[Technique] Distribution pneumatique moto.

Je ne vois comment ça peut marcher a pression constante comme ça a été evoqué plus haut. La pression augmente forcément pendant la descente du piston, sinon ou serait l'effet ressort ?

Dans un monde idéal il suffirait de mettre la pression p0 dans la chambre pour que ça fonctionne a vie, mais hélas il y a des fuites... visiblement de l'huile qui rentre et de l'air qui sort. (C'est d'ailleurs assez surprenant que de l'huile rentre si la pression mini (soupape fermée) est autour de 7-8 bars).  

Evacuer l'huile incompressible qui réduit le volume de la chambre semble assez simple, il suffit d'un clapet de décharge de préférence judicieusement placé la ou l'huile a tendance a s'accumuler. Par contre :
"alimenter la chambre en fluide compressible et y maintenir une pression supérieure ou égale à une pression minimale de tarage prédéterminée P"
semble plus compliqué !
 
Remettre de l'air a la pression minimale ne peut ce faire que quand la soupape est fermée, il faut donc un systeme qui fait communiquer l'interieur de la chambre avec la reserve d'air sous pression uniquement au pmh de la soupape, ce qui n'arrive pas tres souvent ni tres longtemps quand le bastringue tourne a 20 000 t/mn !

Certains on sans doute passé à côté du fait qu'un moteur avec ses échappements peut-être un instrument de musique, le fabriquant de l'échappement est un peu un facteur d'orgue, on tous remarqué que certains moteurs chantent mieux que d'autres, le musicien c'est le pilote , Hailwood se débrouillait bien avec la 6 pattes .
Alors ne parlons pas du moteur électrique, ils veulent le faire chanter en play back !!!

Si , en théorie et même en pratique sur les circuits pneumatiques industriels ( oû la pression dans les vérins ne bouge pratiquement pas à cause de la grande cylindrée du circuit) cela fonctionne, l'effet ressort est apporté par la pression P, comme un contrepoids, ou une masse.
Sur notre application il suffirait d'un circuit assez dimensionné pour absorber les variations de pression de chaque chaque cylindre /soupape en tenant compte que tout ce petit monde fonctionne chacun son tour et non simultanément, il y a constamment des + et des - , un certain équilibre. Le problème est qu'il faut piéger l'huile donc placer des clapets de décharge donc fermer les chambres y compris à l'admission d'air via la bouteille avec des soupapes anti retour. Le système fonctionne avec variation de pression, peut être modérée, ainsi qu'une force initiale plus réduite qu'avec des ressorts puisqu'il n'y a plus à compenser leurs défauts par des pré-charges et dureté importantes.
Dan

Charly a écrit:

Je ne vois comment ça peut marcher a pression constante comme ça a été evoqué plus haut. La pression augmente forcément pendant la descente du piston, sinon ou serait l'effet ressort ?

A pression constante (limiter la pression revient à limiter aussi les frictions, ça peut être intéressant) l'effet ressort est bien là sauf que la force de rappel a une valeur constante. Si tu as 8bar à P0 et que tu règles la décharge légèrement au-dessus, tu va maintenir une valeur proche des 8bar en permanence.
Mais ok, ce n'est pas le but recherché.

Charly a écrit:

Remettre de l'air a la pression minimale ne peut ce faire que quand la soupape est fermée, il faut donc un systeme qui fait communiquer l'interieur de la chambre avec la reserve d'air sous pression uniquement au pmh de la soupape, ce qui n'arrive pas tres souvent ni tres longtemps quand le bastringue tourne a 20 000 t/mn !

Exactement comme tu l'écris, en faisant communiquer en permanence la chambre et l'alimentation et en y insérant un clapet anti-retour pour éviter la montée en pression dans l'alimentation.

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A noter qu'Honda avait fait évoluer le système en supprimant pour chaque soupape les clapet d'entrée et clapet de décharge pour un unique orifice calibré d'entrée/sortie et opter pour une régulation "globale".

 tout s’éclaire , les vitesses sont gérées en pression/débit.

