Sortie d'échappement vers l'avant : Pourquoi ?

[MYR]

Bonjour, bonsoir !
Pourriez vous m'expliquer pourquoi les sorties d'échappement des moteurs refroidis par air sont placés la plupart du temps à l'avant des moteurs dans le sens du déplacement ?
Quels seraient les problèmes éventuels si le pot était placé à l'arrière et l'admission à l'avant ?
Il semble étrange que l'on place le pot vers l'avant, qu'on l'oblige à faire un coude en direction de l'arrière alors qu'il aurait été plus simple de le placer la lumière d'échappement ou la soupape d'échappement vers l'arrière. Dans ce cas, on aurait pu faire un pot sans coude, moins tarabiscoté, voire même presque droit !
Cette question s'applique surtout aux motos et aux ULM à hélice tractive.
Bien évidemment, j'ai une idée très précise, mais je n'ai pas la certitude absolue que mon hypothèse soit la bonne.
D'ailleurs, il y a peut-être d'autres raisons mis à part celle que je crois connaitre.
Merci de me donner de la doc là dessus si vous en connaissez.

[MYR]

zut zut zut !
Voila un sujet qui n'a pas l'air de passionner !

[Leon Robin]

Peut-être que personne ne sait que répondre, tout simplement.

[Bob]

Pour ma part, je me suis demandé quels moteurs correspondaient à cette constatation et je n'ai pas trouvé d'exemple.

Je suis preneur des types de moteurs correspondants...

[MYR]

Peut-être que personne ne sait que répondre, tout simplement.

Pour ma part, je me suis demandé quels moteurs correspondaient à cette constatation et je n'ai pas trouvé d'exemple.
Je suis preneur des types de moteurs correspondants...

Pour Léon Robin :
Si ! Il y a des gens qui savent ! mais ils ont très discrets et peu bavards !
Quelqu'un m'a répondu par ailleurs, mais de façon tellement laconique que ce n'est pas suffisant ...
Pour Bob :
Ben justement : il n'y a pas de "moteur correspondant" (du moins je ne crois pas que ces moteurs avec échappement vers l'arrière existent encore, car peut-être ont-ils tous cassé ?).
Il me semble en effet que les moteurs de moto BMW motorisés ont connu beaucoup de problèmes. Dans cette hypothèse, leurs propriétaires n'ont peut être pas compris pourquoi exactement les problèmes sont survenus...

En effet : le mouvement de ces moteurs de moto sortant par l'arrière (coté opposé à l'échappement), les personnes qui les ont avionnés ont très probablement et de façon naturelle inversé vers l'avant ces  moteurs. En effet dans les ULM tractifs, il faut que le pouvement de sortie du moteur soit directement derrière l'hélice : il en résulte que l'admission se trouve vers l'avant et la sortie d'échappement vers l'arrière.

Ceux qui savent que cette inversion est néfaste ont imaginé des solutions (c'est la preuve qu'ils savent ...) :
- Certains ont inversé l'admission et l'échappement en installant un arbre à cames inversé (ainsi la soupape d'admission devient une soupape d'échappement et inversement).
- D'autres envisagent de laisser le moteur dans son sens traditionnel (pot vers l'avant) mais sont en train d'imaginer l'installation d'un arbre qui irait vers l'hélice à partir du réducteur (lequel réducteur est donc naturellement à l'arrière).

Selon moi, certains ont eu de la chance : l'utilisation de ces moteurs n'a pas posé de problème car ils ont été utilisés sur des pendulaires (par conséquent sur des appareils propulsifs), donc en conservant "par hasard" le moteur dans le bon sens (pot vers l'avant).
A part ces gens qui savent, à part ces chanceux, certaines personnes de ma connaissance projettent de faire ce qui pourrait être une connerie. En effet, elles veulent installer dans leurs ULM tractifs un moteur merveilleux qui est relativement récent : le 1170 cc de la BMW 1200 GS.

[andre44]

Bonjour
Pourriez vous m'expliquer pourquoi les pots d'échappement des moteurs refroidis par air sont placés à l'avant du moteur dans le sens du déplacement ?
Quels seraient les problèmes éventuels si le pot était placé à l'arrière et l'admission à l'avant ?

Je ne saisi pas le sens de la question ni sur quel moteur ?

Sur un 4 cylindres flat les sorties échappement sont en avant pour un serie de cylindre et en arrierre pour l'autre serie ..
la plupart des avions qui ont un pot il est logé proche de la sortie d'air sous le capot afin qu'il soit ventillé, est aussi c'est la seule place disponible sous le capot . Certain moteur on des tuyaux (pipe tune)  donc calculé pour avoir une certaine longueur est etre éfficace .

