17 février 2007

Un générateur de turbulences pour diminuer la consommation

vortexDe nombreux expérimentateurs ont déjà testé sur leur propre véhicule cet objet simple mais semble-t-il doté de propriétés surprenantes. En effet, il permettrait de diminuer la consommation de carburant des moteurs de 5 à 15 % ...

Placé à l'admission, de préférence après le papillon pour les moteurs essence, cette pièce génère un tourbillon grâce à ses ailettes. Celui-ci permet une meilleure homogénéisation du mélange air-carburant, pour une meilleure combustion.

Le principe de la turbulence (swirl) est déjà exploité sur les moteurs. Cette pièce augmente le phénomène de turbulence, mais créé une perte de charge, surtout lorsque le débit d'air est important, c'est à dire à haut régime. Ainsi, les expérimentations relatents d'un gain de couple à bas régime mais d'une perte de puissance à haut régime.

Efficaces sur les moteurs d'ancienne génération, il n'est pas certain que ce procédé le soit également sur les moteurs les plus récents. En effet, le rendement de la combustion est déjà très bon sur les derniers moteurs (98% environ), et donc améliorer la combustion n'est plus une voie intéressante de progrès. Par contre, son efficacité peut être améliorée, par exemple par l'augmentation de la vitesse de propagation de la flamme.

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08 juin 2006

L'aluminium énergie

copeaux_aluL’aluminium contient de l’énergie. Un kilogramme d’aluminium contient autant d’énergie qu’un kilogramme d’essence. En effet, l’aluminium est obtenu par électrolyse de l’alumine, c’est pourquoi il est un stock d’énergie. Celle ci peut être libéré lors de la transformation inverse, la transformation d’aluminium en alumine.

Cette énergie peut être récupérée sous forme de chaleur par combustion d’une très fine poudre d’aluminium. A condition d’avoir des grains d’aluminium extrêmement petits, la poudre d’aluminium pourrait même servir de carburant dans des moteurs à combustion interne adaptés.

Mais cette énergie peut également être récupérée sous forme d’hydrogène. Le rendement n’est pas parfait car la réaction qui transforme l’aluminium en hydrogène est exothermique, ainsi toute l’énergie de l’aluminium n’est pas transformée en hydrogène. Une réaction entre l’aluminium et la soude permet le dégagement de ce gaz combustible.

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20 mars 2006

L’injection d’eau dans les moteurs thermiques

goutte_d_eauNon, ce n’est pas le retour du mythe du moteur à eau, mais bien une réelle voie d’amélioration du rendement des moteurs thermiques. C’est la forte capacité thermique de ce liquide qui permet cela.

Durant la seconde guerre mondiale, un avion de combat, le Thunderbolt, possédait un système d’injection d’eau qui, en évitant un trop grand échauffement du mélange durant la compression, permettait d’augmenter la pression et la quantité de carburant brûlée dans le cylindre sans provoquer d’autoallumage. Ce système permettait d’augmenter la puissance de 300 ch. pendant une durée limitée.

Utilisé pour gagner de la puissance, ce procédé pourrait aussi être exploité pour gagner en rendement. En effet, dans un moteur à allumage commandé (dit moteur à essence), le rendement augmente avec la pression dans le cylindre en fin de compression. Or, on est limité par le phénomène d’autoallumage (cliquetis) qui apparaît lorsque température et pression sont trop élevés. En injectant une petite quantité d’eau, on refroidit le mélange et on évite l’autoallumage. On peut ainsi monter plus haut en pression.

De plus, en refroidissant le mélange lors de la compression, on diminue le travail nécessaire à la remontée du piston. Injectée à l’état liquide en même temps que le carburant (dans le cas d’un moteur à allumage commandé), elle doit être passé à l’état de vapeur avant la fin de la compression. La quantité d’eau injectée doit donc être parfaitement dosée, et variable en fonction de la charge du moteur.

Ce concept présente des similitudes avec le PMC Pantone, très connu sur internet. Testé par de nombreux expérimentateurs, il permet une forte diminution des émissions et parfois une baisse de consommation sur les moteurs.

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03 février 2006

PSA présente 2 hybrides

On l'attendait depuis longtemps, qu'un constructeur français s'intéresse à la technologie hybride. PSA vient de présenter une 307 et une C4 dotées de la même technologie hybride parallèle. Equipées d'un moteur diesel HDI et d'un moteur électrique, ces voitures peuvent fonctionner en mode électrique seul, pendant 5 km. Les performances sont au rendez-vous ; la consommation mixte est de 3,4 L/100 km et la consommation urbaine de 3 L/100 km ... et cela ne se fait pas en dépit des performances : le 1000 m départ arrêté est couvert en 33,9 s, c'est mieux que la version diesel de 110 ch, alors que le moteur diesel de cette hybride de dévelloppe que 90 ch ...

Le surcoût de cette version hybride est de 5000 euros par rapport à la version conventionnelle ; ce prix est considéré comme trop élevé par PSA, qui ne mettra donc pas en vente tout de suite ces versions hybrides.

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25 janvier 2006

L'injection d'hydrogène dans les moteurs thermiques

hfi_unitProduire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau, en utilisant l'électricité produite par l'alternateur, et injecter cet hydrogène dans le moteur, permettrait d'augmenter le rendement ; cette affirmation ferait sourire n'importe quel scientifique, qui répondrait que pour réaliser cette opération, on doit prélever beaucoup plus d'énergie sur l'arbre moteur pour entraîner l'alternateur que l'on en récupère par la combustion de l'hydrogène. Ceci est vrai, mais quand on y regarde de plus près, l'idée n'est peut être pas aussi insensée qu'elle n'y parait ...

