Admission : Colonne D'air

[christophe75]

Hi !

J'ai trouvé quelques informations interessantes sur un autre forum au sujet de l'admission.

Comme vous le savez, tout se calcule, tout est important afin de mettre au point un moteur suivant les caracteristiques qu'on veut lui donner.

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Colonne d’air – calcul du circuit d’admission.

A l'admission :

Lorsque la soupape se ferme, la colonne de gaz d'admission est brutalement freinée, donc une onde de pression se forme et remonte le long du conduit d'admission, se réfléchit en une onde de dépression (car arrive sur un milieu ouvert, au niveau du sommet du cornet), se propage jusqu'à la soupape, se réfléchit en une onde de dépression (car la soupape est fermée, donc le milieu aussi), remonte, puis se réfléchit en une onde de pression, puis revient en onde de pression jusqu'à la soupape. Alors le moment est idéal pour que la soupape s'ouvre.

Il est clair que le moment idéal ne peut être réalisé qu'à certains régimes. L'onde a fait 4 aller-retour, c'est ce qu'on appelle la fréquence fondamentale (ou harmonique 1). Si elle en fait 8, c'est l'harmonique2, etc. etc.
Mais avant tout, il faut connaître la vitesse des gaz. Elle est donnée par la formule physique suivante :

V=Sqr(g*R*T) avec :

V : vitesse de l'onde, Sqr : racine carrée, g constante égale à 1.355 pour les gaz d'admission, R : 289, constante des gaz parfaits et T : température des gaz en degrés Kelvin, soit 273+ température en degrés Celcius.

Attention, si la température augmente, la vitesse de l'onde aussi (ça peut arranger parfois). C'est à prendre en compte. Pour être tranquille, on prendra pour régime d'accord le mini que l'on veut, en fonction de l'arbre à cames, mais nous y reviendrons. Par contre, si l'augmentation de la température peut arranger pour les accords, elle représente aussi une perte de puissance (+20° donne des pertes de puissance de 2 à 3% en général), couplé à une augmentation des risques de cliquetis….
(ndlr : et attention à l'augmentation de la vitesse du front de flamme, nécessitant la diminution de l'avance totale)

Sur ce, on a notre température et notre vitesse.

L'onde, pendant ce temps fait 4 aller retour, soit 4 fois la longueur du conduit, donc le temps que met l'onde pour effectuer le trajet est donné par 4*L/V, avec L la longueur du conduit (1).
Or, ce temps (que l'on va noter t1 pour la suite du calcul) est le temps qu'il doit y avoir entre la fermeture de la soupape d'admission et l'ouverture pour le cycle suivant. Or, t1 est fonction du diagramme de l'arbre à cames (le temps de fermeture est plus long sur un "280°" que sur un "320°") et du régime.

Donc t1=(720-AO)/(360*N/60), avec AO angle d'ouverture de la soupape d'admission et N le régime moteur, ce qui après simplification donne t1=(720-AO)/6*N.
Or t1=4*L/V.
D'où l'égalité 4*L/V=(720-AO)/6*N
Donc N=(720-AO)*V/24*L
On a donc le régime de l'harmonique 1.
Pour l'harmonique 2, c'est N/2
Pour l'harmonique 3, c'est N/3
Etc.

( 1) : quand je dis conduit, c'est conduit jusqu'à l'air libre, donc conduit de culasse+pipe+carbu+cornet . Donc inutile de faire réaliser des pipes express pour un certain accord, modifier la longueur du cornet suffit ... et en plus, c'est moins cher.

Note : la variation de la température existe dans le conduit, mais elle est trop faible pour modifier sensiblement les régimes d'accord, quoique l'idéal soit une détente adiabatique (sans échange d'énergie avec l'extérieur), ce qui permettrai d'être plus exact, mais surtout permettrai de garder les gaz à la température la plus faible possible, pour un remplissage optimum (j'entends en masse bien sur).

Alors un exemple :

Longueur du conduit : 38cm=0.38m
Température :45°C=318°K(température sur le banc de puissance)
Arbre à cames : web 110, donc un AO de 284°
Donc v=sqr(1.355*289*318)=353m/s
N=(720-284)*353/(24*0.38)= 16876 rpm
H2= 8438 rpm
H3= 5625 rpm
En raccourcissant un poil tes cornets, tu peux même grappiller encore quelques chevaux, histoire de tomber sur ton 5800rpm de puissance maxi.

Quelques remarques pour en finir avec l'admission :

1) Pour un gain maxi, le cornet doit avoir un diamètre d'entrée très supérieur au conduit dans le carburateur, pour permettre à l'onde de mieux se réfléchir, car l'air sera plus proche de la pression atmosphérique au droit du cornet. Ceci en plus du gain aérodynamique que cela procure. On a pour le coup le beurre et l'argent du beurre, c'est assez rare pour être souligné.

