmenter le delta de température "∆t" dans la chambre de combustion augmente le couple. (enfin, tant que la voiture ne fond pas)


augmenter ∆t en produisant plus de chaleur en interne
c'est possible, soit avec de la nitro, soit en appauvrissant le mélange ( - d'essence et/ou + d'air) jusqu'à un certain point, et il y a plusieurs limites dangereuses :
- trop pauvre un mélange ne s'enflamme pas, extinction pauvre = pas de puissance.
- la chaleur détruit l'intérieur du moteur (tout peut fondre, ce n'est qu'une question de température atteinte)
- pollution : un mélange pauvre produit des NOx.
= Dans la littérature il y a une convention : au delà de 15,7 grammes d'air pour 1 gramme d'essence il devient difficile d'avoir un moteur docile et économe en carburant, plus pauvre la puissance produite diminue.


augmenter ∆t en réduisant la température d'air admis
+1% de couple par tranche de 10°C de réduction de la température d'air qui entre dans le cylindre. -- la limite est l'apparition de givre ou le franchissement du point de rosée.
- utiliser un CAI ou positionner l'entrée d'air à l'extérieur du véhicule.
- réduire la température sous le capot :
• aération dans le capot, ouïes latérales, ventilation, etc.
• isoler les pièces chaudes (collecteur d'échappement)
- isoler les pièces qui doivent rester froides, c'est-à-dire toutes les pièces du filtre à air jusqu'à la culasse.
- mettre un joint d'isolation thermique entre une pièce chaude et une qui doit rester froide (exemple joint entre les pipes d'admission et la culasse)

= problème : quand on isole une pièce, celle-ci mettra plus de temps à chauffer, mais aussi plus de temps à refroidir... et elle chauffera quand même, c'est la vie !


Dans un moteur on aime la chaleur, car c'est ce qui produit l'effort.
mais aussi on déteste la chaleur lorsque celle-ci va là ou il doit faire frais.

Honda a fait des merveilles dans notre moteur pour "couper la tête" à la plus grande partie des problèmes thermiques et ce, dès la planche à dessin; exemples :
- collecteur d'échappement intégré à la culasse avec circulation de liquide de refroidissement : génial ! (le seul défaut est l'impossibilité de faire des tubes de même longueur) ce concept élimine le plus gros gêneur chaud sous le capot.
- collecteur d'admission en plastique : génial ! le plastique est léger et isolant.
- admission profilée, CAI d'origine qui prend l'air au meilleur endroit, boite à air étanche : que demander de plus ?!!



l'isolation :
pour bien la comprendre il faut d'abord connaître les 3 manières de transmettre la chaleur
conduction : une plaque électrique chauffe le plat par contact (le vecteur est la vibration des atomes dans un solide)
convection : le radiateur chauffe l'air qui vous chauffe (le vecteur est un gaz ou un liquide)
rayonnement : le feu de bois vous chauffe le visage (le vecteur est un rayon infra-rouge)

pour chaque transmission de chaleur il existe des méthodes d'isolation adaptées :
contre la conduction : isolation solide, le meilleur c'est l'aérogel : emprisonner de l'air (un peu comme le polystyrène)
contre la convection : la ventilation. (il faut rouler : à bas les embouteillages et les feux rouges !!)
contre le rayonnement : le miroir, le papier alu, voir isolation des satellites spatiaux, les couvertures de survie...

L'isolation ne sert pas qu'à la performance et à l'économie de carburant, cela peut également servir le confort, comme améliorer la clim, le chauffage...

On peut aussi parler d'isolation des vibrations, et d'isolation phonique : contre le bruit de roulement, ou bien pour améliorer le rendu de l'autoradio.

Cela peut donner des idées, mais attention, on ne met pas n'importe quoi sous un capot d'automobile :
L'échappement fonctionne à 800°C, voire plus, l'air sous le capot peut facilement monter à 90°C
Les matériaux doivent donc supporter la chaleur, être ininflammable, supporter les intempéries et les attaques des liquides corrosifs.