Il n'y a qu'a piloter les pressions en fonction du régime et tu obtiens un système nettement moins énergivore que des ressorts.
Par contre une régulation commune sous-entend un autre élément pour l’équilibrage ? A moins que tout soit parfaitement calé au degré prés ?  mince, si c'est le cas la pression redeviens fixe

Ah ouais merci Maneton, avec ce schéma j'ai pigé. C'est assez simple en fait...  

Du coup on a un systeme de rappel de soupapes :
-aux parties mobiles plus legeres, donc capable de prendre plus de tours et autorisant une loi de levée plus agressive
-quasiment sans problemes de resonnances aux vibrations
-moins énergivore (surtout avec un compresseur externe pour remplir la bonbonne)

Ca fait beaucoup d'avantages !

Pour une utilisation autre que GP, il reste le probleme de l'autonomie (avec bonbonne) ou celui d'ajouter un compresseur electrique pour mettre en pression le systeme avant le démarrage du moteur + déshumidificateur d'air (ou circuit fermé a l'azote avec séparateur d'huile ?)

Quand on voit la complexité des systemes antipollution sur les diesels modernes ça parait pas monstrueux..

Il existe différents brevets de "paufinage " du système: un Anglais qui incorpore un ressort interne dans les pots pneumatiques pour permettre par exemple de démarrer un moteur longtemps stoppé, pour suppléer momentanément une baisse de pression, et un autre Allemand qui incorpore un petit compresseur mécanique dans la distribution, zon pensé à tout les coquins. Pour la route çà n'a pas d'utilité réelle, pour l'endurance peut être?
Dan

Avec les pistons en forme de godet, le volume mort est tel par rapport à celui généré par la course que différence entre la pression initiale soupape fermée et celle soupape totalement ouverte ne doit quand même pas être si énorme.

Dans les estimations de forces d'appui vérins pneu/soupapes à vide et en mouvement je pense qu'il ne faut pas négliger le rendement pas exceptionnel, dû aux frottements des joints, au pif j'estimerai un bar de perte sur 8 bar initiaux surtout à bas régime , qui progressivement s'améliore avec la vitesse, la lubrification, voir une fine couche d'air de fuite entre piston/cylindre pneu. Situation similaire avec le frottement des segments de pistons dans un moteur ( la majorité des pertes mécaniques).
Dan

maneton :Avec les pistons en forme de godet, le volume mort est tel par rapport à celui généré par la course que différence entre la pression initiale soupape fermée et celle soupape totalement ouverte ne doit quand même pas être si énorme.


Hum... je suis pas sur de bien comprendre , il me semble bien que sur un gaz, si tu divise par 2 le volume du contenant tu double la pression ?
c'est a ce demander si l'absorption relative des variations non contrôlable de pression n'est pas l'essence même de la distribution pneumatique. Pourquoi s'embeter a gérer du gaz alors qu'une hydraulique (incompressible) pourrais faire l'affaire avec une gestion de l’étanchéité pas forcément plus simple mais beaucoup plus fiable.
Un joint spy sa tien pas plus de 10 bars ? un torique bien moins ?

La pastille en forme de caps entre la tige et le godet, le montage doit surement être "flottant " pour assurer le jeu de dilatation de la soupape. Moteur éteint le jeu est présent, en fonctionnement le jeu est comblé. sur un système conventionnel,si ont considère 15/10eme de jeu +4/10 de rampe d'arbre a came sur 30°. A mon avis ici  il y a matière a optimiser le diagramme/profil d'acc. a bien y regarder je doit raconter des conneries n empêche que je vois pas ce qui empêche le’ chapeau de se balader ...

Atch a écrit:

Pourquoi s'embeter a gérer du gaz alors qu'une hydraulique (incompressible) pourrais faire l'affaire...

Et comment tu fais un ressort avec du liquide ?

J'y connait rien de plus dans cette technologie qui ce qui est décrit dans le sujet.