Une entreprise canadienne commercialise des systèmes d'injection d'hydrogène destinés aux camions. De nombreux véhicules sont d'ores et déjà équipés et il s'avère que le procédé est efficace : la consommation de carburant est diminuée de 10%, et la pollution est égallement diminuée.

Alors pourquoi ce système fonctionne-t-il réellement alors qu'à première vue on pourrait croire à un canular ? L'hydrogène améliore en fait l'efficacité de la combustion, par une augmentation de la vitesse de flamme. La combustion de l'hydrogène étant très rapide, elle se propage rapidement dans toute la chambre de combustion et permet d'allumer le carburant quasi-instantanément en tout point de la chambre de combustion. Celà permet à tout le carburant de brûler rapidement ; de plus, la pression maximale est atteinte plus tôt, d'où une augmentation du travail fourni lors de la détente.

Une petite quantité d'hydrogène suffit, et l'électrolyseur consomme environ 100W d'énergie électrique. Le procédé est adaptable aux moteurs essence comme aux moteurs diesel. Il permettrait égallement d'utiliser un mélange plus pauvre.

Si on ne veut pas utiliser l'énergie électrique produit par l'alternateur, il est égallement possible de produire l'hydrogène nécessaire par une réaction entre de l'aluminium et une solution de soude.

Ce procédé pourrait se révéler comme un moyen simple de réduire la consommation de carburant et la pollution.

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04 janvier 2006

Récupérer l'énergie perdue à l'échappement des moteurs thermiques

turbosteamerDans un moteur à combustion interne, seuls 30% de l'énergie contenue dans le carburant sont convertis en énergie mécanique. La part restante se partage entre le circuit de refroidissement pour 30% et l'échappement pour 40% environ. Classiquement, les températures des gaz d'échappement atteignent 500°C. Il est envisageable de récupérer cette chaleur dans un moteur secondaire, qui la convertira en partie en énergie mécanique. Cette énergie supplémentaire serait gratuite puisque la chaleur de l'échappement serait autrement perdue. On obtiendrait ainsi une augmentation du rendement global du moteur, et une diminution de la consommation et de la pollution.

Les moyens de récupération de la chaleur sont d'une part les moteurs à combustion externe, d'autre part les cellules thermoélectriques. Les premiers ont un meilleur rendement, mais les secondes sont plus simples (mais pas moins chères) et ne possèdent aucune pièce en mouvement (donc peu d'entretien).

Un moteur à combustion interne peut être, entre autres, un moteur à vapeur ou un moteur Stirling. Si on veut un système léger, on peut s'en servir par exemple pour entraîner l'alternateur, voire les autres auxiliaires, afin que le moteur n'ait plus à les entrainer. Si on met en place un système de récupération plus lourd, on peut envisager d'apporter une puissance d'appoint au moteur thermique principal (à combustion interne) soit par l'intermédiaire de l'alternateur se comportant en moteur pour aider le moteur thermique, soit même par un nouveau moteur "hybride diesel (ou essence) / vapeur" qui utilisera la vapeur produite par récupération de l'énergie de l'échappement pour entraîner le véhicule.

Ce principe a été utilisé sur un prototype de locomotive, dans les années 1930 : la Kitson Still. Cette machine hybride diesel/vapeur consommait 5 fois moins qu'une autre locomotive et affichait un rendement supérieur à 40% ... Actuellement, BMW étudie un système basé sur le même principe.

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27 décembre 2005

Le Moteur Stirling

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Le moteur Stirling, souvent appelé moteur à air chaud, est un moteur à combustion externe ; il est capable de tourner grâce à la différence de température entre une source chaude et une source froide situées à l'extérieur du moteur. C'est le même principe que pour un moteur à vapeur, sauf que le moteur Stirling n'utilise ni eau ni vapeur mais uniquement un gaz, le plus souvent, l'air.

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Vidéo en fonctionnement du moteur Stirling construit par Energie Verte. Nécessite le DivX Player.

Les moteurs Stirling ont un rendement potentiellement bon (les meilleurs atteignent 45%). On peut les utiliser pour la cogénération d'eau chaude et d'électricité, par exemple. Ils sont silencieux, nécessitent peu d'entretien, et ils sont propres car la combustion externe permet non seulement d'utiliser une large palette de carburants, mais aussi parce qu'une combustion externe est plus facilement maîtrisable pour obtenir une combustion complète ne dégageant que de l'eau et du CO2. Mais à puissance égale, il sont plus encombrants que les moteurs à combustion interne, car ils nécessitent une grande surface pour le radiateur de refroidissement, qui constitue la source froide.

Le principe de fonctionnement d'un moteur Stirling est la dilatation des gaz portés à haute température. Un cylindre comporte à une extrémité une surface chaude, et à l'autre extrémité une surface froide. Un pièce appelée déplaceur permet comme son nom l'indique, de déplacer le gaz contenu dans le cylindre pour l'amener soit en contact avec la source chaude, soit soit en contact avec la source froide. Chauffé le gaz se dilatte et pousse le piston moteur ; refroidi, le gaz se contracte et le piston moteur revient en position.

Energie verte a construit un modèle de moteur Stirling ; il tourne grâce à la chaleur d'une simple bougie. Il est construit essentiellement avec des matériaux de récupération, et n'a nécessité aucun outillage lourd tel qu'un tour ou une fraiseuse. Il est possible de réaliser des moteurs Stirling à faible différence de température ; ceux ci sont capables de tourner grâce à la chaleur de la main, au froid créé par l'évaporation de l'eau, ou encore  à l'énergie solaire.

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