Boost pressure, grade et autres octanes

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Nynjazen
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Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Nynjazen »

Peu doué en méca (comme ça c'est dit) mais très à l'écoute, je pense trouver ici un ou des pédagogues spécialistes moteurs pour m'expliquer une bonne fois pour toute pour comprendre mon 912 ULSFR:

1/ Ce qu'est la pression à l'admission (Boost Pressure) et en quoi elle peut modifier ou améliorer les performances (vitesse ?)
2/ Le grade du carburant chez les britanniques
3/ L'indice d'octane de 87 à 130 voire 150 Pourquoi ?
4/ Le pourquoi du comment de la combinaison de "plus de Boost avec un Octane toujours plus élevé" pour augmenter les performances d'une machine. J'ai vu ça de façon confuse en consultant des Pilot's notes britanniques et autres Flight Handbooks américains de moteurs pour hélices sans rian piger...
Merci par avance...
Nynjazen
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JETHRO
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par JETHRO »

Nynjazen a écrit :Peu doué en méca (comme ça c'est dit) mais très à l'écoute, je pense trouver ici un ou des pédagogues spécialistes moteurs pour m'expliquer une bonne fois pour toute pour comprendre mon 912 ULSFR:

1/ Ce qu'est la pression à l'admission (Boost Pressure) et en quoi elle peut modifier ou améliorer les performances (vitesse ?)
Bonsoir NynjaZen,

Je ne suis pas non plus un expert en mécanique, ni moto, ni auto, ni aéro. Je vais cependant essayer de te communiquer quelques "tuyaux" pour t'aider dans tes questionnements, sur les points que j'ai à peu près compris, à force de chercher, de lire, et d'écouter ici et là.

En ce qui concerne la pression à l'admission, il te faut bien distinguer :

1 - D'une part, la Pression d'Admission, ou P.A. (que les anglo-saxons appellent "Manifold Pressure" ou MAP), qui est la pression régnant dans la tubulure (les tubulures en ce qui concerne les 912) d'admission : cette pression est déterminée par l'aspiration crée par le moteur en fonctionnement, selon la position du papillon des gaz, par rapport à la pression atmosphérique ambiante.
Cette pression dépend donc :
  • De la position de ce papillon des gaz, pour beaucoup,
  • De la pression atmosphérique du lieu, pour un peu.
De ce fait, en atmosphère standard, et à pleine ouverture du papillon des gaz, soit "pleins gaz" (Full Throttle, en anglais, ou encore Wide Opened Throttle = WOT), la pression d'admission MAXIMUM ne peut être supérieure à 29,92 pouces de mercure, soit 760 mm de mercure, soit encore 1013,25 hPa. En fait, cette pression est un peu inférieure à cause des pertes de charges régnant dans la (ou les) dite(s) tubulure(s).

nota : tu voudras bien m'excuser de parler en "pouces de mercure", qui est une mesure à l'américaine, mais c'est comme ça que j'ai appris et c'est resté une bonne vieille habitude ! :oops:

Dans les mêmes conditions, mais gaz complètement fermés, c'est à dire au ralenti maximum ("Idle position" des anglais), la PA est de l'ordre de 13 à 14 pouces.
  • Par exemple, j'ai relevé sur mon 912 ULS, le 18 octobre 2011, pour une pression atmosphérique de 1016,5 hPa (30,01 pouces) :
  • PA plein ralenti à environ 1800 rpm : entre 13,6 et 13,3 pouces (période de chauffe moteur),
  • PA pleins gaz à 5160 rpm (sur cales) : 29,5 pouces.
2 - Et d'autre part, la "Boost Pressure", ou surpression d'alimentation, ou encore suralimentation, apportée par un élément extérieur au moteur (turbocompresseur, compresseur... ou autres dispositifs exotiques que je passerai sous silence).
Ce supplément d'air augmente de ce fait le rapport volumétrique du moteur, augmente la puissance disponible, et assure une meilleure circulation d'air dans le moteur, dès que la pression d'admission dépasse la pression atmosphérique ambiante : on obtient alors pleins gaz une PA égale à la pression atmosphérique ambiante augmentée du coefficient de compression apporté par le dispositif de compression.
On relèvera alors des PA de 36 pouces, 48 pouces, voire 60 pouces...
Cependant, comme l'essence nécessite un rapport constant du mélange air-essence pour brûler dans de bonnes conditions (rapport de mélange, ou rapport stœchiométrique, de l'ordre de 13 grammes d'air pour 1 gramme d'essence, je crois), cette augmentation de puissance implique une augmentation de la consommation... On n'a rien sans rien, un de mes vieux profs disait toujours : " N'oubliez pas que les chevaux sont dans le pétrole ! "

Mais cela ne va pas sans inconvénients... ce serait trop beau !

