Diesel, taux de compression variable et rendement ?

[GSX-R]

Salut,


Quelle est la marge de rendement que l'on peut espérer des futurs turbo D à taux de compression variable ?

Est-ce que les taux actuels de l'ordre de 18-19 sont commandés essentiellement pour le bon démarrage à froid du moteur ?

Est-ce que les taux de compression actuels limitent la pression de suralimentation, ou pas du tout (la combustion succédant de toute façon consécutivement à l'injection) ?

a+

[size="1"][ 21.03.2005, 10:13: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

Question passionnante !
Je suppose que tu as lu le dossier
http://www.auto-innovations.com/site...volumevar.html
La page 4 concernant le diesel a été complétée il y a quelques jours. Il est dit, entre autres, que "(la possibilité) d'ajuster le taux de compression pendant le fonctionnement du moteur, surtout avec une turbosuralimentation à double étage telle que celle de la BMW 535d ou du nouveau Mercedes V6 "tri-turbo" partiellement dévoilé au dernier Salon de Genève , permettrait de fournir si nécessaire une puissance spécifique encore accrue grâce à une pression de suralimentation encore plus haute conjointement avec un démarrage aisé même par grand froid, et le cas échéant de présenter un meilleur rendement sous faible charge lorsque la pression de suralimentation est basse et que l'un des deux canaux d'admission de chaque cylindre est fermé ou partiellement fermé pour augmenter la turbulence giratoire (swirl), ce qui diminue d'autant plus le remplissage et par conséquent la pression Pc en fin de compression."

Pour répondre plus précisément à ta question, je dirais oui, la P sural est limitée – surtout avec une turbosuralimentation à deux étages – par le taux de compression afin de ne pas dépasser les 180 bars de Pz (pression de combustion) qui sont la limite actuelle pour la plupart des diesels récents. Descendre le RV (rapport volumétrique) beaucoup plus bas que les 16,5 : 1 du BMW 535d pourrait effectivement poser des difficultés de démarrage par grands froids.

D'un autre côté ça permettrait d'accroître la P sural et d'accroître encore la PME et donc le couple et la puissance. Le rendement thermique ne serait pas augmenté, au contraire, il serait diminué, en tous cas sous pleine charge. Il serait diminué aussi en charge partielle, à moins de pouvoir alors remonter le RV. Sous faible charge, particulièrement lorsque l'un des deux canaux d'admission par cylindre est fermé, on pourrait probablement le rehausser jusqu'à quelque chose comme 20 : 1, voire plus, et alors là le rendement thermique serait amélioré. Mais comme tu l'as vu, produire un moteur à RV variable n'est pas une mince affaire.

Autre chose, mais qui n'a rien à voir, l'injection se poursuit pendant la combustion: on injecte directement sur la flamme.

Cordialement

[Invité]

PS: Je ne sait pas exactement à partir de quel point est descendu le RV le rendement thermique serait diminué. Peut-être en dessous de 14:1 environ. Il faut tenir compte du fait que le rendement indiqué diminue mais que le rendement mécanique augmente lorsque la PME augmente (grâce à une Psural supérieure et un RV inférieur), les deux phénomènes pouvant se compenser l'un l'autre.

[GSX-R]

Salut François,

Mon abonnement s'est terminé depuis. Je n'avais pas connaissance de ce nouvel article passionnant. Mais je ne vais pas tarder à aller le lire.

Effectivement j'imagine que la maitrise de ce paramètre est réellement très excitante !

Quant au système le plus fiable et le plus prometteur d'entre tous, ceux qui influent simplement sur le RV ou la course (miller?) voir peut-être la cylindrée variable c'est effectivement un sacré défi qui doit poser bon nombres de soucis aux ingénieurs pour ne pas encore être produit en série.

A propos, quelles sont les pressions rencontrées en PMH quand on a un turbo qui souffle à 1 bar (par exemple) avec un RV de 18. A-t-on quelque chose d'approchant les 36 bars ? J'imagine biensûr que c'est moins. Si tu as des informations sur le détail de la perte.

Quelle est la pression d'autoinflammation du gazole quand il est pulvérisé avec les techniques usuelles de grande série ?

