si vous vous emmerdez :o)

une p'tite compile sur les 2T modernes récuperée sur un autre forum (http://forum.2temps.fr/)

Bon...

On reprend à la base : la forme idéale pour une chambre de combustion est la sphère à cause du meilleur rapport surface / volume (trop de surface = perte de chaleur, donc d'énergie)

Une chambre de combustion ayant une forme d'hémisphère donnerait un volume bien trop grand, donc différentes formes ont été testées jusqu'a la forme actuelle :
- un volume principal vaguement sphérique
- une zone proche du piston afin d'avoir un rapport volumétrique correct.

La zone proche du piston (zone de squish "S") à pour role de chasser les gaz frais vers la bougie (par effet de coincement lors de la remontée du piston) et de créer des turbulences.
Ces turbulences sont primordiales pour augmenter la vitesse de combustion, afin d'être sur de brûler l'ensemble de la charge fraîche sans avoir besoin d'une avance à l'allumage très élevée.



Les turbulences sont donc créés (en partie) par l'effet dû au squish. Toutefois, la vitesse d'éjection des gaz (MSV), si elle permet d'augmenter la vitesse de combustion, ne doit pas dépasser un certain seuil sous peine d'engendrer des défauts de combustion.

Augmenter la vitesse de combustion permet de réduire l'Avance à l'Allumage (AA). La combustion n'étant pas instantanée, la pression au dessus du piston va évoluer tout au long du cycle et il faudra faire en sorte que la pression maxi au dessus du piston soit atteinte entre 10 et 20° après le PMH.

La vitesse de la combustion varie assez peu avec le régime, mais comme le régime augmente, il faut (théoriquement) augmenter l'avance de plus en plus pour conserver le pic de pression dans la bonne plage angulaire. Donc les moteurs très rapides devraient avoir une très grande valeur d'AA.

Cependant il faut bien se rendre compte que mettre de l'avance à l'allumage, veut dire que l'on va commencer à faire monter la pression au dessus du piston alors qu''il est toujours en phase de montée. C'est à dire que toute l'énergie dégagée à ce moment est perdue car non seulement elle ne va pas participer à pousser sur le piston, mais en plus elle s'oppose à la montée du piston vers le PMH... et fait chauffer inutilement le moteur.
Ce qui explique les symptômes d'un moteur ayant un excès d'avance : chauffe -> couple en baisse => regime maxi limité.(si on augmente exagérément l'AA)

D'ou le travail sur les formes des chambres de combustion pour obtenir la combustion la plus rapide possible de TOUTE la masse de gaz frais.

Revenons maintenant au schéma :
la cote "S" (distance piston/culasse) donne l'épaisseur du squish
"A" est l'angle du squish (mesuré entre le piston et le plat de la zone de squish)
"L" est la largeur de la bande de squish
"r" montre le rayon raccordant le volume principal et la zone de squish.
"t" est la tangente entre rayon de raccordement et volume principal de la chambre de combustion

Une solution simple pour réduire l'AA sans perdre sur les autres tableaux est de réduire la distance que la flamme doit parcourir. Pour cela, la solution la plus couramment adoptée sur les moteurs à haut rendement est la suivante :



Si on compare à une chambre de combustion classique, la bougie est ici rapprochée du piston, mais la bande de squish reste la même.
Pour conserver un volume suffisant, la chambre de combustion doit donc remonter au-delà de la bougie. Pour se rapprocher le plus possible de l'hémisphère il faut donc générer un volume basé sur un demi tore.
On voit donc que la distance à parcourir par la flamme est sensiblement moindre, d'ou une avance moindre pour obtenir le pic de pression au bon moment et donc d'ou un rendement sensiblement plus élevé de ce type de chambre de combustion.

Bien sur, leur forme plus complexe rend la maîtrise des turbulences plus délicate et donc la mise au point de ces chambres de combustion bien plus complexe.

Concernant la MSV :
plus le squish "S" est petit et plus elle augmente
plus la zone de squish "L" est étendue et plus elle augmente (l'étendue est exprimée en % de la surface totale de la chambre de combustion)
plus le rayon de raccordement "r" est petit et plus elle augmente
plus l'angle "a" est fermé et plus elle augmente
et
plus le rapport volumétrique (souvent appelé à tort "taux de compression") est élevé et plus la MSV diminue.

Une autre solution pour réduire l'avance est d'utiliser des carburants racing ayant une vitesse de combustion plus élevée.
Ce qui n'est pas le cas de tous : certains sont uniquement conçus pour supporter des très fortes valeurs d'AA sans provoquer de détonation.

Pour répondre à Lolo : sur le dessin ci dessus, la tangente "t" est une verticale.

