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L'importance d'appauvrir

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L'importance d'appauvrir

Messagede Aviathor le Mercredi 15 Janvier 2020 18:18

Voici une vidéo qui illustre l'importance d'appauvrir correctement la richesse au sol et en vol. Le seul hic de cette video est la recommendation d'appauvrir à 50°F riche du pic EGT. Si vous exploitez le moteur en dessous de 65%, pas de problème. Mais si vous utilisez une puissance supérieure à 65%, mieux vaut viser 100°F riche du pic EGT.

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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Gilles131 le Mercredi 15 Janvier 2020 19:42

Toutefois, c’est riche (of peak, of course)
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Richard78 le Mercredi 15 Janvier 2020 21:07

Je pensais que l’on préconisait plutôt LOP (Lean of peak) actuellement, non ?
Du moins en croisière.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Matthias le Mercredi 15 Janvier 2020 21:14

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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Aviathor le Mercredi 15 Janvier 2020 21:27

Richard78 a écrit:Je pensais que l’on préconisait plutôt LOP (Lean of peak) actuellement, non ?
Du moins en croisière.


Fallait le dire... Mais pas au mécano. Car vu les préjugés qui règnent encore dans le milieu au sujet du LOP (tout comme sur le "on condition"), tu risques que tout problème moteur qui survienne soit attribué à ta gestion moteur.

Voici une des meilleures explications (vulgarisation) du LOP que j'ai jamais vu.



Mais le LOP sur un C152... pas sûr que ce soit possible sans que le moteur ne se détache de son bâti.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Richard78 le Mercredi 15 Janvier 2020 22:28

Merci pour les explications, très claires.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede gma le Jeudi 16 Janvier 2020 06:59

Méfiez-vous... 320 cu.inh c'est 5,24 l de cylindrée... Et s'il tourne à 160 cv, soit sa puissance max à 2700 tr/min, cela donne 29 cv /litre de cylindrée...
Un bon IO 550 (9 l de cylindrée) développe 310 cv à 360 cv, soit au plus 40 cv au litre de cylindrée...
Le vieux RR Merlin tournait à 46 cv au litre, le P&W 3800 à 45 cv/l...


Le moindre petit moteur de bagnole essence est actuellement à environ 100 cv / litre de cylindrée... Il est à injection, surveillance combustion par sonde lambda et capteur PMH, indice de dépollution "Z" (réaspiration gaz de carter, EGT, ECCS).
Le Rotax 912 est à 83 cv/litre de cylindrée, c'est juste 2 carbus à "pression constante", indice de dépollution "A", il est le plus économe de tous en spécifique...

Les "marchands" de "LOP" devraient faire un tour chez les motoristes de F1 ou on tire 1000 cv pour 7 litres et TBO de 1000 h... Le premier poids lourd de série du coin, celui que vous allez croiser sur la route tout à l'heure, tire 600 cv d'un 16 l en diesel injection directe, sa croisière est à 1400 tr pour un maxi à 2200 (63%), soit une capacité de 30 000 h à 23 cv/l de moyenne... Et bien sûr, pas de limite 12 ans/2000 h...

Donc comment vous dire que Lyco et conti sont hyper à la traine, que normalement, s'ils étaient juste au trait en 2020, il sortirait du TSIO 360 réducté et MOGAS environ 400 cv !
Et là, on pourrait effectivement commencer à parler d'optimisation de la combustion dans les chambres, de l'optimisation du passage des gaz dans les tubulures et autour des soupapes, d'un contrôle rigoureux des pressions et températures d'admission, du dosage précis du carburant.
Bref ! Si nous pouvions entendre de la part de gens sérieux des discours sérieux ce serait agréable à l'oreille. Image
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Delépine le Jeudi 16 Janvier 2020 09:28

Tout ceci est bel et bon, mais il nous plaît en aviation de voler à la façon d'il y a cent ans.
L'important n'est pas de gagner mais de participer (général Gamelin)