On peut diminuer l'augmentation de pression du à la course du piston et faissant communiquer la chambre du dit piston avec un volume qui lui est fixe et x fois plus volumineux(ou variable). Pour les fâché avec avogadro, imaginez une petite seringue remplis d'air, je bouche l’extrémité, alors, plus je veux faire avancer le piston, plus je doit appuyer fort(celà ce décrit théoriquement par une courbe de raideur: la force sur un axe, le déplacement sur l'autre).
Maintenant je garde la même seringue que je fais communiquer avec une autre seringue plus grosse avec un tuyaux, pour un même effort, la seringue s'enfoncera d'avantage que la configuration précédente.
Le volume variable permet d'ouvrir les possibilité de courbe de raideur.
La forme de godet que décrit atch, correspond au volume supplémentaire ajouter par la grosse seringue dans mon exemple.
Pour résumer, la variation de pression entre soupape sur siège et soupape levée et proportionnel au rapport entre le volume total de la chambre et le volume déplacé pendant la course. Jouer entre ces deux variables et la pression dans le circuit permet aux ingénieurs de faire plus efficace que le ressort dans le contexte visé dans d'autres messages(loi de levé imposant des dynamiques extrêmes aux mouvement des soupapes)

C'est plutôt la loi de Mariotte qui intervient dans ce que j'écrivais.

Atch a écrit:

il me semble bien que sur un gaz, si tu divise par 2 le volume du contenant tu double la pression ?

Decreasing the volume will increase the pressure and the temperature of the gas inside. As a result the pressure rises more than linear. Divide the volume by 2, and the pressure will rise with a factor 2^1,4. Only if you decrease the volume so slowly that the temperature will 'leak away' to the environment, volume and pressure will behave in the way you expected.

Citation :

Pourquoi s'embeter a gérer du gaz alors qu'une hydraulique (incompressible) pourrais faire l'affaire avec une gestion de l’étanchéité pas forcément plus simple mais beaucoup plus fiable.

The specific mass of a fluid will be about 100 times higher than the specific mass of a gas at 10 bar, so you would need 100 times more energy in just moving the fluid in and out of the volume. That is not something you would like in a high-revving engine...

je me suis mal exprimer , j aurais du préciser que le pneumatique offrait une flexibilité/tolérance d'usage que n'offre pas hydraulique d'ou > pourrais faire l'affaire ! sauf Si tout les paramètres étaient parfaitement sous contrôle. Mais ce-qui semble très difficile a maintenir sur l’intégralité d'un cycle a haut régime/2 acc. cela doit pas être impossible en complexifiant le système mais en terme de compacité, ce principe a l'air très abouti .

Ceci dit, dans ce principe je voie pas d'effet ressort a proprement parlé comme pourrait le faire un pneu, un ballon, ressort. Je voie un volume que l'ont augmente via une mise en pression pneumatique et que l'on vide par une action mécanique.

Ce que je pense avoir compris, en partant du godet plein donc soupape fermée.

- la bonbonne/pompe maintien la chambre a une pression souhaité qui peut être variable en fonction du régime.
- le premier clapet est je suppose un clapet anti-retour qui s'ouvre en fonction de la pression en amont disons 8 bar a régime maxi . Rien n’empêche de le faire fonctionner a 3 bars a bas régime. Ce clapet via la pression admise en amont s'ouvre plus ou moins, ce qui modifie le débit et par conséquent la réactivité du système.
-l'arbre a came rentre en action et pousse le godet augmentant la pression. le premier clapet anti-retour ce ferme . Une période de transition s'opère (la ou avec l’hydraulique sa coince). En aval le clapet de décharge s'ouvre disons à 8.5 bars laissant s’échappé l'excédant.
- une fois en bas la came libère le godet. Juste après la phase d’équilibre la pression chute. le clapet anti-retour s'ouvre et fait remonté le godet via la pression souhaité.
voila comment je vois le cycle , mais rien n’empêche que les deux clapets soit un poil fuyant pour assurer les transitions

Merci Fritz Overmars pour ces précisions.