Maintenant, imagine que l'on veuille abaisser encore plus la bougie pour réduire le parcours de la flamme, ca va donner ceci :



La partie modifiée est en pointillés. Le point rouge représente la zone de départ de la combustion.
Pour conserver le même rapport volumétrique, il est nécessaire d'augmenter légèrement le diamètre de la section du tore.
Du coup, le rayon de raccordement diminue fortement et "t" s'incline à mesure que le rapport volumétrique augmente

Encore une fois : que les puristes me pardonnent pour les "raccourcis" que je vais devoir prendre afin de ne pas alourdir trop l'explication des différents phénomènes -> il s'agit ici de vulgarisation

Il faut savoir que - jusqu'à une certaine limite - plus la compression augmente et plus le rendement du moteur augmente lui aussi.
Mais comprimer le moteur excessivement l'expose à l'apparition de défauts de combustion qui peuvent etre principalement sur un 2 temps :
- la détonation
- le pré-allumage.

Ce sont 2 défauts de combustion bien distincts et ayant des causes d'apparition bien distinctes elles aussi.

Pour comprendre ce qu'est une combustion anormale, il faut d'abord savoir ce qu'est une combustion normale mais aussi ce qu'est une "bonne combustion".

- une "bonne combustion" est une combustion complète, c'est a dire qu'il n'y a pas une partie imbrulée rejetée à l'échappement, ce qui voudrait dire que toute l'énergie potentielle contenue dans la masse de carburant située au dessus du piston n'aurait pas été utilisée (sans parler de pollution )
- une combustion normale - elle se déroule par couche successive - se propage aux environs de 20 m/s dans un volume turbulent (environ 10 fois moins s'il n'y a pas de turbulence... d'ou l'importance d'un squish adapté )
Pourquoi par couche successive : une fois comprimé, le mélange ne s'enflamme pas spontanément, il faut un apport de chaleur (l'étincelle). L'étincelle apporte de la chaleur, cette chaleur amène le mélange à proximité de la bougie dans les conditions nécessaire à la combustion et cette première couche s'enflamme.
La combustion de cette première couche amène la couche suivante dans les conditions nécessaires à la propagation du phénomène... et ainsi de suite : la flamme se propage de proche en proche jusqu'à la disparition du carburant ou jusqu'à disparition des conditions permettant la combustion.


les combustion anormales :

le pré allumage : il s'agit d'une combustion initialement normale prenant naissance AVANT le déclenchement de la combustion par la bougie. Ce qui veut donc dire une avance - généralement- extrêmement élevée car ce phénomène est en général provoqué par la présence d'un point chaud dans la chambre de combustion (électrode de bougie portée au rouge).
Or, comme il est très facile d'enflammer le mélange lorsqu'il n'est pas comprimé, il est fréquent que le pré allumage se déclenche dès l'entrée de la charge fraîche dans le cylindre.
Le premier coté insidieux du pré allumage est qu'il s'agit d'une combustion se propageant à une vitesse normale, donc ne faisant pas apparaître de symptômes similaires a ceux de la détonation (bruit caractéristique) autre qu'un échauffement excessif.
le second coté insidieux c'est qu'il peut être la cause de l'apparition de la détonation, et que si on n'a pas diagnostiqué que c'est le pré allumage qui en est la cause, la plupart des remèdes habituels pour combattre la déto seront impuissant à juguler le pré allumage.

La détonation : pour faire simple, il s'agit là d'une combustion anarchique intervenant après déclenchement de la combustion par l'étincelle.
Cette combustion anarchique est une auto inflammation d'une part plus ou moins grande de la masse gazeuse présente au dessus du piston; auto inflammation due à la présence de facteurs favorisant son apparition : T°,avance, compression, MSV excessive - carb à l'ouest.... etc.
Ce qui rend la détonation très destructive, c'est qu'elle engendre une vitesse de combustion très élevées (aux alentours de 200 m/s avec des pointes à 2000 m/s) qui correspondent à une explosion et non plus une combustion.
Cette vitesse de combustion très élevée engendre des pointes de pression (et donc de T°) très destructrices, sans pour autant fournir plus d'énergie au piston du fait que les variations de pression, aussi grandes soient elles, sont de très courte durée.