Pourquoi les vieux n'entendent-ils bien que de près alors qu'ils ne voient bien que de loin ?


http://ruthenium.eklablog.com/fictions- ... -c18130253
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Aviathor le Jeudi 16 Janvier 2020 10:45

Je ne voulais pas entrer dans le sujet du LOP parce que cela fait polémique à chaque fois, y-compris au sein des constructeurs, ainsi que pour quelques autres raisons;
  • C'est très technique. Il faut vraiment s'y intéresser et comprendre les détails de ce qui se passe dans les cylindres pendant le cycle de combustion.
  • La plupart des avions club ne sont pas capables d'opérer LOP d'une part par manque instrumentation adéquate (EGT/CHT sur chaque cylindre), et d'autre part parce que la répartition du mélange dans chacun des cylindres est souvent trop inégale pour permettre au moteur de tourner rond LOP.
  • Pour le faire correctement, il faut une bonne compréhension et de la rigueur.

Contrairement à ce que pensent beaucoup, le concept du LOP n'est pas nouveau. Il était largement utilisé sur les moteurs radials, par les compagnies aériennes dans les années 50. Il ne pouvait pas s'appliquer sur les moteurs à piston du style boxer que sont nos Lycomings et Continental en raison de la géométrie de ces moteurs. Dans les années 90 un ingénieur aéronautique nommé George Braly a créé la société GAMI (General Aviation Modifications) dont l'un des premiers produits fut GAMIjector, des injecteurs avec des orifices minutieusement calibrés, servant à équilibrer le mélange air/essence dans les différents cylindres. Ces injecteurs ont rendu possible le LOP sur des moteurs qui auparavant vibraient trop lorsque l'on dépassait le pic EGT en appauvrissant. L'une des réalisations de GAMI est un laboratoire de test moteur, dans lequel ils instrumentent des moteurs avec des tas de capteurs, y-compris des capteurs permettant de relever la pression interne des cylindres. A l'aide de ce laboratoire, ils ont collecté énormément de données sur ce qui se passe dans le moteur en fonction du régime, de la mixture, de la puissance etc. qui ont servies à écrire un nombre d'articles sur la gestion moteur, ainsi que de fournir des données à APS (Advanced Pilot Seminars), un cours animé par George Braly, John Deakin et Walter Atkinson. GAMI, TAT (Tornado Alley Turbo) et APS sont trois sociétés très proches auxquelles contribuent ces trois protagonistes qui sont aussi, pour deux d'entre eux, assez actifs sur Beechtalk.

Grâce aux GAMIjectors ainsi que l'avènement des instrumentations moteur numériques du genre J.P. Instruments, George, Walter, John et aussi Mike Busch, ont remis la gestion LOP au goût du jour dans la deuxième moitié des années 90.
Image

Nous avons tous appris à un moment donné, que dans nos moteurs, l'excès de carburant sert à refroidir le moteur par évaporation sur les surfaces des cylindres. Ce n'est pas tout à fait ça. L'excès de carburant sert quelque part à "retarder" l'allumage, ou plutôt retarder la combustion afin que la pression maximale de combustion (l'explosion) se manifeste plus tard dans le cycle de combustion (lorsque le piston est plus bas, et l'angle du vilebrequin est plus grand), générant une poussée sur le piston moins violente (un pic de pression plus bas) et plus longue.

Le même phénomène de ralentissement de la combustion se produit aussi, de manière plus accentuée, du côté pauvre du pic EGT.

Sur nos moteur, la mixture sert donc à compenser le fait que le point d'allumage est fixe. Avec un allumage fixe, le point de pression maximale (la hauteur du piston dans le cylindre au moment de "l'explosion", ou l'angle du vilebrequin) va dépendre du régime moteur, de la pression d'admission et de la mixture. Idéalement le pic de pression doit avoir lieu entre 16° et 18° après le point mort haut.

