Nature Humaine (amocalypse)
Citroën 2cv et méhari>Amélioration>Motorisation>AVEC (générateur vortex
admission)
Première version: 10/05/2007
Dernière version: 2015-05-08
AVEC (générateur vortex admission)
AVEC = (Air+Vortex = Économiseur de Carburant) selon la dénomination donnée sur le site de Quathomme.
Attention, je préfère vous le dire tout de suite, cet élément est mal
connu. Ce que je peut vous dire pour l'instant, c'est que question couple on y
gagne (flagrant dans les côtes, sur une charleston on a pu rouler à 60 en
quatrième (55 km/h réels) alors qu'avant il était illusoire de passer la
4eme en dessous de 80 km/h compteur).
Le frein moteur est pratiquement diminué du tiers en descente.
Maintenant, aucune baisse de conso flagrante n'a été constatée, mais on a
plus diminué la conso qu'augmenté, ce qui est une bonne chose au vu du couple
gagné!
Pour vous aider dans vos propres calculs, je vous propose un classeur Calc (de OpenOffice) listant les principaux calculs, qui simplifient la vie, vous n'avez qu'a rentrer les paramètres et ça vous calcule tout seul les dimensions.
Sommaire de la page
3) Réalisation
3) Tests
pour en savoir plus...
1) Comment ça marche
Je n'en sait foutre rien! Ce paragraphe va donc être rapide.
On pourrais supposer que le turbulateur créé un vortex, qui au centre à une
dépression et à l'extérieur un tourbillon en surpression. Appauvrit-il le
mélange à cause de la surpression à l'extérieur du tourbillon? Ou au
contraire l'enrichit-il par la dépression centrale?
Est-ce qu'il favorise le remplissage en créant un goulot d'aspiration? Les
pertes par frottement aux parois étant diminuées du fait de l'air qui
tourbillonne sur les côté, l'air au centre ayant moins de frottements et
allant direct dans la chambre de combustion? Où est-ce par la chute des
températures dues à la dépression?
Est-ce qu'il ne se contente pas juste d'abaisser le régime de couple max en
modifiant la vitesse du flux dans les canalisations d'admission, permettant de
rouler à plus bas régime (régimes plus exploitables pour les côtes) donc de
moins consommer en ayant plus de couple?
Ne se comporte-t-il pas plutôt comme un starter à moitié ouvert qui
enrichirait le mélange en essence (dépression dans la tubulure d'admission
engendrant plus d'essence aspirée par le carbu) et augmenterait le couple?
Est-ce que le tourbillon favorise le mélange intime air-essence, garant d'une
meilleure combustion?
On n'en sait rien, et pour le moment ce n'est pas la question.
Historique
Pour parler de l'histoire de cet appareil, on en retrouve la trace depuis pas
mal de temps déjà : dans les années 60, un français avait breveté un dé
à coudre percé qui placé sous le papillon, en entrée de tubulure
d'admission, faisait gagner 10 à 15% de conso, par un meilleur brassage
air-essence. Un deuchiste, en démontant un vieux 425 cm3 du début des années
60 a trouvé un engin similaire à l'AVEC, situé juste en entrée de culasse
dans la tubulure d'admission.
En 2006, des sociétés américaines ont relancé l'intérêt pour ce genre de
bidule avec le vortex valve TM, un français a essayé de se bricoler un truc y
ressemblant sur sa Xantia, et a obtenu des baisse de conso de 15%, publiée
sur Quant'homme. Nombreux sont ceux qui ont essayé, en obtenant des
résultats identiques ou nuls, mais toujours cette augmentation de couple. Pour
ceux qui ont acheté le système, les résultats sont plus que mitigés, pour
la plupart il n'y a eu aucun effet, ils ont dû se bricoler eux-même au final
l'appareil pour obtenir des résultats, alors que sur les grosses américaines,
les consos passent de 20 l aux 100 à 18 l...
2) Eléments de construction
Voici le plan de l'AVEC, avec en haut l'AVEC final vu de dessus, il a été enroulé, et en dessous l'AVEC déroulé, celui qu'on dessine sur une feuille de métal plane avant de l'enrouler sur elle même.
Paramètres de construction
a) Où placer l'AVEC?
b) Dans quel sens le tourbillon?
c) La jupe en haut ou en bas?
d) Nombre de pales?
e) Hauteur des pales?
f) Angle α d'inclinaison des pales?
g) Angle β d'ouverture des pales?
h) Rayon de courbure du dessin des pales?
Avec comme paramètres les plus importants, l'endroit où est placé l'AVEC, le
nombre de pâles, leur hauteur et l'angle β qui vont influer sur le diamètre
de l'oeil du centre, c'est à dire le pourcentage de flux qui va être mis en
rotation et l'oeil du centre qui ne va pas toucher de pales, et l'angle α qui
va déterminer l'angle d'incidence des pales (trop important, il freine trop
l'air d'admission, peu important, l'effet du vortex ne se fait pas assez
sentir. plus l'angle est élevé, plus le tourbillon est important pour les
faibles vitesses de flux donc les bas régimes (augmente le couple à bas
régime, plus l'angle est faible et plus le vortex se fera tard, donc aux hauts
régimes, mais qu'il bridera moins du coup).