Puisque vous m'en donnez l'occasion je profite de l'occasion pour vous remercier de toutes vos actions sur ce (les) forum. Je pense sincèrement que vous avez atteint le niveau du sage. Prodiguant sont savoir a qui veux bien, sans crainte ni orgueil.

bien à vous

Charly a écrit:

Atch a écrit:

Pourquoi s'embeter a gérer du gaz alors qu'une hydraulique (incompressible) pourrais faire l'affaire...

Et comment tu fais un ressort avec du liquide ?

Avec un accumulateur ( poumon) : capacité costaude, avec d'un côté le fluide hydraulique, séparé par une membrane et de l'autre de l'azote sous pression; très employé dans les circuits hydrauliques un peu évolués, mais c'est un peu hors sujet ici.
Dan

Au sujet de l'hydraulique, il existe un brevet Renault pour le pilotage complet des soupapes dans des cylindres/pistons hydrauliques de design similaire à ceux du pneumatique, le tout sans arbre à cames. Des accumulateurs hydrauliques sont incorporés dans le circuit. On ignore si çà tourne ce bazar et à quel régime maxi, quelle fiabilité....etc
En tous cas au niveau vitesse l'hydraulique çà coince: en matériel industriel ( machinerie) nous avions l'habitude de respecter les vitesses maxi recommandées des piston/tige des vérins; 250mm/s pour le pneumatique, 50mm/s pour l'hydraulique ( 100 à 250 bar). Sur une application un peu exotique et par limite de moyens temps, délai...on a fait fonctionner un vérin hydro à grande course à 250mm/s pour respecter les temps de cycle, et malgré un équipement soigné au niveau des joints il n'a pas tenu plus de 3 jours en période relax de mise en route, preuve irréfutable constatée. Il s'agissait de matériel standard , nul doute que l'on doit faire un peu mieux avec du matériel spécialisé , surtout en pneumatique tels que les systèmes piston cylindre des armes à air comprimé ( étanchéité par segment métallique type moteur) par exemple.
Dan

Atch a écrit:

Je voie un volume que l'ont augmente via une mise en pression pneumatique et que l'on vide par une action mécanique.

Je ne crois pas. Pour moi c'est un simple ressort pneumatique, les clapets et la réserve de gaz ne sont la que pour remédier au probleme de fuites.

Charly a écrit:

Je ne crois pas. Pour moi c'est un simple ressort pneumatique, les clapets et la réserve de gaz ne sont la que pour remédier au probleme de fuites.

Je sais pas charly, mais ont peut imaginer un système de recyclage.de toute manière tant que l’ont ne connaîtra pas la ou les fonctions précises des. ‘ regulators’ représenté sur’ la coupe ont peut tout imaginer. Même un système hydraulique maintenu en pression par une vessie pneumatique   La technologie  des fluides permet d arriver au même résultat en prenant des chemins opposer. Malgré tout, un seul est optimum. Sans compter que la terminologie qui peut embrouiller exemple vase d expenssion = vessie = accumulateur =poumon et j’en suis sur qu en creusant un peut y en a d autre, ils sont malin ces ingénieurs pour aliéner le quidam   .
J ai juste exposer mon sentiment sur ce casse-tête du week-end  , un sentiment qui évolue au fil des relectures enrichissantes.

Dan viens de nous expliqué que les systèmes pneumatiques étaient plus approprié pour les applications exigeantes en vitesse. Les hydrauliques plus performantes en puissance. Fritz, qu il ne fallait pas négliger le phénomène d’échauffement qui impact directement la pression.
En attendant que les claviers ce délits

Petite devinette : Quelle pression faut-il dans la chambre pneumatique pour accélérer suffisamment (3000g à la louche) l'ensemble mobile (masse = 50g, disons pour une soupape d'admission au hasard   )  afin qu'il suive correctement le profil de levée au régime max (19000rpm, toujours au hasard ...   ) ?

Allez, je vous la donne : on en sait rien parce qu'il manque une info, la pression seule ne veut rien dire ici, il faut aussi considérer la surface sur laquelle elle agit ...