Qu'on le veuille ou nom, la recommendation constructeur d'appauvrir à 50°F ROP (best power) est la pire recommandation possible, car le point de pression maximale à lieu trop tôt dans le cycle et engendre les températures cylindre les plus élevées, et les plus fortes contraintes mécaniques sur coussinets, bielles et cylindres. Continental prétendent que l'on peut opérer leurs moteurs à 85% de puissance en continue à une mixture de 50°F ROP, ce qui engendre des CHT de 420°F ou plus, et le pic de pression dans le cylindre a lieu autour de 11° après le point mort. Je pense que si l'on demande aux opérateurs de Cirrus SR22 combien de cylindres ils ont dû changer à 500 h TSN en suivant les recommandations constructeurs, ou en utilisant la fonction "LEAN ASSIST" de l'Avidyne ou du G1000, on aurait des surprises. Lorsqu'un métal chauffe, il perd en résistance et se déforme plus facilement. La combinaison de fortes températures cylindre, et de grande pression interne est létale pour les cylindres qui deviennent ovales et perdent la compression. Les soupapes sont refroidies par le contact avec le siège de soupape, et plus les culasses sont chaudes, moins les soupapes sont refroidies.

Que l'on opère ROP ou LOP, on cherche à limiter le pic de pression interne des cylindres, on souhaite qu'il ait lieu au moment idéal, et on cherche à limiter les températures des culasses. Pour cela il faut être soit très riche (>100°F ROP), soit très pauvre (50°F-100°F LOP), et il faut surtout éviter la zone des 0°F-100°F ROP lorsque l'on sollicite fortement le moteur (>65%BHP)

Il y a un excellent article de John Deakin, écrit à l'époque pour sa colonne "Pelican's Perch" sur AvWeb, intitulé "Mixture Magic" qui décrit très bien le cycle de combustion d'un moteur à explosion, et l'effet des différents paramètres sur la combustion, en particulier le mélange air/essence, avec des données du labo GAMI à l'appui.
Dernière édition par Aviathor le Jeudi 16 Janvier 2020 11:44, édité 1 fois.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Gilles131 le Jeudi 16 Janvier 2020 11:20

Aviathor a écrit:Il y a un excellent article de John Deakin, écrit à l'époque pour sa colonne "Pelican's Perch" sur AvWeb, intitulé "Mixture Magic" qui décrit très bien le cycle de combustion d'un moteur à explosion, et l'effet des différents paramètres sur la combustion, en particulier le mélange air/essence.

Et même toute une série d'articles plus passionnants les uns que les autres sur le sujet.
Et la video de Martin Pauly est excellente et parfaitement claire.

Mais tout cela concerne la conduite des moteurs d'avion classiques, en aucun cas la comparaison avec des moteurs d'automobiles, de poids lourds ou de formule 1 (dont bien peu d'ailleurs ont été avionnés avec quelque succès).

J'ai expérimenté tout cela sur le moteur Tigre du Bücker, LOP est parfaitement possible, ou totalement impossible, selon la qualité et l'homogénéité du mélange admis. Avec le même carburateur (une réalité un injecteur Ellison), mes amis canadiens, avec un collecteur d'admission léger, de section rectangulaire sur lequel est directement posé le carbu, ne peuvent voler LOP en raison d'un fonctionnement moteur extrêmement irrégulier. Avec un collecteur d'admission plus lourd, mais de section circulaire et rallongé par une section supplémentaire après le carbu (qui donne le temps au carburant de se vaporiser et au mélange de s'homogénéiser), je vole en croisière LOP sans vibration et la consommation horaire chute de 28 à 23l/h avec un moteur qui chauffe moins et s'encrasse moins.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Aviathor le Jeudi 16 Janvier 2020 13:11

Gilles131 a écrit:je vole en croisière LOP sans vibration et la consommation horaire chute de 28 à 23l/h avec un moteur qui chauffe moins et s'encrasse moins.