2) Il faut se méfier des températures supposées et faire un relevé si possible dans le compartiment moteur. Ceci dit, les régimes ne peuvent varier de manière extraordinaire (aux environs de 1% pour une variation de 10°). Il faut donc prêter une attention particulière à la présence des tôles, joints,…aussi bien pour le refroidissement que pour les accords, donc la puissance.

3) La réflexion de l'onde augmente avec la pression de l'air, au-dessus du carburateur, on a donc tout intérêt à ne pas avoir le compartiment moteur trop dépressurisé par la turbine, donc des passages d'air suffisants, ceci en plus des problèmes de densité de l'air d'admission.. On remarque alors l'avantage des boites pour les cornets sur les pro stock US, température la plus basse possible, pression au plus près de la pression atmo,…que des avantages.

4) Inutile d'aller chercher les harmoniques au delà de 3, leur effet est très amoindri et leur effet est négligeable en général.

[wiggys92]

Yes, sympa cet article :thup:c'est ce que j'ai appris en cours il n'y a pas plus d'un mois

Il y a le meme genre de formules pour l'echappement mais cc'est plus complexe parce-que les gaz ne sont pas considerés incompressibles dans ce cas , il y a aussi des pertes de charge à ne pas négliger.

J'ai la flemme de recopier mon cours, je vais essayer de trouver un truc plus clair sur le Wouaib

[christophe75]

Yes, sympa cet article :thup:c'est ce que j'ai appris en cours il n'y a pas plus d'un mois

Alors, complète le sujet avec tes cours et connaissances Maxime !

Cela permet de mieux comprendre, et surtout de ne pas faire des manipulations au hazard basé sur des croyances

[kharn]

Tres interressant comme sujet, c'est vraiment du tres pointu !

Ce qui m'etonne d'ailleurs c'est pourquoi les conduits d'admission sont si longs sur le M20, il aurait été plus simple de les faire partir directement a l'horizontale, enfin bon.

[christophe75]

Sans vouloir compliquer le tout , après tout, ce n'est que de la physique, des Math, de la mécanique

Vous remarquerez dans certains conduits une hélice fixe pour créer un tourbillon d'air
(530D)

Je n'ai pas encore trouvé d'articles, et de sujets, ça viendra !

[wiggys92]

Alors, complète le sujet avec tes cours et connaissances Maxime ! cool.gif

Euh ouais, je vais essayer de faire ca Je garantis pas les resultats obtenus sur les voitures

Vous remarquerez dans certains conduits une hélice fixe pour créer un tourbillon d'air

Ca permet d'avoir un ecoulement d'air turbulent, et c'est meilleur qu'un ecoulement laminaire au niveau convection thermique avec les parois, remplissage des cylindres etc...

C'est pour quel genre de conduits que c'est comme ca sur la 530 d?

[christophe75]

C'est pour quel genre de conduits que c'est comme ca sur la 530 d?

Exact !
J'ai remarqué cette hélice également sur le circuit d'air de l'Alfa 155 2.5Td

[Stephane39]

Attention, si la température augmente, la vitesse de l'onde aussi (ça peut arranger parfois).

C'est pour cela qu'en course (surtout les anciennes) les tubulures d'échappement sont entourés de bandelettes, ainsi la chaleur du tube favorise l'écoulement des gaz d'échappement ceux ci étant déjà très chaud.
Beaucoup croient que c'est pour améliorer la température du compartiment moteur, ça aide, mais ce n'est pas la fonction première.

Article interressant, même si je n'ai pas tout lu, le passage avec les formules étant très ............. interressant

Ca permet d'avoir un ecoulement d'air turbulent, et c'est meilleur qu'un ecoulement laminaire au niveau convection thermique avec les parois, remplissage des cylindres etc...

Est ce que l'on peut résumé en disant que les gaz sont ralentis pour avoir moins d'aller-retour d'onde ???

@+

[zob-zob]

Ca permet d'avoir un ecoulement d'air turbulent, et c'est meilleur qu'un ecoulement laminaire au niveau convection thermique avec les parois, remplissage des cylindres etc...

Lut,
La turbulence sert beaucoup, aussi, à parfaire l' homogénéisation(ouf !) du mélange gazeux .

Ci@o,
Nanard.

[wiggys92]

Ca permet d'avoir un ecoulement d'air turbulent, et c'est meilleur qu'un ecoulement laminaire au niveau convection thermique avec les parois, remplissage des cylindres etc...

Lut,
La turbulence sert beaucoup, aussi, à parfaire l' homogénéisation(ouf !) du mélange gazeux .

Ci@o,
Nanard.

Oui aussi Mais là sur leurs Mazout ca n'aspire que de l'air