Maintenant si tu parle des sorties sous le capot, le sifflet coupé par en avant (cessna 172) c'est autre chose..

André

[MYR]

Je ne saisi pas le sens de la question ni sur quel moteur ?

Je parle de tous les moteurs refroidis par air, en général.
Pour faciliter l'étude de cas, on va prendre l'exemple des moteurs de motos. Par exemple les motos 2T ou 4T et plus particulièrement (puisque c'est le cas qui m'intéresse le plus) le cas de la moto BMW 1200 GS (dernier flat twin de 1170 cc).
On voit bien que sur ces motos le pot d'échappement sort par l'avant du cylindre (coté roue avant), et que l'admission de carburant se fait par l'arrière.

La raison de la position du pot est bien sûr une raison de refroidissement. Le coté le plus chaud du cylindre est davantage refroidi, en raison du vent relatif.
Je ne sais pas comment se comporte l'arrière du cylindre coté admission du point de vue thermique, car :
Il est caché du vent relatif, mais en revanche il est davantage éloigné de la soupape d'échappement.
La conjonction de ces deux facteurs fait que peut-être les températures avant et arrière du cylindre s'équivalent ? Je n'en sais rien : je souhaiterais avoir des arguments précis, motivés, "technico-scientifiques".
Des publications existent puisque j'avais lu un article dans un quotidien papier (il y  fort longtemps avant l'invention d'Internet) mais le sujet m'avait pas intéressé. Il y était question, je crois, de "l'ovalisation"  des "cylindres-pistons" et des contraintes sur le métal.
En tout cas, les choses ont l'air de bien se passer sur les motos qui sont naturellement et très probablement volontairement dans la configuration "pot vers l'avant".
Quant aux autres moteurs qui eux sont refroidis par eau : Le problème ne se pose pas puisque le rôle de l'air sur les cylindres est bien moins important.

Maintenant, si on prend ce même moteur de moto BMW, et si on l'avionne, cela va donner par exemple ceci :

Bien qu'on ne voit pas pas le pot sur cette photo, on devine très bien que la position de l'échappement est "vers l'arrière", du coté opposé à la pipe d'admission.
Grâce à la présence du réducteur et de sa platine, on imagine bien de quel coté est l'hélice. Je précise qu'il s'agit de l'hypothèse d'une hélice tractive, c'est à dire qui envoie du vent sur le moteur. Ce vent va frapper le coté du cylindre où se trouve l'admission, c'est à dire la partie la plus "froide" du cylindre. Dans cette configuration d'hélice tractive, la sortie d'échappement se trouve cachée du vent relatif. Par conséquent : cette partie "chaude" du moteur sera encore plus chaude que dans la configuration normale "moto" ou que dans la configuration hélice propulsive des ULM pendulaires.

Selon moi, cette configuration "à l'envers" n'est pas bonne, du moins en théorie. J'aimerais avoir l'avis du maximum de lecteurs là dessus.
Je dis bien "en théorie", car dans la pratique, je ne sais pas ce qu'il se passerait.
Il semblerait que les anciens moteurs BMW de l'époque aient souvent cassé ce qui expliquerait pourquoi ce moteur a été supplanté par d'autres. Malheureusement, je n'ai pas de retours d'expérience concrets. Si vous en avez, merci de me le dire, et me renvoyer vers les pages Internet qui en parlent.
Il est fort probable, selon moi, que les problèmes (si ils existent réellement) viennent de ce que qualifierais : "refroidissement dissymétrique du cylindre".
Je souhaiterais savoir si cette éventuelle différence de température entre l'avant et l'arrière existe réellement, si elle est négligeable ou pas, si elle est suffisante pour créer des contraintes thermiques et de résistance des matériaux. Dans les cas extrêmes : ce trop grand écart de températures entre l'avant et l'arrière pourrait peut-être provoquer des fêlures du cylindre, surtout en atmosphère froide, à vitesse élevée.

Ce moteur BMW ayant des caractéristiques très intéressantes pour les ULM (100cv, régulateur altimétrique de richesse d'origine, fiabilité reconnue, consommation réduite, etc ...) il va certainement tenter de plus en plus d'ULMistes. J'en connais. Ils sont tentés, car ils se basent sur le succès de ce moteur sur bon nombre d'ULM pendulaires (là où ce moteur est placé dans le bon sens, pot vers l'avant). Par conséquent, il faudrait appréhender la question que je soulève pour savoir si c'est un vrai problème ou un faux problème.

