Amélioration combustion

[gml]

Hello,

il y a une discussion sur le multi spark et l'allumage continu dans ce forum. Le but est d'améliorer la combustion.

Par curiosité scientifique, je me suis mis à générer de l'hydrogène à la maison à base de réacteur chimique contenant de l'aluminium et de l'hydroxide de sodium + eau. C'est rigolo, j'arrive à faire un chalumeau alimenté par de l'eau et de l'alu, ça fait marrer tout le monde. Mais pour contrôler au mieux les réactions j'ai eu besoin de matériel, et je me suis tourné vers les générateurs H2 + 0 pour les voitures, dont le but est l'amélioration de la combustion, pour voir le matériel utilisé.

En général les gens qui font ça utilisent l'alternateur, ce que je trouve idiot car ça tire sur le moteur. Le gain est donc faible voire nul, sauf qu'il est possible que cela améliore la combustion tout de même.

Ma question est donc la suivante, en admettant qu'on injecte du dihydrogène dans l'admission sans utiliser l'alternateur, peut-on selon vous améliorer la combustion (et donc les perfs ?) de l'essence ?

Pour le H2, la méthode que je trouve la plus favorable : module Peltier à effet Seebeck (thermoélectricité) placé directement sur le collecteur. Imaginez toute l'énergie perdue sous forme de chaleur par la moteur… Si on peut récupérer 5 à 15% de cette énergie pour générer du dihydrogène et l'injecter dans le moteur pour améliorer le rendement, ça me parait intéressant.

Vos avis ?

[aurel666]

Je n'ai pas d'avis sur l'apport de l'H2 dans la combustion, mais j'en ai un sur la thermoélectricité.
Dans le cadre de mon travail, j'ai passé du temps à étudier la question.

Actuellement, les générateurs thermoélectriques ont des rendements vraiment naze de l'ordre de quelques %
mais comme pour le photovoltaïque, tu as des gars dans des labos qui sont capables de faire mieux avec des matériaux plus qu'exotiques et des conditions expérimentales particulières.

Admettons que ta source chaude puisse te fournir la puissance thermique suffisante. Il faudra songer à l'évacuer une fois qu'elle sera passée à travers ton générateur (échangeur à eau ou à air)

De plus, je pense que si tu pompes de la puissance thermique en sortie de du moteur (sur sa source chaude), le rendement du moteur devrait baisser.

Donc à mon avis à la thermoélectricité est compliquée à mettre en œuvre pour récupérer quelques watt électriques et n'est peut être pas sans incidence sur la puissance développée par le moteur.

En ce qui concerne l'hydrogène, si tu veux utiliser de l'électrolyse, là aussi, le rendement est plus que naze

Rendement pourri de la thermoélec + rendement pourri de l'électrolyse = pas beaucoup d'hydrogène produit

[Exit]

Si tu ajoutes de l'hydrogène sans ajouter de l'oxygène, le mélange H2/essence/air ne sera plus stoechiométrique, et tu risques d'augmenter les imbrûlés, ? Donc évidemment il faudra également une reprog et tant qu'à faire revoir l'allumage. T'es sur que tu veux te lancer la dedans?

[jmi]

ça depend des proportions de l'apport d'hydro dans le melange.
si ça depasse pas 5% et que celui ci est regulier/régulé de façon homogene, pourquoi pas, tu va en gros baisser ta conso, car en theorie la onde lambda va s'equilibré d'elle meme.
mais, il y a un mais.
que va tu utiliser pour "injecter", car si c'est en continue, normalement, ton plenum en plastique va exploser a la premiere fermeture du papillon des gaz.
donc il faut utiliser au minimun un injecteur gaz, comme en GPL, sequentiel, mais bien evidement mono, ce sera plus simple.
par contre ne t'attend a rien sur un rototo.

[gml]

Je n'ai pas dit que je voulais le faire, je discutais de la théorie Même si franchement, si la RX8 devient dans les années à venir une « 3e » voiture, ça risque de me titiller…

Exit : en électrolysant l'eau on obtient de l'oxygène également.

Salut aurel ! J'évoque la thermoéclectricité car la pratique en labo a fait un grand bon il y a quelques mois, et il se pourrait que ça devienne utilisable dans les années à venir, avec un delta de températures bien plus faible et des rendements de l'ordre de 25%.