Question connexe : en supposant que l'on ait pas ce problème de démarrage à chaud, a combien pourrait-on justement descendre ce RV, ou plus précisemment la pression au PMH ?


Je me trompe ou les RV du genre 18 ou même 21 sur les anciens atmo même sont trop élevées. Car même si d'un point de vue théorique thermodynamique j'avais cru comprendre qu'un RV de 14-16 était, pratiquement, meilleur.

Je crois me souvenir avoir lu avec toi ou spyseb que les échanges thermiques à RV trop élevés faisaient chuter le rendement plus vite par cet effet qu'ils ne faisaient en interne monter.

A quelle pression de suralimentation pourrait correspondre cette pression de 180 de Pz ? Un moteur comme le Dci de chez Renault monte a quelle Pz ?

Je crois me souvenir que les moteurs essence de compét (en essence) montaient à 5-6 bars de pression, A quelle Pz cela correspondait-il ?

[size="1"][ 24.03.2005, 00:11: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

"A propos, quelles sont les pressions rencontrées en PMH quand on a un turbo qui souffle à 1 bar (par exemple) avec un RV de 18. A-t-on quelque chose d'approchant les 36 bars ? J'imagine biensûr que c'est moins. Si tu as des informations sur le détail de la perte."

Oops, tu es loin du compte ! On est autour des 100 bars en fin de compression (Pc) et les pressions de combustion (Pz) vont actuellement jusqu'à 180 bars !

Pour les moteurs essence, Pc est entre 10 et 15 bars et Pz autour des 60 bars.

L' autoinflammation du gazole ne dépend pas de la pression mais de la température en fin de compression (Tc). Il y a des diesel avec un RV de 8,5 :1 , mais il faut les préchauffer sérieusement avant le lancement où alors lancer d'abord leur turbocompresseur avec un petit moteur électrique puis avec un tube à flamme qui prend le relais (système Hyperbar). Comme on peut maintenant monter Pz à 180 bars, et bientôt à 200 bars, on peut rehausser le RV en conservant la même Psural.

En pratique le meilleur RV pour le rendement thermique dépend de la configuration de la chambre de combustion, de la charge et de bien d'autres paramètres.

Je n'ai pas de chiffre exact de Pz pour les DCi de Renault, mais ils doivent être entre 160 et 180 bars. Ca ne dépend pas exclusivement de Psural mais de Pc, du volume injecté par cycle, de l'avance à l'injection, etc.

Cordialement,

[GSX-R]

100 bars en fin de compression !
C'est l'augmentation de témpérature en arrivant dans le cylindre qui doit être à l'origine de cette valeur !
Tu connais le détail de cette augmentation (montée de temps dans les pies, après turbo, dans le cylindre) ?

Je m'étais effectivement fondé sur une estimation à froid.

Question suralimentation : A-t-on une idée de la quantité d'air réelle injectée par rapport à un air à température extérieur ? (perte de pression d'admission par frottement, inertie de la colonne de gaz, et élévation de température surout).


Spyseb dans le sujet sur la "régulation diesel" semblait dire que le taux de 15 était un bon compromis de taux pour le rendement et que les courbes de rendement à haut RV devenaient finalement assez asymptotiques.

Pour finir, des idées de Pz sur les moteurs suralimentés à 5-6 bars ?

[size="1"][ 25.03.2005, 07:47: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

"100 bars en fin de compression !
C'est l'augmentation de témpérature en arrivant dans le cylindre qui doit être à l'origine de cette valeur !
Tu connais le détail de cette augmentation (montée de temps dans les pies -???-, après turbo, dans le cylindre) ?"

Oui, c'est effectivement l'augmentation de température, mais surtout pendant et à cause de la compression. En plus, les parois du cylindre sont chaudes et elles cèdent de la chaleur à la charge. Toutes ces températures et pressions se calculent, mais il faut estimer la valeur moyenne de l'exposant polytropique de compression et le coefficient de remplissage.