Sur mon TSIO-550 de 310 CV

ROP 70% 28" 2400 RPM @19 gph
LOP 70% 30" 2400 RPM @16 gph

Economie de 3 gph, soit 11 l/h. Mais plus important, moins d'encrassement, et températures culasse inférieures (environ 330°F) en LOP. Les bougies sont d'une propreté étonnante.

Et il est très important d'appauvrir au sol, lorsque le moteur tourne avec des températures de combustion basses et que l'élimination du plomb est peu efficace.
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede PhM le Jeudi 16 Janvier 2020 13:34

@Aviathor Je n’ai pas compris ton allusion au Lean Assyst des Cirrus : J’ai volé LOP avec sans problème, bien qu’avec l’habitude j’étais capable d’appauvrir à l’oreille (confirmation ensuite par les t°).
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede gma le Jeudi 16 Janvier 2020 14:00

Aviathor a écrit:
Gilles131 a écrit:je vole en croisière LOP sans vibration et la consommation horaire chute de 28 à 23l/h avec un moteur qui chauffe moins et s'encrasse moins.


Sur mon TSIO-550 de 310 CV

ROP 70% 28" 2400 RPM @19 gph
LOP 70% 30" 2400 RPM @16 gph

Economie de 3 gph, soit 11 l/h. Mais plus important, moins d'encrassement, et températures culasse inférieures (environ 330°F) en LOP. Les bougies sont d'une propreté étonnante.

Et il est très important d'appauvrir au sol, lorsque le moteur tourne avec des températures de combustion basses et que l'élimination du plomb est peu efficace.


1) 28" ou 30" ça donne quoi sur la courbe des puissances ?
2) Du coup, par rapport à la puissance délivrée, quel gain sur la courbe de consommation spécifique ?
3) Ce gain gph est dû à la mixture ou à la baisse de MAP ?

Sans avoir fait le MIT, sans injecteur Gami...

Moteur Potez 6D30 (1948), 8,83 litres de cylindrée, de 305 à 360 cv... Mini 34 cv/l...
Moteur Potez 8D30 (1937), 11,7 litres, 520 cv à 2650 tr/min, soit 44 cv/l...

Effectivement, les ricains bossent bien, mais la base est pourrie (et ils le savent).
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede gma le Jeudi 16 Janvier 2020 14:59

Aviathor a écrit:... Qu'on le veuille ou nom, la recommendation constructeur d'appauvrir à 50°F ROP (best power) est la pire recommandation possible, car le point de pression maximale à lieu trop tôt dans le cycle et engendre les températures cylindre les plus élevées, et les plus fortes contraintes mécaniques sur coussinets, bielles et cylindres. Continental prétendent que l'on peut opérer leurs moteurs à 85% de puissance en continue à une mixture de 50°F ROP, ce qui engendre des CHT de 420°F ou plus, et le pic de pression dans le cylindre a lieu autour de 11° après le point mort. Je pense que si l'on demande aux opérateurs de Cirrus SR22 combien de cylindres ils ont dû changer à 500 h TSN en suivant les recommandations constructeurs, ou en utilisant la fonction "LEAN ASSIST" de l'Avidyne ou du G1000, on aurait des surprises. Lorsqu'un métal chauffe, il perd en résistance et se déforme plus facilement. La combinaison de fortes températures cylindre, et de grande pression interne est létale pour les cylindres qui deviennent ovales et perdent la compression. Les soupapes sont refroidies par le contact avec le siège de soupape, et plus les culasses sont chaudes, moins les soupapes sont refroidies...


Tu raisonnes comme ce vendeur d'accessoires dont le fond de commerce s'appuie sur les économies de court terme (la consommation de carburant) et une promesse de long terme, la moindre usure (sachant qu'au bout il y a une calendaire).
Le constructeur du moteur regarde un autre aspect, celui de la promesse faite sur le certificat de type pour un moteur dont on exploite son meilleur rendement (donc le plus près possible de 100%).

Et la vitesse de croisière économique de l'avion n'est pas pour la puissance de consommation spécifique minimale du moteur.