La moindre des choses à faire, serait peut-être (?) de mettre une cloison au niveau de l'arrivée d'air du capot moteur de façon à éviter que le vent de l'hélice ne frappe directement l'avant du cylindre. Avec cette cloison un peu décalée par rapport à l'ouïe avant, l'air rentrerait quand même en même quantité dans le compartiment moteur. Les turbulences créeraient une température globale à peu près équivalente partout. Cet air frais viendrait se diluer dans l'air chaud du compartiment moteur sans frapper le cylindre. Ce serait peut-être mieux ?  Mais là aussi j'ignore totalement comment est-ce les ingénieurs qui ont conçu ces moteurs "à air" ont prévu le refroidissement ? : voulaient-ils forcer les filets d'air à frapper dessus directement ? ou est ce que l'air ambiant suffit au refroidissement ?

[denis r-e]

OK, je commence à comprendre ton problème.

Je n'ai pas la réponse précise et chiffrée à ta question mais j'ai peut être un élément de réflexion.

Sur un avion le moteur est sous un capot et il est "entouré" par des baffles.
Ces baffles ont pour but de canaliser l'air à peu près uniformémént autour des cylindres.
Si tu regardes bien, les baffles avant "cachent" énormément les 2 cylindres avant.
Le refroidissement y est donc moins "anarchique" que sur un moteur de moto ou sur un moteur d'ULM qui tourne en plein air et la température des cylindres avant n'est pas si différente des cylindres arrières (OK, anarchique n'est pas le bon terme...).

Je n'hésiterai pas à dire que les pots d'échappement à l'avant d'un moteur de moto participent à éviter un gradient de tempé trop fort entre l'avant et l'arrière. Mais je ne saurai pas le démontrer ...

My 2 cents.

[MYR]

Sur un avion le moteur est sous un capot et il est "entouré" par des baffles.
Ces baffles ont pour but de canaliser l'air à peu près uniformémént autour des cylindres.
Si tu regardes bien, les baffles avant "cachent" énormément les 2 cylindres avant.

Merci pour cette confirmation (en attendant d'autres confirmations d'autres intervenants). Pourrais-tu préciser "Baffles" par un exemple de schéma ou de photo (ou un lien vers un site internet). Mes recherches n'ont rien donné.

[toms]

Salut MYR,

je viens de découvrir ton post, que j'ai lu avec intérêt.
Je suis en train de construire (qu'est ce que je fous devant l'ordi au lieu d'être dans l'atellier) un réplique de Nieuport sur laquelle je voudrais monter un moteur BMW sortit du cadre D'une R100 RS de 1981.
Quand j'ai cherché des billes (sur internet et auprès des bricolos) les avis étaient unanimes en ce qui concerne les problèmes de reffroisissement de ces moteurs avionnés en tractif.
Un gars en Angleterre semblait avoir trouvé la solution:
http://www.ultralightnews.com/engineinfo/bmwconversion.htm
C'est Steve Winder dont l'adresse figure sur la page citée ci dessus. J'ai donc fait usiner un nouvel arbre à cames par un génie dans ce domaine, M. Augereau:
http://pagesperso-orange.fr/arbreacamestechniprofil/
Satisfaction garantie, le moteur a déjà tourné sans problèmes.
J'ai aussi changé l'allumage, le démareur, les caches culbuteurs, pour gagner du poids.
Tous ça plus l'usinage des pièces qui permettent de monter un réducteur Rotax C comme Steve l'a fait.
Petit détail lorsque je dis "JE" en fait, le gros du boulot a été fait par un copain qui maîtrise bien mieux que moi (il parle à l'oreille des  moteurs).

Voilà pour mes choix.
Maintenant, si tu veux des PREUVES, et CONVAINCRE:
Personellement, je n'aime pas les preuves, je préfère les trucs qui marchent. Et pour tout dire je ne sais pas du tout si ma solution va vraiment marcher. Je te dirais ça dans quelques mois (années?)
J'ai arrêté de convaincre depuis longtemps. C'est bien trop chiant. Ou tes amis te suivent, ou ils font autre chose, ça n'empêche pas qu'ils soient toujours des amis!
Bon, je retourne me taper sur les doigts!

Laurent THOMAS.