Tout d'abord, il convient de se rappeler que le principe de la compression entraîne l'élévation très rapide de la température du gaz compressé, et ce d'autant plus que le rapport de compression est élevé.
Pour mémoire, le rapport de compression du moteur est déterminé par le rapport volumétrique, c'est à dire le rapport entre le volume total d'un cylindre (volume créé par la course du piston + volume de la chambre de combustion) avec le piston au point mort bas (PMB), et le volume de la chambre de combustion, le piston étant au point mort haut (PMH).

Plus ce rapport volumétrique est grand, plus la température en fin de compression est élevée : on met cet effet à profit dans les moteurs diesel pour obtenir la combustion du gazoil par auto-allumage (rapports volumétriques de 20, tempés supérieures à 500 °C).

Mais l'essence gazéifiée est un produit à tendances hautement explosives... avec un point d'inflammation assez bas. De ce fait, on est limité à des rapports volumétriques généralement inférieurs à 12 (et toujours inférieurs à 12,5) dans les moteurs à essence, pour éviter les détonations explosives extrèmement dangereuses pour la santé du moteur (moteurs explosés, pistons crevés ou fondus, etc.) :evil:

Pour info, les rapports volumétriques des 912 sont de 9:1 pour le 912 UL (80 cv), et de 10,5:1 pour le 912 ULS (100 cv). Ce qui signifie que si l'on pourrait "booster" un petit peu un 912 UL sans trop de précautions particulières, cela serait beaucoup plus délicat avec un 912 ULS/S... sauf à diminuer le rapport volumétrique de ce moteur ! ;)

De plus, et puisque le dispositif de compression placé avant le moteur comprime déjà lui-même, ce compresseur élève déjà par lui-même la température de l'air admis dans le moteur : il faut donc refroidir l'air compressé (turbocompressé) avant son entrée dans le moteur au moyen d'un radiateur air-air (échangeur, "intercooler").

Donc, en réponse à ton questionnement, l'effet "Booster", ou en français "Suralimentation" (précompression, turbocompression) permet d'augmenter la puissance d'un moteur tout en conservant sa cylindrée. Cela permet d'utiliser (de créer) des moteurs puissants de faibles cylindrées, donc de poids réduits : c'est tout le sens de notre recherche sur ce forum ! :D

Et bien entendu, plus de puissance implique de meilleures performances, décollages plus courts, vitesses plus élevées... quoique pour nous ULMistes, limités que nous sommes à 100 cv, l'avantage que nous y trouverons sera essentiellement dû à la réduction du poids moteur !
2/ Le grade du carburant chez les britanniques
Là, je ne peux rien te dire, ne connaissant que bien peu l'Angleterre. En aéro, je suppose qu'ils utilisent de la 100 LL comme chez nous, pour l'aviation, et de la SP95 ou SP98 pour leurs ULMs...
3/ L'indice d'octane de 87 à 130 voire 150 Pourquoi ?
Comme je te l'ai écrit plus haut, l'essence gazéifiée est un gaz d'hydrocarbure facilement explosif.
Il existe un autre hydrocarbure très peu explosif, c'est l'octane (qui n'a aucun intéret sur le plan de la propulsion).
De ce fait, l'indice d'octane d'une essence définit sa résistance à la détonation, et plus cet indice est élevé, meilleure est la qualité non détonante de cette essence... et meilleure est sa tenue aux rapports volumétriques élevés !
Autrefois, on ajoutait du plomb tétraéthyle pour augmenter cet indice, d'où les essences aviation 100-130. Aujourd'hui, le plomb étant très polluant, on utilise d'autres composés, dont certains esters aromatiques plus ou moins benzéniques, ce qui a donné naissance aux essences faiblement plombées (100LL = 100 Low Lead) et aux essences Sans Plomb (SP95, SP98), en anglais "Unleaded".
4/ Le pourquoi du comment de la combinaison de "plus de Boost avec un Octane toujours plus élevé" pour augmenter les performances d'une machine. J'ai vu ça de façon confuse en consultant des Pilot's notes britanniques et autres Flight Handbooks américains de moteurs pour hélices sans rian piger...
Je crois que je t'ai mis sur la voie... plus de pression à l'admission grâce à un compresseur (ou turbocompresseur) = plus d'air admis dans le moteur qu'il ne pourrait en aspirer à lui tout seul, ajoutes-y un rapport volumétrique élevé, tout cela nécessite un carburant tsoin-tsoin qui ne détone pas aisément, d'où la recherche de hauts indices d'octane... le but final étant : toujours plus de puissance pour moins de poids ;)
Merci par avance...
Nynjazen
Mais je t'en prie, c'était avec plaisir ! :lol:

