Évoqué dans un autre sujet pas du tout consacré à la technique du moteur thermique. Donc je cite ici des remarques de Fbs pour répondre :
FbS a écrit:gma a écrit:Ces moteurs ont énormément de frottement et toutes les qualités de leur thermodynamique est consommée par ces frottements. Au final, moins de 50 cv au litre de cylindrée.
Pour les frottements, je vois pas pourquoi ils en auraient tant que ca, si ce n'est a cause huile trop visqueuse (SAE 40/50) qu'ils utilisent parce qu'ils ont des jeux trop importants, parce qu'il faut les avoir vu que la culasse refroidie par air passe de 0 a +250°...
Les frottements sont excessifs lorsque le dimensionnement des alésages, des paliers, des manetons est excessif, c'est le résultat d'une conception non optimisée ou obsolescente. Bien évidement, les dimensionnements dépendent de la métallurgie employée, des moyens de fabrication utilisés. Ce qui est exagéré aujourd'hui ne l'était peut-être pas il y a 50 ans. C'est précisément le calcul de puissance spécifique qui permet d'estimer si le moteur est bien dimensionné ou pas. Les jeux sont ceux nécessaires à chaud, donc minimums et sans soucis lorsque les moteurs sont utilisés à la bonne température. Du fait que les moteurs à refroidissement par air évoluent à des températures plus élevées, il faut effectivement choisir des huiles ayant un grade à chaud plus élevé.
FbS a écrit: ...Et les 30cv par litre de cylindrée, de toutes façons, c'est principalement une limite thermique : avec le refroidissement par air, si tu en demande plus au moteur, il fond....
Le rotax est refroidi par eau, et la, il n'y a quasiment plus de limite...Sur le moteur de ma caisse de tous les jours, bien gavé par un turbo, on est a 155cv/l...et il y a pire...(et l'huile, c'est de la 0W20, autant pour les frottements. Mais le moteur dépasse jamais les 100° donc les jeux peuvent etre minimums)
30 cv/L c'est surtout le résultat au vilebrequin de la puissance produite par la thermodynamique moins celle absorbée par les frottements internes.
En réalité, c'est le moteur refroidi par liquide qui est plus restrictif, sa première limite étant l'ébullition du liquide de refroidissement. De ce fait, on est contraint à des températures de culasse basses, même si on remonte le seuil d'ébullition avec des liquides plus dense et la pressurisation du circuit (130 °C de nos jours). L'intérêt du refroidissement liquide c'est son inertie, comprenez la possibilité d'une combustion haute température dans un temps très court (régime élevé). On peut donc travailler à des taux de compression plus importants (comprenez rapport volumétrique bas mais suralimentation efficace pour taux effectif haut). A défaut, le fait de limiter les températures de culasse impose une combustion "froide" sur moteur lent, avec de nombreux rejets en dioxydes (d'où la catalyse à l'échappement ensuite). Si vous avez un doute, constatez simplement que le moindre problème sur le circuit de refroidissement et c'est la culasse qui saute (joint, parois interne, sièges de soupape).
Le moteur a refroidissement par air permet d'évoluer à des températures de culasse plus élevées, et c'est tant mieux, mais il a lui aussi des limites, elles sont les bougies d'allumage et les soupapes d'échappement. Pour les bougies, il n'est guère possible de dépasser 300 °C sans risques de polarisation... L'avenir c'est l'allumage haute fréquence.
Si vous regardez bien les culasses d'un moteur refroidi à l'air, vous constaterez que l'ailettage est soigné aux abords des puits de bougie pour cette raison. Que le choix fiabilité par défaut c'est bien entendu le refroidissement par air, vous serrez le piston dans le cylindre bien avant une rupture culasse.
Pour les soupapes, celles pénalisantes sont celles d'échappement, surtout leur siège en acier qui est bien souvent fretté dans la culasse. C'est un très vieux sujet, dès 1935 on a envisagé de réduire le temps d'ouverture de ces soupapes en augmentant leur nombre (2 soupapes d'échappement sur RR Merlin), puis de supprimer tout simplement les soupapes en les remplaçant par autre chose (fourreaux louvoyants sur Napier Sabre, Chemises louvoyantes sur Bristol Herculès). Dans l'automobile aussi on en voulait plus, revisitez l'aventure des "sans soupapes" Panhard et Levassor. Notez d'ailleurs que dès 1913, il était déjà envisagé de faire une alimentation en carburant par le piston au lieu de par la culasse (Rotatif Clerget), que ces moteurs n'avaient pas de soupapes d'échappement. Voyez que nous n'avons rien inventé.
Ceci pour que vous vous souveniez que dès la conception du Lycoming "flat four" dans les années 30, le constructeur souhaitait une CHT haute (ce n'est pas une erreur) tout en sachant que bougies et soupapes étaient et seraient ses limites (déjà bien connues)... Qu'aujourd'hui, dès l'instant ou vous choisissez un moteur à soupapes, alors il est technologiquement limité en T° CHT, les plus basses étant celles des culasses refroidies liquide.
Hormis le circuit de refroidisssement (degré inférieur) ou les soupapes + bougies (degré supérieur), ce n'est pas le haut moteur qui contraint thermiquement mais le bas, notamment le carter guidant l'équipage mobile à travers des paliers fluides (coussinets + film d'huile), vient ensuite les cylindres.
FbS a écrit:gma a écrit:Oui ça fonctionne, mais il y a trop de ferraille et une thermodynamique pas suffisamment optimisée (couple maxi n'est pas au régime d'usage).