Dans tous les cas, il faudrait revoir l'électronique. Et faire mieux que bêtement mettre ça dans l'arrivée d'air. Il faut en effet le même système d'admission qu'un moteur à gaz, j'en ai déjà discuté avec mon père qui travaillait chez Toyota sur les chariots gaz avant sa retraite (j'ai en projet de faire une tondeuse à hydrogène en premier essai).

jmi, pourquoi dis-tu qu'il ne faut rien attendre d'un rototo ? C'est justement avec la quasiturbine le meilleur moteur pour l'hydrogène.

aurel : pourquoi si on refroidit un tout petit peu l'échappement le rendement baisserait ? Vu que justement, tout se passe après le moteur. D'ailleurs justement, si le rendement des moteurs à combustion interne est si pourri c'est justement parce qu'on utilise pas la chaleur générée. Là ça serait le cas.

Le rendement de l'électrolyse, j'ai presque envie de dire qu'on s'en moque. Vu que pour la réaliser, on utilise - avec un mauvais rendement - une énergie qui jusqu'à présent était tout simplement perdue. Mal utiliser une énergie perdue, c'est pas « grave ». Non ?

[chevaliernoir]

Je n'ai aucune idée de la combustion de l’hydrogène.

Mes 2 petites contributions cependant :

• l’électrolyse est le moyen le moins rentable de produire de l’hydrogène. Alors quand en plus l’énergie vient d'un alternateur au rendement pas terrible du tout et un moteur lui même pas terrible, tu es sur de ne bouffer que de la puissance donc augmenter la conso.

• pour récupérer une partie de l’énergie thermodynamique de l'échappement, il y a un moyen super efficace et relativement peu coûteux : le turbo.

[gml]

Le moyen le moins rentable ? Si on utilise une énergie « gratuite » (un échappement, le vent, etc) ça ne pose aucun problème.
L'idée du turbo n'est pas bête…

En fait il y a deux questions, l'hydrogène utilisé pour améliorer la combustion, et l'hydrogène utilisé pour remplacer l'essence.

La première j'en sais fichtrement rien, j'espérais que quelqu'un avait une idée

La seconde, ça me parait être le bon sens même. En faisant exploser un mélange air/essence, une bonne partie de l'énergie est produite sous forme de chaleur, qui n'est absolument pas utilisée par le moteur, donc en pure perte. L'idée est de récupérer cette chaleur pour la convertir en hydrogène (qui n'est qu'un vecteur, pas une source), et donc rendre cette chaleur à nouveau utilisable par le moteur. C'est comme si on récupérait de l'essence en sortie moteur à la place de la chaleur. La consommation additionnelle est simplement de l'eau (qui ne coûte rien). Le rendement du moteur (en tant que système tout entier) est donc amélioré. De plus, un mélange air (oxygène) + H2 produit (s'il est pur) de la vapeur d'eau, point. Donc moins de dépôt et moins de pollution.

D'ailleurs si l'utilisation de l'hydrogène devient importante, il se pourrait même que la pollution baisse suffisamment pour rester bon au contrôle technique même en décata, et ça serait super amusant

En plus, mais là c'est un peu extrême, l'eau utilisée dans l'électrolyse est récupérée à l'échappement en brûlant l'H2+O.

Actuellement les moteurs à combustion interne produisent autant de chaleur non utilisée que d'énergie mécanique (sûrement plus, mais je ne connais pas les chiffres). On ne s'est jamais intéressé à ça parce qu'on ne savait pas quoi faire de cette énergie. Aujourd'hui on est capable de produire du carburant à bord du véhicule avec cette dernière.

Il y plusieurs choses à voir : 

• conversion de la chaleur en énergie électrique
• production d'hydrogène avec l'électricité et stockage de l'électricité
• OU
• production et stockage d'hydrogène (réservoir d'hydrures)
• utilisation de l'hydrogène dans le moteur

En fait on sait faire tout ça, avec plus ou moins de réussite, mais dans tous les cas il s'agit d'utiliser quelque chose qui est perdue pour le moment. Donc on ne peut que gagner.

[striker]

de mémoire, lez réacteurs pantone utilise le principe de la thermo électricité, généralement, les véhicules qui sont équipés de ce système ont une consommation réduite de 8% à 10%, c'est un système qui utilise la chaleur de l’échappement pour faire une hydrolyse de l'eau

[chevaliernoir]

de mémoire, lez réacteurs pantone utilise le principe de la thermo électricité, généralement, les véhicules qui sont équipés de ce système ont une consommation réduite de 8% à 10%, c'est un système qui utilise la chaleur de l’échappement pour faire une hydrolyse de l'eau

Niet!
La pantone utilise la température de l'échappement pour vaporiser l'eau.
Il injecte ensuite la vapeur d'eau dans le moteur.
Cette vapeur d'eau prend la place de l'air+essence.
Tout revient donc a diminuer la cylindrée du véhicule.
La conso est moindre, certes, mais la puissance et le couple tout autant.

Si on débranche un rotor, on va aussi moins consommer.