Cordialement,
Col. JETHRO. (Pioneer P300S, 912ULS, Hélice SR3000-2)
- Ce qui se conçoit bien s'énonce clairement, et les mots pour le dire nous viennent aisément. (N. BOILEAU)
- Les Nombres mènent le Monde (Pythagore)... Si les chiffres gouvernent le monde, ils montrent aussi comment le monde est gouverné (Gœthe)
- De la Théorie à la Pratique, il y a un abîme que seule l'expérimentation rigoureuse permet de franchir... (Bon Sens)
bebe44
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par bebe44 »

Merci Jethro, je crois même que je vais faire un copier/coller de tes explications simples et tellement claires dans un fichier perso. :D
bebe44
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par bebe44 »

C'est fait :lol:

Admin :
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Nynjazen
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Nynjazen »

JETHRO a écrit :
Nynjazen a écrit :Peu doué en méca (comme ça c'est dit) mais très à l'écoute, je pense trouver ici un ou des pédagogues spécialistes moteurs pour m'expliquer une bonne fois pour toute pour comprendre mon 912 ULSFR:

1/ Ce qu'est la pression à l'admission (Boost Pressure) et en quoi elle peut modifier ou améliorer les performances (vitesse ?)
Bonsoir NynjaZen,

Je ne suis pas non plus un expert en mécanique, ni moto, ni auto, ni aéro. Je vais cependant essayer de te communiquer quelques "tuyaux" pour t'aider dans tes questionnements, sur les points que j'ai à peu près compris, à force de chercher, de lire, et d'écouter ici et là.
Bravo Colonel de l'US Air Force...Mieux qu'un prof de physique mécanique...
Je pense que ca a dû être utile à nombre d'entre nous car rien de tout cela dans le bouquin du théorique ULM. Et pourtant nos moteurs thermiques à explosion ne diffèrent pas des autres...
Merci bien - Nynjazen
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Nynjazen
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Nynjazen »

bébé44 a écrit :Merci Jethro, je crois même que je vais faire un copier/coller de tes explications simples et tellement claires dans un fichier perso. :D
Ok mais comment fais tu? J'ai fait le "copier" en grisant la page et pas de "coller" apparent ensuite pour classer dans mon fichier ULM sous fichier Rotax...J'dois être b... :roll:
Nynjazen
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par tetex255 »

J'adore le
JETHRO a écrit :Je ne suis pas non plus un expert en mécanique, ni moto, ni auto, ni aéro.
Mais si, tu es un expert. Tu es aussi très modeste :D
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trincal
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par trincal »

Pour mémoire, le rapport de compression du moteur est déterminé par le rapport volumétrique, c'est à dire le rapport entre le volume total d'un cylindre (volume créé par la course du piston + volume de la chambre de combustion) avec le piston au point mort bas (PMB), et le volume de la chambre de combustion, le piston étant au point mort haut (PMH).
Calcul exact du rapport volumétrique: v/V+v où v = chambre de compression soit effectivement au PMH, V= cylindrée unitaire mesurée: Alésage x course. Pour un moteur à piston essence, ce rapport peut monter à 14/1 (moteur moto de compétition), les valeurs standard pour une cylindrée unitaire de 250cc à 400cc est de 9,5 à 11, 5/1.
C'était une petite explication supplémentaire sur cet exposé fort bien écrit et d'un esprit synthétique brillant.
Merci cher Jethro :) :)
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Ramel
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Ramel »