[dob]

Je crois savoir que la  thermique est une science d'application difficile

-Simulation théorique par calcul des éléments finis (la puissance des ordinateurs a augmenté et les résultats deviennent précis)
-Suivi sur banc par caméras thermiques et des floppées de capteurs
-Observation des phénomènes dynamiques: montée en température et vice versa, évolution du gradient, points chauds, flux d'air laminaire ou turbulents etc...

Ce qui veut dire beaucoup d'essais, de moyens techniques et de joursXhomme, pour essayer, modifier puis enfin tester en conditions réelles (en vol)

Un vrai challenge au niveau artisanal !

[denis r-e]

..........Pourrais-tu préciser "Baffles" par un exemple de schéma ou de photo (ou un lien vers un site internet). Mes recherches n'ont rien donné.

Ici tu vois l'avant d'un DR220 (hélice démontée). Le baffle avant c'est la plaque alu qui protège presque toute la surface des cylindres avant. Seuls dépassent le haut de ces cylindres.




Démontage de ce baffle avant :



Tu as aussi des baffles sur les côtés et entre les cylindres.
Le but de ces "plaques" c'est de canaliser uniformément l'air autour des cylindres.

Ca te va ? Pigé le principe ?

[MYR]

(...) un réplique de Nieuport sur laquelle je voudrais monter un moteur BMW sortit du cadre D'une R100 RS de 1981.

Bonne idée. J'ai d'ailleurs vu ton film sur Utubes ou Dailymotion ...
Je serais davantage intéressé dans quelques temps (à moyen, long terme ...) par le dernier BMW 1170 GS.
Problème : Avec ce moteur, on ne peut pas faire comme toi et les autres car les soupapes d'échappement et d'admission sont de tailles différentes.
Faut donc trouver une autre solution. Celle d'un déflecteur ou "Baffle" serait peut-être la plus simple ?

Quand j'ai cherché des billes (sur internet et auprès des bricolos) les avis étaient unanimes en ce qui concerne les problèmes de reffroisissement de ces moteurs avionnés en tractif.

Ce sont précisément ces avis unanimes que je recherche ... désespérément !

Maintenant, si tu veux des PREUVES, et CONVAINCRE:
Personellement, je n'aime pas les preuves, je préfère les trucs qui marchent. Et pour tout dire je ne sais pas du tout si ma solution va vraiment marcher. Je te dirais ça dans quelques mois (années?)
J'ai arrêté de convaincre depuis longtemps. C'est bien trop chiant.

Ben oui, j'aime bien les arguments irréfutables ... Une partie de ces arguments serait : "Voila il y a eu pas mal de moteur BM (ou autres) cassés : Voila un (ou 2 ou 3) exemple(s). Il leur est arrivé ceci et cela." Photo éventuellement à l'appui.

[toms]

Bon, je suis bloqué par manque d'outillage, donc je reviens.
Le regrétté Pierre Yout, avec qui j'avais discutté après avoir éxposé mon boulot lors du colloque des passionnés de l'Aviation,
me disait que l'inversion admission/échappement n'était pas nécessaire, le "baffling" (cloisonnage en Français) doit pouvoir régler le problème.
Je crois que les gens qui construisent des racers sont des maîtres en la matière.

[jiji66]

.........Je suis en train de construire (qu'est ce que je fous devant l'ordi au lieu d'être dans l'atellier) un réplique de Nieuport sur laquelle je voudrais monter un moteur BMW sortit du cadre D'une R100 RS de 1981.
Quand j'ai cherché des billes (sur internet et auprès des bricolos) les avis étaient unanimes en ce qui concerne les problèmes de reffroisissement de ces moteurs avionnés en tractif.
Un gars en Angleterre semblait avoir trouvé la solution:
http://www.ultralightnews.com/engineinfo/bmwconversion.htm
C'est Steve Winder dont l'adresse figure sur la page citée ci dessus. J'ai donc fait usiner un nouvel arbre à cames par un génie dans ce domaine, M. Augereau:
http://pagesperso-orange.fr/arbreacamestechniprofil/
Satisfaction garantie, le moteur a déjà tourné sans problèmes.
J'ai aussi changé l'allumage, le démareur, les caches culbuteurs, pour gagner du poids.
Tous ça plus l'usinage des pièces qui permettent de monter un réducteur Rotax C comme Steve l'a fait.
Petit détail lorsque je dis "JE" en fait, le gros du boulot a été fait par un copain qui maîtrise bien mieux que moi (il parle à l'oreille des  moteurs).
...................

Laurent THOMAS.

C'est très sympathique tout ça
Qu'est ce que ça donne au niveau du poids en ordre de marche ?