Le premier est entre 1,32 et 1,4 et le second entre 0,8 et 1,1. On peut arriver à plus que 1 avec les tubulures d'admission accordées à résonance. Il faut aussi connaître la température en sortie d'intercooler. Ou alors on part de la pression et de la température atmosphérique, par exemple 1,03 bar et 288°K et on calcule la densité de l'air ambiant. Ensuite on calcule l'augmentation de température en sortie de compresseur et on estime la baisse de température dans l'intercooler. On y perd aussi un poil de pression.

Résultat, si tu as une pression de suralimentation de 2 bars (absolus), un coefficient de remplissage de 1 et un RV de 17 avec un exposant polytropique de 1.35, tu obtiens approximativement une Pc de
2 x 17 1.35 = 92 bars

Si la température d'admission (après l'intercooler) est de 363°K (90°C), la température en fin de compression (Tc) sera de l'ordre de 363 x 17 0.35 = 979° K (705°C).

Bon, il a une époque que je n'ai plus fait ce genre de calcul, mais je crois ne pas m'être trop planté.


"Question suralimentation : A-t-on une idée de la quantité d'air réelle injectée par rapport à un air à température extérieur ? (perte de pression d'admission par frottement, inertie de la colonne de gaz, et élévation de température surout)."

Oui, oui, bien sur, la masse d'air admise dans les cylindres se calcule et on ne peut injecter qu'un volume de carburant limité, en fonction de cette masse d'air admise sinon le moteur va fumer noir et sa charge thermique sera trop forte.


"Spyseb dans le sujet sur la "régulation diesel" semblait dire que le taux de 15 était un bon compromis de taux pour le rendement et que les courbes de rendement à haut RV devenaient finalement assez asymptotiques."

Oui, c'est ça, mais ça dépend d'un grand nombre de paramètres et du type de moteur. Je pense qu'en charge partielle on pourrait rehausser le RV d'un diesel aussi.

"Pour finir, des idées de Pz sur les moteurs suralimentés à 5-6 bars ?"

C'est les mêmes, on diminue le RV pour ne pas dépasser la Pz admissible par les structures du moteur. On perd alors en rendement thermique, mais on gagne en PME et donc en puissance spécifique.

PS: les exposant ne sortent pas. 1,35 et 0,35,c'est des exposants.

Cordialement,

[GSX-R]

Hum, moui j'avais l'air fin avec un exposant à 1..

Je vais devoir étudier cet aspect.

A propos, Est-ce que l'exposant polytropique serait fonction du régime ?
J'ai cru lire quelque chose allant dans ce sens ici : http://jcdperformance.free.fr/cliquetis.htm , paragraphe rapport volumétrique.

Au juste, Pz c'est bien une instantannée max ?
Quels sont les organes les plus sensibles à cette barrière haute ? Les segments ?

Bravo pour ton article RV variable que j'ai lu hier ! (à tous ceux qui ne connaissent pas les articles de François je les recommande chaudement aux passionnés. Personnellement je me régale)

Quelles sont les solutions qui te semblent les plus séduisantes ? A répondre grossièrement, j'aurais volontiers un faible pour le siamois.

[size="1"][ 28.03.2005, 17:14: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

"Je vais devoir étudier cet aspect."

Tu étudies la technique des moteurs dans quel but, si je ne suis pas trop curieux ?

http://jcdperformance.free.fr/cliquetis.htm , paragraphe rapport volumétrique.

Excellent site, je ne connaissais pas. Oui, l'exposant polytropique de compression monte avec le régime sur un diesel et aussi sur un moteur à essence en charge partielle. Au fait, j'ai écrit que les parois du cylindre cèdent de la chaleur à la charge, mais c'est faux en fin de compression où c'est alors l'inverse qui se passe.

"Au juste, Pz c'est bien une instantanée max ?
Quels sont les organes les plus sensibles à cette barrière haute ? Les segments ?"

Oui, c'est la pression maximum dans le cylindre. Théoriquement la combustion diesel se déroule (au moins en partie) à pression constante, mais en pratique le diagramme est arrondi et n'a pas de plat.