[striker]

mea culpa, je me suis trompé de projet, lors de l'eco marathon, on avait envisagé les deux montages, hydrolyse de l'eau et pantome, par contre, on n'avait pas noté de baise de puissance sur le moteur du proto avec la vapeur( bon d'accord vu la puissance du 31cm² honda ...... )

[aurel666]

J'évoque la thermoéclectricité car la pratique en labo a fait un grand bon il y a quelques mois, et il se pourrait que ça devienne utilisable dans les années à venir, avec un delta de températures bien plus faible et des rendements de l'ordre de 25%.

Je ne suis pas au fait de dernière nouveautés, je n'ai pas bossé dessus depuis 1 an et demi. (normalement, si ça se goupille bien je devrais reprendre cette année )
Ce que je sais, c'est que le rendement obtenu en labo est réduit quand tu dois placer ton module dans son environnement "réel". (Tu as par exemple des pertes à cause des contacts thermiques)

aurel : pourquoi si on refroidit un tout petit peu l'échappement le rendement baisserait ? Vu que justement, tout se passe après le moteur. D'ailleurs justement, si le rendement des moteurs à combustion interne est si pourri c'est justement parce qu'on utilise pas la chaleur générée. Là ça serait le cas.

C'est de la thermodynamique, le rendement maximum de ton cycle thermodynamique dépend directement du rapport entre la température des gaz en entrée du moteur (source froide à la température Tf) et en sortie du moteur (source chaude à la température Tc)
n = 1 - Tf /Tc
Si tu baisses ta température d'échappement, en première approche, tu baisses ton rendement

Nota : c'est pourquoi le renesis marche mieux en au printemps qu'en été où l'admission d'air est plus chaude

Le rendement de l'électrolyse, j'ai presque envie de dire qu'on s'en moque. Vu que pour la réaliser, on utilise - avec un mauvais rendement - une énergie qui jusqu'à présent était tout simplement perdue. Mal utiliser une énergie perdue, c'est pas « grave ». Non ?

Là, ce qui pose problème à mon sens, ce n'est pas l’efficacité de l'utilisation de l'énergie, mais plutôt la quantité maximum d'H2 que tu peux sortir de ton installation.

On pourrais faire un calcul de coin de table :

• puissance d'un renesis : 231cv soit 157kW
• en prenant l'hypothèse de ce site sur le rendement du Wankel : 30 % http://www.revolutionrotorclub.com/v2/i ... Itemid=110
• Il reste 523kW thermique à évacuer par l'échappement.
• En faisant l'hypothèse que ton générateur thermoélectrique a un rendement de 5% tu peux récupérer : 26kW
• Avec un rendement de 50% de l'électrolyse (source wikipédia) , tu dois pourvoir récupérer 13kW d'énergie chimique sous forme de H2 et O2
• Si tu les réinjectes dans le moteur, il sont transformés en énergie mécanique avec le rendement de 30%, soit 3,9kW
• ce qui fait une puissance de 5cv supplémentaires en sortie de ton moteur

Sachant qu'entre temps, ton module thermoélec a fait baissé le rendement du moteur donc sa puissance de sortie, je ne suis pas forcément sûr que l'on puisse gagner quelque chose comme ça.

[striker]

BMW essaie un proto avec un générateur thermo électrique a priori depuis 2008 pour une prod cette année :

http://www.caradisiac.com/Un-generateur ... i-3871.htm

[jmi]

derniere precision:
tes 157 KW sont les "maxi" obtenue, de plus l'ont sait tous qu'en pratique on doit etre plus proche des 140 KW, mais la encore a 8500 tr minute.
donc pour moi a 3500/5500 c'est une moyenne admissible pour evaluer réelement ton energie de depart.
pour preuve, quand l'ont fait des log, sur la temperature des gaz , celle ci varie entre 650 et 950 °C en moyenne, mais la aussi c'est un pic.

en fait quand je dit, ne t'attend a rien, ce n'est pas vraiment au sujet de l'hydrogene, mais plutot au niveau du rendement mediocre de celui ci.
et pour finir, la version hydrogene, embarque il me semble un turbo electrique sous 48 volts, pour les trés bas regime, pour eviter justement de prendre trop les tours, et d’annuler le bénéfices du passage a l’hydrogène.

[aurel666]

BMW essaie un proto avec un générateur thermo électrique a priori depuis 2008 pour une prod cette année :

http://www.caradisiac.com/Un-generateur ... i-3871.htm

la thermoélectricité n'est pas nouvelle dans l'automobile, ça fait une dizaine d'année que plusieurs constructeurs essaient.

J'ai trouvé la puissance d'un alternateur de bmw série 5, 150A pour 12V soit une puissance produite de 1,8kW
c'est vraiment pas beaucoup, sans parler de la complexité du système.