De manière ultime il existe des "barrières thermiques"
en général appliquée par jet de plasma, en couches minces : ce sont des dépôts de silicone et céramiques qui retarde de quelques précieuses milisecondes la transmission de la chaleur des gaz aux parois métalliques du cylindre
le gaz reste plus chaud, le bloc chauffe moins vite, on obtient plus de puissance. mais aussi plus de fiabilité :
- un angle de métal chaud peut déclencher un auto-allumage (détonation)
- un piston moins chaud use moins vite ses segments.

c'est naturellement dans la chambre de combustion que l'isolation thermique produit les plus grands effets ( +4% ont été observés dans le cas d'une couche de céramique appliquée à la couronne du piston et au dôme de la chambre de combustion)




Dernière édition par Alollini le Mer 2 Juil 2014 - 22:14, édité 1 fois

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[MOTEUR THERMIQUE] L15A, LEA, R18 GESTION CHALEUR/ÉNERGIE.

Message par Alollini le Mar 10 Juin 2014 - 0:08

L'isolation thermique c'est pas non plus tout bon :
- si vous calfeutrez une pièce sous une couverture, dans le but que la piece reste froide dans un environnement chaud.

- la pièce va finir par chauffer de toute façon (l'isolation ne fait que retarder malheureusement)

- la pièce qui doit rester froide va mettre d'autant plus de temps à refroidir (se débarrasser de sa chaleur) que celle ci est bien isolée.

=> selon les circonstances réelles, l'isolation peut être la meilleure ou la pire des choses.

pour cela, certains isolants pour bien plus simple et isolent uniquement du rayonnement, la pièce n'étant pas sous une épaisse couverture pourra ensuite libérer plus facilement sa chaleur. (on voit souvent sur les voitures de courses des pièces qui sont recouverte de papier alu/doré = c'est une barrière contre le rayonnement infra-rouge) cette isolation est extrêmement mince et permet de ne pas empêcher le refroidissement.

il faut identifier en premier lieu quelles sont les sources de chaleur, et quelles sont les pièces qui doivent rester froides.

une souce de chaleur : l'échapement.

Voici une image rare prise dans une video Mugen concernant le CR-Z "RZ" pré-production
le moteur est sur banc et on observe le métal de l'échappement qui s'illumine tellement celui-ci est chaud
nous sommes ici en pleine accélération, vers 5000 tours.

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Mar 10 Juin 2014 - 0:27

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Mar 10 Juin 2014 - 0:44

Un exemple d'isolation qui finit par se retourner contre moi :

Le joint bisimoto qui se trouve entre la culasse et les pipes d'admission.
En principe c'est très bien, car la source de chaleur qu'est la culasse est séparée par un épais joint, ainsi transfèrera moins de chaleur par contact aux pipes d'admission qui doivent amener l'air le plus frais possible dans les cylindres.

MAIS !

l'EGR réchauffe par contact les pipes d'admission.

le liquide de refroidissement qui circule dans la culasse, ne circule pas dans les pipes d'admission.

L'air ambiant sous le capot re réchauffe rapidement ainsi le radiateur va chauffer les pipes d'admission par convection.

Résultat : en ciculation lente en ville, les pipes d'admission chauffent. (plus que d'origine)
Sur circuit la vitesse fait que les pipes restent froides (bien !). Quand les pipes d'admission sont chauffées, celles-ci mettent un temps bien plus long (avec joint) pour refroidir.

=> il faudrait apporter de l'air frais sur ces pipes d'admission. (pièce en aluminium) => mais je ne veux pas de trou dans le capot hein !

=> il faudrait supprimer le tube EGR afin que la chaleur d'échappement ne soit pas au contact de cette pièce non refroidie.

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par nighoki le Mar 10 Juin 2014 - 4:03

Très intéressant et merci pour la leçon!