Après, on pourrait en rajouter pleins d'autres (comme le matériau utilisé,
la longueur du tube de queue, ajout de potentiel électrique pour ionisation de
l'air, etc.), mais pour l'instant, pour faire des tests, c'est déjà pas
mal.
Nous nous contenterons de l'état de l'art actuel pour fixer certains des
paramètres de construction.
Je donnerais les côtes en fonction du diamètre de l'AVEC, ce diamètre étant
déterminé par le diamètre du trou où il va être placé.
Nous utiliserons les notations suivantes :
D = diamètre
extérieur de l'AVEC = diamètre interne du trou où le positionner
L = π.D = Périmètre ou longueur développée de l'AVEC
H = hauteur totale de l'AVEC (du cylindre)
h = hauteur de pale
d = dc+dp = distance déroulée entre deux sommets de pale,
séparée entre dc (partie coupée) et dp (partie pliée)
n = nombre de pales
α = angle d'inclinaison des pales
β = angle d'ouverture des pales, dépendant du rapports h/H
Les dimensions utilisées seront en cm, c'est l'unité la plus pratique et qui
évite l'apparition de coefficients dans les calculs.
Où placer l'AVEC ?
- Idéalement, ce serait juste après le papillon des gaz, histoire que si
c'est le vortex qui fait effet, il ne soit pas cassé par le passage du
venturi. Et histoire aussi de ne pas aspirer plus d'essence en créant une
dépression au dessus du carbu, faussant les diamètres des gicleurs. Après le
papillon, ça augmente aussi le brassage air-essence.
- Près des culasses, il permettrait de mettre l'air en turbulence dans les
cylindre, ce qui augmenterait la vitesse de flamme et donc le rendement, la
combustion étant plus rapide se déroulant dans un volume moindre, donnerait
plus de poussée.
- Mais vu qu'il est possible qu'il puisse agir lors du passage du venturi, et
que la construction en amont du carbu simplifie grandement les choses (il y a
juste le collier du manchon côté filtre à air à dévisser, soit 20
secondes), nous commencerons par le placer avant, et en fonction des
résultats, nous le mettrons après ou pas.
C'est donc en sortie du filtre à air que je le mettrais. Le diamètre
intérieur de la sortie d'un filtre à air en plastique rond de LN est de 5 cm
soit un périmètre de :
π.D = L (1.1)
L = 15,7 cm en sortie de filtre à air (mesuré le diamètre intérieur). Je
donnerais les résultats des calculs par la suite pour ce diamètre.
A noter qu'il est souvent plus facile de déterminer le diamètre en mesurant
avec un mètre à couturière le périmètre. C'est pourquoi dans ma feuille de
calcul je propose ce pré-calcul.
Dans quel sens le tourbillon ?
Dans l'hémisphère nord, les tourbillons tournent de gauche à droite (sens
horaire) (je viens de vérifier au fond de la cuve des WC...) quand on regarde
en haut. En fait je ne pense pas qu'il y ai de sens préférentiel, mais il
faut bien en choisir un arbitrairement. De plus, certains essais alissent à
penser que ce sens est préférentiel au vu des résultats semble-t-il
meilleurs du côté horaire que de l'autre.
Nous prendrons donc cette orientation pour la direction d'inclinaison des
pales. Vue de côté, la pale partira d'en haut à droite pour aller en bas à
gauche.
La jupe en haut ou en bas ?
Certains pourraient penser que la jupe en haut commence à canaliser l'air
avant qu'il passe dans les pâles, mais tous les essais ont montrés qu'il
était préférable de mettre la jupe en bas.
Quand à la longueur de la jupe, elle doit peut influer sur le résultat final,
une longue jupe étant plutôt source d'emmerdements lors de la pose.
Nombre de pales ?
Quand on diminue le diamètre, si on avait un nombre d'ailettes constantes,
les ailettes seraient de plus en plus petites, et rempliraient de moins en
moins le passage.
Or, il y a une dimension d'ailette à respecter (fonction du débit d'air (donc
de la cylindrée, de la puissance, de la course, etc) qui passe), les
propriétés physiques de l'air étant constantes. Il faut donc que le nombre
d'ailettes varie en fonction du diamètre pour pouvoir garder une dimension
constante d'ailettes.
D'après mes essais sur route en mesurant le couple gagné en côte, sur un
diamètre 50 mm en sortie de filtre à air, 4 ailettes étaient plus
performantes que 8 ailettes. Mais comme il me semble qu'elles sont un peu trop
grosses, je pense que 5 auraient été plus judicieuses, je vais donc prendre
au "feeling" la formule suivante :
pour chaque centimètre de diamètre, mettre une pale.
A noter que le nombre de pales est un entier, la distance prise par une pale
étant :
d = L/n = π.D/n (1.2)
A remarquer que pour tout diamètre entier en cm on a n=D, donc dans la formule
ci-dessus ça se résume à d = π.D/n = π.D/D =
π. Intéressant comme résultat!