Vivement que tu sois expert Jethro ! :lol:
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Yankeeromeo
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Yankeeromeo »

tetex255 a écrit :J'adore le
JETHRO a écrit :Je ne suis pas non plus un expert en mécanique, ni moto, ni auto, ni aéro.
Mais si, tu es un expert. Tu es aussi très modeste :D
Un expert doublé en plus d'un sens pédagogique évident.
Il faut bien qu'on se le dise ! :)
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JETHRO
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par JETHRO »

:lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol:

Arrêtez de déconner, les mecs, je ne serai jamais expert en quoi que ce soit, je suis juste un gars curieux qui cherche à piger ce qui l'intéresse, ou ce qui l'interpelle... :o
Et quand je crois que j'ai à peu près pigé un truc sur lequel je me pose des questions (les mêmes que vous vous posez !), ben, c'est tout simple, j'essaie de dire ce que moi j'ai pigé... en quelque sorte, c'est un peu transmettre du savoir ! :D

Je sais trop bien que je suis hyper-fâché avec les maths, avec les calculs poussés, mais j'essaie de rédiger pour que moi-même je me comprenne : si ce que j'ai écrit, je le comprends, alors je peux le publier : c'est aussi simple que ça.

Je m'en vais rajouter à ma signature sur ce forum ces mots superbes de Nicolas BOILEAU :
"Ce qui se conçoit bien s'énonce clairement, et les mots pour le dire nous viennent aisément"

Tout ce que je pense de ce que devrait être le contact verbal ou littéraire entre les humains est dans cette phrase du grand BOILEAU. :)

Bonne soirée à tous ! ;)
Col. JETHRO. (Pioneer P300S, 912ULS, Hélice SR3000-2)
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Nynjazen
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Nynjazen »

JETHRO a écrit ::lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol:

Arrêtez de déconner, les mecs, je ne serai jamais expert en quoi que ce soit, je suis juste un gars curieux qui cherche à piger ce qui l'intéresse, ou ce qui l'interpelle... :o

;)
Oui mais quand j'ai posé cette nouvelle question initialement, c'était parce qu'au vu des oui- dires ici ou là sur les terrains, bon nombres regrettent de n'apprendre qu'à piloter depuis le tout début sans méca ni nav! . En aviation légère tout est certifié, contrôlé, vérifié, testé, tamponé et mécaniquement garanti tandis que nous on a la responsabilité de nos moulins. Il y a bien des stages mais pas gratuits! Je me suis surpris moi même à regarder l'air "beuzio" penché en avant sur mon 912 :roll: en me disant: Bon! un coup d'oeil sur l'huile, les attaches et autres durites ne suffisent pas car tout ça c'est le tour de la chose mais dans les organes ?:) ! Qu'est ce qui se passe ? Comment fonctionne cette tambouille ? On a besoin d'être rassuré bon d'là! :D C'est fait! Donc j'en remets une couche merci encore !
Nynjazen
En l'air on doit toujours garder les pieds sur terre.
Girino

Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par Girino »

JETHRO a écrit :.......
Ce supplément d'air augmente de ce fait le rapport volumétrique du moteur,
..........
Pour mémoire, le rapport de compression du moteur est déterminé par le rapport volumétrique, c'est à dire le rapport entre le volume total d'un cylindre (volume créé par la course du piston + volume de la chambre de combustion) avec le piston au point mort bas (PMB), et le volume de la chambre de combustion, le piston étant au point mort haut (PMH).
...........
Bonjour JETHRO,
Je pensais que le rapport volumétrique était indépendant de la pression d'admission. Serais-je dans l'erreur ?
Bien à toi,
Jean-Michel
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JETHRO
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par JETHRO »

Girino a écrit :
JETHRO a écrit :.......
Ce supplément d'air augmente de ce fait le rapport volumétrique du moteur,
..........
Pour mémoire, le rapport de compression du moteur est déterminé par le rapport volumétrique, c'est à dire le rapport entre le volume total d'un cylindre (volume créé par la course du piston + volume de la chambre de combustion) avec le piston au point mort bas (PMB), et le volume de la chambre de combustion, le piston étant au point mort haut (PMH).
...........
Bonjour JETHRO,
Je pensais que le rapport volumétrique était indépendant de la pression d'admission.
Serais-je dans l'erreur ?
Bien à toi,
Jean-Michel
Bonjour Girino,

Oui et Non ! ;)

Tu as parfaitement raison, tant que l'on parle de moteurs ATMOSPHÉRIQUES, et dans ce cas-là, tu n'est bien sûr pas dans l'erreur ! :lol:

Pour un moteur atmosphérique, donc qui est limité à la pression ambiante pendant son fonctionnement, le rapport volumétrique est effectivement fonction des dimensions physiques (alésage, course, chambre de combustion), comme je l'ai rappelé dans mon petit texte, et il n'est fonction QUE de ces dimensions-là : ce rapport volumétrique est donc parfaitement fixe et invariable.