Petite question pour revenir sur l'EGR...
N'est-il pas possible de la shunter tout simplement?
Ca résoudrait pas mal de problème et ça permettrait de faire rentrer du bon air dans le moteur?

Pour la réduction de poids donc + de vitesse apparemment ce n'est pas forcément vrai...
Je t'invite à regarder le megafactories Nissan GT-R...
Ça m'a surpris d'entendre le patron en charge du projet dire "Ceux qui pensent que réduire le poids d'un véhicule va leur faire gagner en performances sont des amateurs"  Shocked  Shocked  Shocked

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par valentin le Mar 10 Juin 2014 - 15:49

je pense que c'est mal interprété.


Ce qu'il veut dire, c'est que pour gagner en efficacité il faut parfois favoriser la mécanique efficace(bien que plus lourde) à une mécanique plus simple et plus légère ...

Parce que sinon tu rajoute 200 Kg à sa GTR et on verra si elle restera une tueuse de supercar ... Je ne pense pas.

Au contraire tu arrives à lui enlever 200 Kg (sans changer la répartition de masse) et là elle ne pourra être que plus efficace... mais dur à trouver les 200Kg à enlever ...

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Message par genre le Mar 10 Juin 2014 - 16:07

Le poids à toujours été l'ennemi pour les performances .
imaginez notre crz avec 900 kgs je n'ose imaginer .

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par kaskal le Mar 10 Juin 2014 - 17:12

Oups ! Je sens que si Sir Alex lit le post de genre, on va tout droit vers ça   

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Mer 11 Juin 2014 - 18:11

@nighoki a écrit:Petite question pour revenir sur l'EGR...
N'est-il pas possible de la shunter tout simplement?
Ca résoudrait pas mal de problème et ça permettrait de faire rentrer du bon air dans le moteur?

oui, mais juste le débrancher ça jette un code panne.
donc en premier j'ai coupé l'EGR logiciellement via le flashpro.
j'ai adapté la carto essence pour en tenir compte.

ensuite je l'ai juste débranché pendant une semaine pour test. RAS

ensuite j'ai retiré la vanne pour mettre un bouchon (plaque alu) Password JDM,
en prenant soin de conserver le joint.

l'étape suivante, (je n'y suis pas) c'est de retirer carrément le tuyau, car celui ci représente un pont thermique entre le catalytique et la culasse. (il apporte du 800°C là ou on souhaite rester froid... bof)

j'ai fabriqué de petites pièces en alu haute température à cet effet (il faudra aussi que je concerve les joints)
oui, je sais mes pièces sont moches, mais c'est un metal tres difficile à travailler, tres dur, ne conduis que tres peu la chaleur donc ne se laisse pas découper, et si on souhaite le ponçer ou le fraiser, il "bouche" les outils ou les "colmate" presque immédiatement...

photo :


le top du top serait de trouver des pipes d'admission sans EGR tout court ... une Honda City du PAKISTAN ???

voir numero 37 ici :


naturellement pièce introuvable car référence introuvable... j'offre un packet de chips + 1 bière + 1 nuit à l'hotel des LOLs à celui qui la trouve au fait !!!  "WANTED" Dead or alive : intake manifold L15 - NO EGR.

le principal problème vient des turbulences et du surpoids inutile de tous le fourbis (voir 14-15-16-17) et les cavités que cela implique qui perturbent la forme interne des pipes.