Les segments ? Il faut surtout que l'embiellage tienne et que le bloc soit assez solide, de même pour la ou les culasses. Il faut aussi refroidir les pistons mais là on a encore de la réserve parce qu'on peut si nécessaire prévoir des pistons composite avec tête en acier et refroidissement par circulation forcée.

"Bravo pour ton article RV variable que j'ai lu hier ! (à tous ceux qui ne connaissent pas les articles de François je les recommande chaudement aux passionnés. Personnellement je me régale)"

Merci !

"Quelles sont les solutions qui te semblent les plus séduisantes ? A répondre grossièrement, j'aurais volontiers un faible pour le siamois."

Oui, le Siamois d'Edouard Bonnefous est vachement intéressant parce qu'il permet une course d'expansion plus longue que celle de compression. Le but de l'article n'est pas de déterminer quelle est la meilleure solution, mais d'en exposer les principales sans prendre parti pour l'une ou l'autre. La solution la plus séduisante ? C'est difficile à dire, ça dépend de ce qu'on cherche, si on veut limiter les changements de l'architecture des moteurs au minimum où si l'on peut accepter une solution radicalement nouvelle mais plus efficace. Chaque système à ses avantages et ses inconvénients. L'expérimentation et la "sélection naturelle" feront leur choix, du moins espérons le ! Cela dit, je ne comprends pas bien le choix de MCE5 pour des segments dentés, qui sont très chargés, et le concept "Mayflower" me parait pas terrible parce que les frottements et les masses en mouvement alternatif sont trop augmentés. Quand au système Saab, je le vois mal entrer en production, c'est trop complexe, trop volumineux et trop lourd – à mon avis les systèmes du type Nissan et PSA ont plus de chances et finalement celui de FEV aussi.

Cordialement,

[GSX-R]

Salut,

Je m'intéresse à cela juste pour le plaisir de la découverte.

Cet exposant polytropique augmente le avec régime sur un diesel et un essence à charge partielle. Quant est-il à pleine charge en essence ?

A propos de taux de compression, le site de Philippe Boursin aborde aussi le sujet mais en essence atmo uniquement ou on peut voir quelques courbes issus d'un moteur expérimental :

http://pboursin.club.fr/pdgmote2.htm#perf

[Invité]

D'après un des bouquins de théorie moteur que j'ai sous la main, l'exposant polytropique de cmpression serait quasimment constant en fonction du régime dans un moteur essence à pleine charge. Il est expliqué... que c'est compliqué (!), mais je n'ai pas eu le temps de voir ça en détails...

J'ai regardé un peu ce qui est sur le site de Ph. Boursin. Intéressant mais c'est des études qui datent sérieusement.

[GSX-R]

Oui j'ai remarqué aussi que c'est plutôt ancien.
Sinon que penses-tu de la formule d'élasticité ? Je remarque que tu utilise volontiers la réserve de couple.

Je vais m'intéresser de plus près à ce coeff adiabatique. Il y a pas mal de thermo quand même qui traine sur le web...

Je me demande bien hormis les contraintes de pression d'injection ce qui fait plafonner les rendements en augmentant le RV, cette température (Tc?) trop élevée ? Ces gaz d'échappements sont décidemment trop chauds !

[size="1"][ 30.03.2005, 18:01: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

La formule d'élasticté du Prof Dr X ? Bof, j'avais lu ça mais je ne vois pas trop l'intérêt. Je préfère laisser les deux données indépendamment, à savoir la réserve de couple et la plage d'utilisation, cette dernière définie comme régime maxi divisé par le régime du couple maxi. Tu peux avoir un grosse réserve de couple mais une plage d'utilisation restreinte, ou alors l'inverse.

Fondre les deux ensemble par une formule complexe (sauf erreur c'est ça, si je me souviens, non ?) ne fait pas vraiment de sens, un peu comme calculer l'indice d'agressivité du chien en divisant la longueur de sa queue par le diamètre de ses pattes multiplié par le cube du prix de la cravate de son maître, le tout divisé par un coefficient fonction de la température moyenne à Auckland (NZ) en janvier.

Le plafonnement du rendement en fonction du RV ?
Il est tard ce soir, ça demande réflexion pour pondre qq chose de clair et précis à ce sujet !

A+