Pour prendre une image malgré tout un peu fausse, c'est un peu comme si au lieu de pousser gentiment à la main sur le piston on essayait de le faire bouger en tirant dessus à la carabine : on lui transmet plus d'énergie, mais sur un temps trop court et trop localement -> la balle le transperce

Pour en revenir aux carburants : ceux ci sont - en partie - caractérisés par leur Indice d'Octane (IO), or, l'IO indique la résistance d'un carburant à l'apparition de la détonation. D'ou l'intérêt d'un carburant à IO élevé sur un moteur très comprimé ou ayant beaucoup d'avance

Comme vu dans le précédent post, la détonation peut étre combatue par une forme de chambre de combustion adaptée. Mais adaptée ne veut pas dire universelle : une forme adaptée à un véhicule de tourisme ne sera pas bonne pour une utilisation plus poussée.
C'est ce qui explique que nos motos - qui compriment pourtant peu - ont assez rapidement besoin d'additifs augmentant l'IO dès que l'on augmente un peu la compression, l'avance et que l'on peaufine la carburation : la forme de la chambre de combustion n'est pas adaptée.
Mais cela veut aussi dire qu'une chambre de combustion "de compète" n'apportera rien - ou même fera perdre en performance ou en fiabilité - sur un moteur de tourisme resté quasiment d'origine.

Dans le même ordre d'idée, une chambre de combustion conçue pour la course acceptera une compression très élevée, même avec un carburant à IO normal... mais le temps d'usinage nécessaire rend son cout incompatible avec une production en grande série et pas le droit à l'erreur sur le squish ou la carb

La détonation, du fait de ses pics de pression, fait vibrer la masse d'air contenue dans le cylindre, ce qui engendre un bruit caractéristique de cliquetis métallique. Ce bruit à longtemps fait croire qu'il s'agissait de petits chocs entre les pièces constituant l'équipage mobile et on trouve encore dans la littérature ce genre d'explication

Pour en terminer avec mes explications qui ne doivent pas passionner grand monde , comment est combattue la déto sur les moteurs de course :


1- soit on ne la combat pas totalement, mais on immunise le moteur le plus possible de ses effets destructeur.
2- soit une forme de chambre de combustion adaptée.
3- soit par le choix d'un carburant adapté (IO élévé... tarif à l'avenant )



1 -> Pour "immuniser" le moteur il faut qu'il résiste aux pointe de pression et de T°, c'est pour cela que l'on voit apparaître des culasses avec des dômes en matériaux nobles à la fois durs et très bon conducteurs thermiques.
La dureté évite les déformations (piquages) et la conduction thermique fait que la mince couche et contact avec la paroi est très bien refroidie, donc ne peut pas atteindre les conditions nécessaire a sa combustion. Cette couche imbrulée réagit comme un coussin amortisseur
En ce qui concerne le piston, les alliages utilisés pour les culasses ne sont pas utilisables pour des raisons de poids excessif, il s'agit donc parfois d'un traitement local de la calotte à base de céramique qui va durcir la surface mais par contre qui va limiter au maximum la transmission de chaleur vers le piston (dilatation)


2-> Pourquoi les traces de détonation apparaissent elles essentiellement sur le pourtour du piston ?
Simplement parce qu'elle intervient APRES déclenchement de la combustion, ce qui veut donc dire que la partie de carburant située au centre (près de la bougie) à brulé normalement. Le reste de la masse gazeuse (appelé "End Gas") est alors la partie situé sous la bande de squish.
Si le squish est suffisamment petit, la flamme ne pourra pas s'y propager tout de suite et elle devra attendre que le piston ait amorcé sa descente pour pouvoir enflammer l'end-gas. A ce moment, le piston étant descendu, la pression à aussi diminué, réduisant d'autant les risques d'apparition de la détonation.

La chambre de combustion torique relève plus de l'astuce "bidouillesque" que d'autre chose : sur les moteurs très comprimés, ce type de chambre de combustion est tellement compact qu'a très haut régime la déto apparaît mais n'a pas le temps de provoquer des dégâts... à l'échelle d'un moteur de course qui est refait après chaque manche !!!!
-> la partie d'End Gas "fautive" n'a pas le temps de finir de détoner que le front de flamme de la combustion normale la rejoint.


3 -> on en a déjà parlé




Bonne lecture

ps, ça concernait une question sur l'utilisation des carburants "spéciaux"



s'il continue de faire froid, j'vais ressortir le dremel

en un mot : Gasssssss........

il est ouf ce cricri

freegas a écrit:... il est ouf ce cricri

J'aime le "...que les puristes me pardonnent, il ne s'agit que de vulgarisation ..."

Ouf, on a eu chaud à la culasse !


La mienne à une forme dont je suis très fier, mais qui ne correspond pas aux recommandations du Maître ...
Serais victime d'une combustion incomplète ?
Mais non, suis je con !
Je ne suis pas "à explosion" mais "à combustion interne".
La vitesse de propagation de mon front de flamme est bien trop faible ...
J'arriverais jamais en haut du chemin de Fougaron ... vite, un p'tit cigare