Il y a pas tant de ferraille que ca, puisque malgré tout, leur nombre de chevaux par kilo est tout a fait honorable... Même en comparant aux moteurs de caisses modernes. Quant au couple maxi, on s'en tape un peu. C'est le régime de rendement spécifique maxi auquel il faut s'interresser. Comme ces moteurs ont de toutes facons été concus pour entrainer une hélice a 2400 rpm (2700 max), et limités thermiquement a une certaine puissance, du moment qu'il la sort a ce régime, tout va bien.
On touche là l'effet d'échelle. Dans tous les domaines on y est confronté : En machine outils, pour usiner une pièce de 500 Kg la machine minimale pèsera entre 2500 et 4000 Kg. Pour usiner une pièce de 250 T, la machine minimale ne pèsera "que" 100 à 200 T. C'est plus facile de faire un moteur de 3000 cv pesant 1500 Kg que fabriquer un moteur de 100 cv pesant 50 Kg.
En 1935 le 4 cyl à plat était un gros risque en moins de 200 cu.inch puisque forcément plus lourd qu'un radial de même cylindrée. Le seul argument pour lui était sa surface frontale. L'aventure Rotec vous permet de constater aujourd'hui qu'avec des pièces taillées dans la masse, une disposition radiale, on est intrinsèquement plus performant.
C'est ça qui fait dire que dans la structure d'un flat four, pour la puissance développée, il y a trop de ferraille (trop de masse carter, trop de poids de vilebrequin, trop de masse d'arbre à cames).
Ensuite c'est une question de fiabilité, elle limite l'exploitation à la fois en régime et en pression d'admission. Les Lyco conti pourraient tourner plus vite mécaniquement s'ils recevaient un arbre d'équilibrage qui corrige les harmoniques de rang 2 (donc tournant à 2 fois le régime moteur). Mais l'hélice en prise directe ne permet pas ça. Sur la pression d'admission, tout le monde se souvient des STC Rajay (par exemple), permettant de "turbonormaliser" un IO 360... Ce n'était pas significatif car la thermodynamique d'un Lycoconti est déjà optimisée sur le réseau "air", juste des imperfections dans l'alimentation en carburant.
FbS a écrit:gma a écrit:Une bonne maitrise de cette technologie boxer se retrouve chez Subaru, tu peux voir qu'en 6 cylindres de 3 litres, ils obtiennent 245 cv/L, soit plus de 80 cv/L.
Le souci c'est que à 6600 tr/min il faut un réducteur et simplifier /alléger carter et cylindres.
A nouveau, c'est surtout un problème de refroidissement, et 80cv/l, je pouffe....Ma précédente caisse en atmo etait a 106ch/l (bon, pas a 6000 tours, mais a 8000...). Et oui, si tu pars sur un moteur refroidi par eau, et que t'as pas de limite thermique, forcement, c'est un petit moteur qui tournera vite, et donc réducteur. C'est déja le cas des ratox existants
Donc je maintiens que si tu applique la meme recette que conti et lyco au rotax, a savoir ajouter 2 cylindres identiques pour passer a 6, et que tu fais le vilbrequin qui va avec (pour une configuration boxer 6 au lieu de boxer 4), t'auras aussi 50% de puissance en plus en touchant pas a l'environnement cylindre (donc, meme régime, meme puissance, meme dissipation thermique, meme consommation spécifique peu ou prou.), et en plus t'auras moins de vibrations parce qu'un boxer 6 en fait beaucoup moins qu'un boxer 4. Comme sur les lycosaures d'ailleurs.
Tu dis tout et son contraire (que le refroidissement par eau t'as pas de limite et que c'est surtout un problème de refroidissement). Donc non ! Le problème c'est le refroidissement et celui liquide est celui qui contraint le plus. Si tu doutes, Souviens toi que les derniers moteurs d'avion très performants étaient à refroidissement par air, ce sont eux qui ont fini par remporter cette course à l'endurance à la fin des années 50.
Rotax sait cette histoire, il sait que sur un 6 cyl d'une gamme supérieure les pieuvres de durites souples ça va pas le faire...
Sur la disposition flat et mouvement "boxer", passer de 4 cylindres à 6 est aisé sur le papier. Dans l'atelier, le vilebrequin plus long est plus lourd et le carter plus long est plus souple. Et ça change déjà beaucoup de chose. Le refroidissement, ça va changer aussi (volume de liquide, d'huile, pertes de charge). Le réducteur aussi est à revoir...
Enfin, le constructeur n'est pas un philanthrope, il y a donc un marché derrière, ce ne sera pas celui de l'ULM.
Pour exemple, la démarche que tu évoques a été réalisée par Lycoming, c'est l'ajout de deux cylindres à l'O 290 puis à l'O 320, ce qui donna le O 435 puis le O 480, les travaux étant menés en parallèle (de 1946 à 1953)... Sauf qu'il ne valaient rien en l'état, il fallut revoir les équipages mobiles, remonter le régime et finalement adopter un réducteur pour que le vilebrequin ne se prenne pas les contraintes de l'hélice. Cela donna le GO 435 et le GO 480, 212 puis 260 cv à 3000 tr/min.
Le O 435 connu une carrière sur hélicoptère.
https://www.youtube.com/watch?v=wLosj5baTM4 Il y eu une version 480 suralimenté mais avec surpresseur mécanique et non turbocompresseur.