@nighoki a écrit:Pour la réduction de poids donc + de vitesse apparemment ce n'est pas forcément vrai...
Je t'invite à regarder le megafactories Nissan GT-R...
Ça m'a surpris d'entendre le patron en charge du projet dire "Ceux qui pensent que réduire le poids d'un véhicule va leur faire gagner en performances sont des amateurs"  Shocked  Shocked  Shocked

on est tous des amateurs ...

la réduction du poids et toujours bonne sur un véhicule peu puissant.

en revanche des que la puissance augmente les problèmes de motricité commencent à se faire sentir.

en ce qui concerne les traction c'est la catastrophe (une intégra cire les pneus à fond de 3e avec ses 240ch)

meme avec toute la masse du moteur sur les roues arrière la 911 moderne avec plus de 500ch ne peut absolument pas passer toute la puissance sur les roues arrière meme avec toute cette largeur de gomme.

en ce qui concerne la gtr, le couple énorme du biturbo et les 600+ ch ont du mal a passer sur les 4 roues.
la motricité deviendrait de pire en pire si on allège le véhicule.


un crz, est un crz, et tant qu'on a moins de 250 ch, l'allègement y a que ça de vrai.

lorsque tu enlève du poids non suspendu, ou bien sur l'avant (genre batterie + capot) le bénéfice est ressenti de manière immédiate au frein et en courbe. (moin non plus j'y croyais pas)

les améliorations d'allègement sont les seules qui sont "simples et efficaces"

toutes les autres améliorations sont des "oui mais"


POUR EN REVENIR AU THERMIQUE

- thermo swich : déclencher le ventilateur 10°C plus bas que l'origine.

- thermostat : ouvrir la vanne de circulation du liquide de refroidissement 10°C plus bas que l'origine.

post en travaux


Dernière édition par Alollini le Mer 2 Juil 2014 - 22:12, édité 1 fois

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Kowalski le Mer 11 Juin 2014 - 21:31

Je lis toujours tes posts .... même si je n'en comprend pas le quart  lol!

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par buntasan le Mer 11 Juin 2014 - 21:41

Super post  Wink  ! 

Qu'est ce que la suppression de l'egr t'as apporté en perf ou agrément moteur ?

buntasan

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Jeu 12 Juin 2014 - 7:46

Rien (et c'est prévisible)

Peut être que sur filet de gaz la watture est plus vigoureuse, ou bien à vide : montée en régime plus rapide.

Mais en charge cela ne devrait rien changer puisque la vanne était normalement fermée dans ce cas.

Ces travaux ont d'autres buts:
- enlever les polluants à l'admission : EGR et retour d'huile.
- éliminer les ponts thermiques.
- enlever des trucs lourds inutiles.

Pour vérifier il faut faire des mesures et cette satanée météo et climat se moquent de moi... Il fait 33°C ici BOWDEL!!
 lol! 

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anti- "heat soaking"

Message par Alollini le Mer 2 Juil 2014 - 22:09

Travaux en cours visant à rapprocher la température de l'air admis de la température ambiante, même à basse vitesse.

voici un tableau de mes résultats arrêtés au moment de ce post.

les températures sont positives, et j'ai soustrait la température ambiante.

comme CR-Z "stock" j'ai fait des mesures sur Marguerite, le CR-Z Sport de Nawan (merci)



2e ligne : papillon Spoon + HKS RSR + Spoon N-1
3e ligne : champignon HKS de 200mm + decata T1R + échapement AEM + déflecteur d'air façon MABOITE
4e ligne : pose de la grille Mugen (authentique) qui inclut une écope d'air élargie derrière le bouclier avant.
5e ligne : Cosmonautization du tube d'admission d'air à l'aide d'une couverture en fibres d'AEROGEL de la marque SPACELOFT-ALU de 10mm d'épaisseur. *voir post détaillé, plus tard

les temperatures ambiantes pour tous ces tests étaient comprises entre 23 et 27°C

chaque configuration a été testée sur un parcours similaire, 1h30 de conduite variée contenant des feux tricolores, de la ville, de l'autoroute, de la petite route, montée, descente et des voies planes à ronds points.

- conclusion évidente : le HKS RSR n'est pas si mauvais que ce que l'instinct pourrait suggérer.
-  la boite à air d'origine est bien.
-  nous avons réussi à faire mieux, les petites améliorations s'empilent.
- sachant qu'abaisser la température d'air admis de 10° permet de gagner environ 1% de puissance, rien que ce que nous voyons là donne accès à 0,5% de puissance supplémentaire.