Alors peut-être que 8bars suffisent, mais il va falloir prévoir de la place pour monter une chambre plus larges que la soupape ! (et du coup augmenter la masse mobile, donc l'effort nécessaire, donc augmenter encore la surface ... ah bah non )



Un rappel de soupape pneumatique agit bien comme un ressort, l'air est comprimé dans la chambre lorsque la soupape s'ouvre emmagasinant de l'énergie qui sera utilisée pour refermer la soupape. C'est cette pression maxi lorsque la soupape est ouverte en grand qui est utile, la pression mini lorsque la soupape est fermée n'est qu'une conséquence qui résulte des choix de design, notamment du rapport volumétrique de la chambre (c'est de ça dont parle Maneton plus haut).

Les régulateurs, clapets et la réserve (qui peut être remplacée par un compresseur embarqué, c'est ce qu'il se faisait il y a quelques temps au moins en F1) sont là à la base uniquement parce qu'il y a des fuites et qu'il faut aussi gérer le problème de l'accumulation d'huile dans la chambre.
Le régulateur d'alimentation ne fournit en aucun cas la pression nécessaire à l'effort de rappel de la soupape en dynamique.
Le régulateur de décharge doit être taré à minima à la pression nécessaire à l'effort de rappel de la soupape en dynamique (sinon la soupape ne suit plus le profil de levée), il a deux utilités : faire face aux problèmes d'accumulation d'huile et gérer la pression utile sur les systèmes pilotés.

La force de rappel nécessaire dépend du régime, c'est pourquoi il est intéressant de pouvoir modifier la pression maxi dans la chambre avec des régulateurs pilotés.

Il existe différents systèmes, certains ne reprennent pas forcément totalement le principe ci-dessus comme par exemple celui qu'utilisait Honda en F1 il y maintenant quelques années et dont nous parle Maneton (toujours) plus haut. Sur ce système c'est l'orifice calibré de très petit diamètre qui sert de clapet en quelque sorte, la lubrification est aussi revu pour limité la pénétration d'huile dans le système pneumatique et l'alimentation en air ainsi que la décharge sont pilotés par des injecteurs (il reste quand même un régulateur de pression entre la réserve d'air et l'injecteur d'alimentation).
L'huile qui pourrait s'accumuler dans les galeries d'air est purger périodiquement en augmentant la pression d'alimentation et en ouvrant la décharge vers le réservoir d'huile pour faire circuler un volume d'air donné à un débit prédéfini. L'objectif est de contrôler la consommation d'air et de réduire les frictions dû à l'accumulation l'huile dans les chambres pneumatiques.

Le traducteur veux rien savoir mais ce lien pourrait contenir quelques données que je suis incapable de décrypter
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C'est le document d'où proviennent les données  auxquelles Loi's et moi faisons référence  au sujet duquel nous avons déjà discuté dans le lien que j'indiquais p.2 du sujet.

@Loi's, si les proportions sont conservées sur les dessins, le diamètre du piston est 22-23mm ce qui avec une queue de 5,8mm donne une section utile de 3,9cm².

En fait ce qui va manquer pour ce cas, c'est la pression nominale. J'essaierai  d'obtenir les volumes dans la semaine ce qui donnera une estimation du rapport volumetrique et donc de la variation de pression.

le synoptique peut toujours être utile:-)
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Sinon un lien comparent trois techniques ressorts, desmo, pneumatique rien d’en révolutionnaire mais quand même 1 ou 2 petites choses par chapitres (3)
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Ici un peut d anatomie
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Assez remarquable document, on y trouve des infos intéressantes par exemple sur moteur de F1 dia des soupapes: 41,6 et 32,4, levées respectives : 13,5 et 13 mm ( énorme / au dia des soupapes) dia tige de soupape 5,8 mais creux ( dia 3,5 intérieur); diagramme de distribution symétrique: 19° 64° soit des temps d'ouverture de 263° très faible pour de tels moteurs, correspond à ceux de moteurs sport quelconques, tout le remplissage est obtenu par l'énorme levée dont la forme est très élaborée ( courbes de Bezier). Effectivement les diamètres utiles des vérins pneumatiques ont l'air vraiment minus chez Honda.
Dan