Mais comme nous discutions de moteurs "boostés", en examinant les cas des moteurs suralimentés, les choses effectives changent.
Si le rapport volumétrique physique (dimensionnel) du moteur demeure ce qu'il serait si le moteur n'était pas suralimenté, cette suralimentation du moteur par de l'air préalablement comprimé (ou compressé...) a pour effet réel d'augmenter la valeur de la compression finale.

Tout se passe alors comme si le rapport volumétrique physique du moteur était augmenté de la valeur de la suralimentation (approximativement, il y a des pertes...).

Pour faire simple, je prendrai un exemple :
- Soit un moteur ayant un rapport volumétrique de 9 à 1, comme le Rotax 912 UL bien connu.
- Imaginons qu'on suralimente ce moteur par de l'air préalablement compressé à 20% de plus que la pression ambiante, soit 36 pouces de mercure au lieu de 29,92 pouces, ou 1216 hPa au lieu de 1013,25 hPa.

Eh bien, tout se passe comme si, gaz à fond, le rapport volumétrique était devenu 10,8 au lieu de 9.

Et c'est bien pour cette raison que l'on est obligé de RÉDUIRE le rapport volumétrique physique des moteurs devant recevoir une suralimentation importante (pistons faible compression, cales de culasses...), en plus de devoir "décroiser" la distribution, pour ne pas atteindre ou dépasser le rapport volumétrique fatidique de 12,5, qui est le seuil à partir duquel apparaissent les cliquetis, auto-allumages et autres désordres de fonctionnement risquant très rapidement d'entraîner la destruction du moteur.

En conclusion, j'aurais dû rédiger la phrase qui t'a interpelé ainsi : "Ce supplément d'air augmente VIRTUELLEMENT de ce fait le rapport volumétrique du moteur,"

Comme quoi on ne se relit jamais assez, et comme quoi ce qui est trop bien compris est difficile à expliciter simplement et clairement :evil:

Bien cordialement,
Dernière modification par JETHRO le 29 avr. 2012, 18:32, modifié 2 fois.
Col. JETHRO. (Pioneer P300S, 912ULS, Hélice SR3000-2)
- Ce qui se conçoit bien s'énonce clairement, et les mots pour le dire nous viennent aisément. (N. BOILEAU)
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- De la Théorie à la Pratique, il y a un abîme que seule l'expérimentation rigoureuse permet de franchir... (Bon Sens)
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trincal
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Re: Boost pressure, grade et autres octanes

Message par trincal »

En conclusion, j'aurais dû rédiger la phrase qui t'a interpelé ainsi : "Ce supplément d'air augmente VIRTUELLEMENT de ce fait le rapport volumétrique du moteur,"
Oui on peut le dire mais c'est faux !!! :D
Un rapport volumétrique est indépendant de toute variables externe. C'est le rapport de 2 volumes figés par la géométrie de la cylindrée et de la chambre de compression. Le fait qu'il faille diminuer ce rapport lors de l'ajout d'un système augmentant la pression d'admission est différent: la principal raison est que la pression interne dans la chambre de compression est dans un moteur essence de 10 à 14 Bars (Kg/mm2). Si on ajoute une pression de 1 Bars à l'admission, on va augmenter cette valeur qui risque de dépasser les 15 Bars et donc de solliciter exagéremment les organes de liaison: bielle/piston et tourillon de vilebrequin. Autre soucis, si cette pression est trop importante, les segment peuvent se coller en fond de gorge, et la pression passe dans le carter principal en évacuant l'huile de lubrification au passage :shock:

Il y a un lien direct entre rapport volumétrique et taux de compression: en considérant l'étanchéité la plus grande possible.
Exemple pour un moteur de 300cc unitaire: rapport volumétrique de 12/1 on a une compression de 14Kg/mm2; rapport volumétrique ramené à 10/1, compression de 13Kg/mm2.

C'est une petite précision, qui n'a en effet aucune influence sur le très bon rapport de Sir JETHRO. :)
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