Il n'y a pas pires dommages pour un moteur alternatif que celui de ne pas rattraper ses jeux de fonctionnement. Et la recommandation du constructeur garantie ça pour tous les niveaux d'usure et de puissance. La dimension des paliers prévoit le reste, l'ailettage des cylindres aussi.
Ce rattrappage des jeux (qui évoluent entre neuf et fin de TBO) ne peut se faire que lorsque les températures sont stabilisées aux maximum des dilatation contenant/contenu (comprenez carter/vilebrequin et cylindres/pistons) et lorsque les efforts de compression sont aux maxi, ceux d'inertie au mini.

Sur un diésel, c'est moins problématique puisque le moteur est par définition un moteur à allumage par compression (paliers de vilebrequin toujours sollicités "du même côté").
Sur un 4 T à allumage commandé, le piston est en compression 1,5 tours sur 2, l'aspiration des gaz frais favorisant le cognement sur jeu.

Ceci explique d'ailleurs la longévité accrue des moteurs tournant à pleine charge et régime modéré par rapport à ceux tournant en sur régime et sous chargés.

Réduire votre MAP contraint mécaniquement votre moteur sur ses jeux (forces d'inertie) tandis qu'augmenter cette MAP le contraint sur une pression de palier pour laquelle il est conçu (surface, épaisseur film, pression d'huile).
Les hautes températures, si elles rapprochent du pont de fusion du métal (il y a de la marge), stabilisent à la cote supérieure les cylindres, mais aussi les pistons dont le coef de dilatation est supérieur... Rappelons toutefois que le jeu est fonctionnel, que l'étanchéité est assurée par des segments qui évoluent en diamètre et en forme (l'ovalisation du fût est un non souci pour lui). Si vous avez un souci d'étanchéité aux segments, c'est parce qu'ils sont cassés ou gommés... Sûrement pas parce que le cylindre serait ovale.

Dans la majorité des cas, la perte de compression vient des sièges de soupapes.

En ce qui concerne les têtes de cylindre (pas de culasse sur moteur d'avion mais cylindre borgne), le problème est plus souvent un "point chaud" qu'une température globale excessive. Quand c'est bien fait, la sonde est implantée là ou est suceptible de se produire le point chaud (croisement d'ailettes, zone retassure de fonderie, dégagement moindre matière).
Comme vous n'avez pas oublié que cette partie du moteur fut obtenue par moulage à plus de 900 °C (crowning), vous n'avez donc pas oublié que rien que pour sa fabrication, elle a subit bien plus de contraintes que ce que le moteur ne saura jamais lui offrir dans son cycle de fonctionnement de plus de 2000 h...
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Re: L'importance d'appauvrir

Messagede Aviathor le Jeudi 16 Janvier 2020 19:47

PhM a écrit:@Aviathor Je n’ai pas compris ton allusion au Lean Assyst des Cirrus : J’ai volé LOP avec sans problème, bien qu’avec l’habitude j’étais capable d’appauvrir à l’oreille (confirmation ensuite par les t°).


Il faudrait que tu me montres comment tu appauvris à l'oreille avec une hélice à pas fixe. Je ne dois pas avoir l'ouïe assez fine. Moi ce serait plutôt "by the seat of the pants"... On sent une légère décélération. Image

Laissons de côté le LOP pour un moment, pour nous focaliser sur le ROP. Car, dans mes souvenirs pour les premières génération de Cirrus, il n'y avait aucune description du LOP dans les manuels de vol, et le Lean Assyst ne savait faire que du ROP (c'est le cas sur mon avion). Quoi qu'il en soit, il y a plusieurs problèmes avec le Lean Assyst et l'utilisation qui en est faite:
  1. Il te fait passer beaucoup de temps dans la zone des 0°-100°F ROP pour trouver le pic EGT
  2. Il t'incite à choisir la pire mixture possible (75°F ROP - best power - dans le cas de Cirrus)
  3. Il apporte un réconfort au pilote qui naïvement pense qu'en suivant les recommendations constructeur, avec l'aide de Lean Assyst, il ne peut pas faire de mal à son moteur, même si les CHT sont excessives ainsi que les pressions internes des cylindres (ça va de pair avec le CHT).
Pour le ROP, on appauvrit jusqu'à trouver le premier cylindre à atteindre le pic EGT, et ensuite on enrichit jusqu'à ce que l'EGT de ce cylindre soit 75°F ROP.