Deuxième partie : Masse d'air.
La pression atmosphérique au niveau de la mer par météo normale est de 101325 Pascals.
Le capteur MAP mesure en KPA (1000 Pascals) la pression de l'air dans le plenum (collecteur d'admission)
Sans une turbine il est improbable de dépasser la pression atmosphérique.
Le débit d'air d'un moteur est énorme (pensez un peu "cylindrée X tours par minute")
Quand on dit qu'un moteur respire bien, en général cela passe par obtenir une pression approchante de la pression ambiante dans le plenum.
Mission accomplie par le filtre HKS qui permet à haut regime de conserver une pression plus élevée que la boite à air d'origine; vers 6000 tours.

sur la deuxième ligne j'ai mesuré la différence de flux de masse d'air donnée par le capteur MAF en grammes par seconde vers 6000 tours.

sur la dernière ligne j'ai mesuré la différence en terme de besoin en essence à pleine charge (WOT) vers 6000 tours.

Colonne 150mm:
avec papillon, HKS RSR, decata, il y a le potentiel pour 5% de puissance supplémentaire.

Colonne 200mm:
en ajoutant arbre à cames Bisimoto level2, joint, gros filtre, echapement AEM, plenum de GE8, et un peu de travail : il y a le potentiel pour 14% de puissance supplémentaire.

ce potentiel séduisant sur le papier n'est pour le moment pas transformé en réalité.


Ce qui représente une belle réussite, c'est que le "heat soaking" est considérablement réduit : à l'arrêt aux feux tricolores, dans les embouteillages ou autre situation de tres basse vitesse, ma température d'air admis grimpe bien plus lentement qu'avant travaux. la colonne 0kmh montre bien que apres un arrêt de 1mn, l'élévation de température persiste, bien sûr, mais j'ai gagné 20 degrés.

Je remercie également Toutemimi pour son aide lors de la cosmonautization.

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par kaskal le Jeu 3 Juil 2014 - 11:13

Je n'ai presque pas tout bien pompris mais il faut à tout prix que je fasse redescendre ma température...


Et bienvenue dans le club très fermé des KKK (Kilo Karmapétas Klan)...



Dernière édition par kaskal le Jeu 3 Juil 2014 - 12:06, édité 1 fois

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Jeu 3 Juil 2014 - 12:01

@kaskal a écrit:il faut à tout prix que je fasse redescendre ma température...[/center]

Moi aussi, parce que ça chauffe grave et si je ne prends pas mon temps, je vais finir par faire des bêtises...

comme promis :
un Thermo-swich : le truc qui décide de mettre en route le ventilateur devant le radiateur.

un Thermostat : le truc qui va garder fermée la circulation de liquide de refroidissement, s'ouvrir progressivement, et etre bien ouvert à une température donnée, pour accélérer la chauffe du moteur si il est froid, et puis bien le refroidir quand il est chaud.



sur la photo ce sont des pièces modifiées par Spoon afin de réguler la temperature du moteur 10°C plus bas que l'origine.

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par glaucoma le Jeu 3 Juil 2014 - 13:57

Alors ça se sont des petites pièces qui peuvent jouer beaucoup...

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par aLba le Dim 22 Mai 2016 - 21:14

Alex tu peux me dire si c'est complexe à remplacer le joint thermique ?

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Re: [Moteur Thermique] L15A, LEA, R18 gestion chaleur/énergie.

Message par Alollini le Jeu 26 Mai 2016 - 14:21

Le joint bisimoto, il fait démonter le plenum et les pipes d'admission, c'est donc plus long que de faire juste le plenum.

Il faut travailler aussi dans un environnement propre, ne pas faire entrer de poussières dans le moteur.

Je ne fais pas ma mécanique moi-même donc je peux difficilement juger de la difficulté...

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