Si tu regarde le schéma, ils utilisent un circuit d'eau supplémentaire pour refroidir le bousin

derniere precision:
tes 157 KW sont les "maxi" obtenue, de plus l'ont sait tous qu'en pratique on doit etre plus proche des 140 KW, mais la encore a 8500 tr minute.
donc pour moi a 3500/5500 c'est une moyenne admissible pour evaluer réelement ton energie de depart.
pour preuve, quand l'ont fait des log, sur la temperature des gaz , celle ci varie entre 650 et 950 °C en moyenne, mais la aussi c'est un pic.

Il développe combien le moteur à entre 3500 et 5500tr?

Est-ce que quelqu'un aurait une courbe de rendement du Renesis en fonction de sa vitesse de rotation?

[jmi]

de memoire, de 100 a 150 cv, ...
tient un passage au banc:

[gml]

Je vois bien tout ça. Alors il faut attendre que les nouvelles matières thermoélectriques débarquent. On devrait pouvoir gagner 20cv et polluer beaucoup moins (faudrait que je retrouve le lien vers les recherches). De mémoire c'est 25% de rendement au mini, et les deltas de températures sont de quelques degrés à peine, càd utilisables presque au démarrage.

Pour la thermodynamique je vais me documenter, car j'ai du mal à comprendre. Ça voudrait dire que si on fait tourner un moteur seul, et qu'on enlève le collecteur le rendement diminue. Ta formule est limpide, mais le résultat pratique ne me parait pas logique.

Sinon faut mettre une éolienne dans le jardin ou un panneau solaire sur le toit pour remplir un petit réservoir d'H2, et l'utiliser. Dans tous les cas, je trouve ça bien plus logique, efficace et non polluant que les batteries dans une voiture…

Dommage que l'aluminium soit si difficile à recycler depuis l’hydroxyde d'aluminium , on aurait de quoi faire à la maison…

[chevaliernoir]

Quelques précisions pour aider a faire avancer le bignou...

Comme rappelle jmi, les 200cv sont au régime max, et dans la réalité en stabilisé (là) ou on veut gagner de la conso), c'est plutot 4000 rpm, donc 80kW d'apres le graph. Mais attention, ces 80kW sont lorsque l'on appuie a fond sur la pédale, ce qui ne correspond pas a un régime stabilisé.

Je vais donc prendre le problème à l'envers...
Pour rouler a 120km/h, suivant son Cx, ses pneus, etc... une voiture développe environ 25 kW.
Nous, on a un Cx probablement pas trop mauvais, mais des pneus larges donc mauvais. Donc l'un dans l'autre on doit être dans la norme.
De toute facon, c'est juste un ordre de grandeur que l'on cherche, hein!

Dans un vehicule thermique (rotatif ou a piston) on a environ 1/3 de la puissance qui va aux roues,
1/3 qui sert à rechauffer l'eau
1/3 qui part dans l'échappement.
On se retrouve donc avec environ 30w dans l'échappement.

Si on utilise la chaleur de l'eau ou de l'échappement, cela ne change en rien le rendement du moteur en lui même.

Si le générateur a un rendement de 5%, tu récupères 1250 W
Avec une électrolyse de 50% de rendement, il reste 625W
si tu arrives a réinjecter cette puissance dans le moteur il produira un tiers de la puissance injectée, soit 200W soit un quart de cheval....

[gml]

Merci pour les calculs et précisions. J'en conclu que pour le moment le rendement n'est pas suffisamment bon pour rendre le dispositif intéressant. Faut attendre la prochaine génération…
Ou bien un apport extérieur.

[chevaliernoir]

si le but est améliorer la qualité de la combustion, des méthodes classiques sont :

• Le double allumage (ca, le Renesis en est déjà équipé)
• Les turbulences. Je ne sais pas ce qu'il est possible de faire dans ce domaine... Vu la forme de la chambre de combustion, ça doit être déjà pas mal turbulent
• Fonctionner un peu riche : la combustion est meilleure, plus stable, mais on y perd en conso et émissions...

Sur les moteurs a pistons, on injecte parfois (souvent) sur la soupape d'admission fermée, de manière à ce que l'essence se vaporise et que le mélange soit plus homogène. Sur le Renesis, il y a un truc du genre aussi, avec une injection sur une paroi chaude. Je ne sais pas ce que l'on pourrait gagner de ce coté la..

[striker]

pour l'injection sur les parois chaudes, effectivement, ça apporte une meilleur combustion( déja testé sur un moteur à piston), après, je pense que vu la température qui règne dans le compartiment moteur du renesis, ça va être compliqué de faire plus chaud