Si l'on choisit de conduire le moteur en LOP avec le Lean Assyst, d'après le manuel, on le fait toujours depuis le côté riche, on appauvrit progressivement jusqu'à trouver le dernier cylindre à atteindre le pic. Ensuite on appauvrit jusqu'à ce que ce cylindre soit 50°F LOP. On passe encore plus de temps entre 0°F et 100°F pour identifier le pic du dernier cylindre. Si l'on part de 65% de puissance, lorsque l'on passe LOP, la puissance va diminuer rapidement (d'où la petite décélération ressentie), et en atteignant 50°F LOP, il ne restera probablement que 58-60% de puissance. Heureusement à 65% de puissance (la puissance maximale à laquelle Cirrus recommande le LOP), on ne peut pas faire beaucoup de mal au moteur

Idéalement, pour régler le moteur à 50°F LOP à 65%, je commencerais ROP à sélectionner 70% de puissance. Ensuite j'appauvrirais d'un coup sec à un FF (Fuel Flow) qui est bien LOP, puis j'enrichirais jusqu'à trouver le pic du premier cylindre, pour ensuite appauvrir jusqu'à ce que ce cylindre se retrouve à 50°F LOP. Comme ça, je n'aurais passé qu'une brève seconde dans la zone des 0°-100°F ROP.


Mon insistance sur la plage de 0°F-100°F ROP peut faire sourire, mais il y a vraiment une bonne raison de l'éviter que je vais illustrer avec une petite anecdote. Aux alentours de 2010, des ateliers d'entretien aux US, dont Savvy Aviation, ont remarqué qu'il y avait une sur-abondance de bougies Champion Iridium qui se retrouvaient avec des bouts d'isolation de l'électrode centrale cassés sur les moteurs équipant des SR22. Dans certains cas, cela avait provoqué du pré-allumage et des atterrissages d'urgence, voir en campagne. Ils se sont aussi rendu compte que les bougies affectées étaient d'une conception nouvelle, où la résistance, au lieu d'être scellée dans la masse tenait en place grâce à une vis dans le puit, derrière laquelle il y avait un ressort qui tenait en place la résistance en l'appuyant sur l'électrode centrale. Le problème a été remonté à Champion qui a attribué le problème à la conduite moteur LOP (c'est un réflexe; dès que l'on évoque le LOP, certains y attribuent tous les problèmes moteur qui surviennent).

Cette conclusion n'a pas été bien reçue dans certains cercles qui ont argumenté que les problèmes d'isolateurs cassés et fissurés sont généralement attribuables à de la détonation, même légère, et que LOP, la marge de détonation est bien plus grande qu'à 0-100°F ROP. Ils ont donc avancé qu'il était bien plus probable que si ce problème était attribuable au LOP, il était beaucoup plus probable que l'utilisation du Lean Assyst pour trouver le pic EGT, et le temps passé autour de 75°F (0°F-100°F) où l'on a la marge de détonation la plus faible, et que les moteurs aient effectivement subi de la détonation, non-pas 50°F LOP, mais entre 0°F et 100°F. Par la suite on s'est aussi rendu compte qu'il y avait d'autres problèmes avec cette conception de bougies (dont j'ai été victime), Champion a changé sa conception et moi j'ai changé de bougies.


Donc, PhM, le Lean Assyst ne t'empêche pas de trouver 50°F LOP. Il y a cependant d'autres manières de trouver 50°F LOP qui évitent à tes cylindres de passer du temps dans une plage de combustion qui pose problème.
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