Pour les diamètres non entiers, je propose d'arrondir au nombre de pales
inférieurs si la décimale est en dessous de 0,5, au dessus sinon. Par
exemple, diamètre de 8,5 cm => 9 pales; diamètre de 8,4 => 8 pales.
|
Remarquer l'identité des pales qui auront la même
taille pour un gros diamètre qu'un petit, donc proportionnellement le
diamètre de l'oeil du centre qui est beaucoup plus petit pour les
petits diamètres de la canalisation (voir figure ci-contre), si on
avait gardé un nombre de pales constant cette proportion géométrique
n'aurait plus existé, les ailettes devenant de plus en plus petites à
mesure que le diamètre diminue, et l'oeil du centre restant
proportionnel au diamètre de la canalisation. |
Dans le cas de la sortie du filtre à air, nous avons donc d = 3,14 cm. Comme
pour le cas d'un diamètre 8, 10, etc du moment qu'il est entier en nombre de
cm.
Hauteur des pales ?
Des pales plus hautes feront un plus long tremplin à l'air, et dériveront
plus d'air si le trou central est plus fermé.
De plus, ce rapport influe directement sur le diamètre du trou au centre de
l'AVEC (en plus de l'angle β), où le flux est canalisé et non soumis au
vortex.
Selon certains, la hauteur H de l'AVEC est égale à son diamètre. Selon moi,
ce serait 2/3 du diamètre (H = (2/3)D).
Nous allons tester une troisième voie, et dire que la hauteur h de la
pale est égale à sa largeur d (je vous avait dit qu'au début c'est
assez empirique!).
Nous fixons donc d=h, puis h/H = 1/2 (la hauteur
d'une pale est la moitié de la hauteur de l'AVEC, à priori cette dimension
n'a pas d'importance).
On remarque que H n'augmente pas proportionnellement au diamètre (rapport H/D
= 0,45 sur les gros AVEC, 0,63 sur les AVEC plus petits) car H est
proportionnel à d (largeur de pale), qui lui est à peu près constant.
Angle α d'inclinaison des pales ?
C'est l'angle d'attaque des pales. Détermine le ratio entre dp et
dc.
α petit : Plus les ailettes sont ouvertes (α inférieur à
30°), et plus le vortex est long. Dans notre cas où on est en sortie du
filtre à air, autant le faire long si on veut arriver aux soupapes! De plus,
les ailettes perturbent moins le flux, ce qui est recherché dans les hauts
régimes. Mais aux moyens régimes, elles auront moins d'effet.
Des ailettes trop fermées (α supérieur à 30°) auront un bon effet
aux moyens régimes, mais vont limiter le remplissage aux hauts régimes et
donc diminuer la puissance maxi (qui se situe dans les hauts régimes), mais
par contre vont augmenter le couple maxi (qui se situe à moyen régime).
Comme l'angle d'attaque est efficace pour un régime précis, il nous faudrait
un angle d'attaque variable, mais question réalisation c'est une autre paire
de manche.
Cet angle est obtenu en découpant la largeur de pale d en 2 parties :
la partie dc qui descend (partie découpée, arrondie), et la partie
dp qui remonte (partie pliée, droite). Nous fixeront à 65% la partie
qui descend, et 35% la partie qui remonte.
On pourrait aussi prendre du 40%, ce qui mettrais α à 22° ce qui est pas mal
pour les mi régimes.
On pourrait aussi mettre du 26% pour dp, ce qui correspond à chercher
le gain dans les tours.
Dans notre cas, dp = 0,35*d = 1,1 cm, et dc= 20,4 cm.
Angle β d'ouverture des pales ?
Une fois l'AVEC construit, il est facilement modifiable, au début nous
fermerons le plus possible le trou au centre, nous mettrons donc 90°.
Pour les petits diamètres, les pales semblent boucher complètement le trou.
Peut-être aussi en fonction de la cylindrée derrière, les petits AVEC étant
sur les petites cylindrées unitaires.
Rayon de courbure du dessin des pales ?
idéalement, vue du dessus les pales ont 2 rayon de courbure, pour qu'elles
soient fines au centre et large à la base, afin de mettre en branle sur les
bords le plus d'air possible, ce qui va augmenter le frottement localement mais
le diminuer en moyenne dans l'écoulement.
Voici les 2 cercles à réaliser en théorie, pour obtenir au final la courbe
rouge, celle à découper (le trait noir est celui de la pliure) :
En pratique, quand on découpe à la cisaille la tôle, il est difficile de sortir de la ligne droite... Il faut juste essayer de donner une forme arrondie du mieux qu'on peut.
Autres tests et paramètres
Géométrie :
pour rappel, nous avons
fixé de manière arbitraire les paramètres suivant :
n = D
h/d = 1
h/H = 1/αα2
dp/d = 0,35
Bien sûr, en modifiant ces paramètres, on peut encore faire des milliers
d'essais, des heures d'amusement en perspective...
Le pourcentage d'obturation dépend du régime où on veut l'effet, de la
cylindrée derrière,
Matériau :
Il nous reste aussi si la nature du matériau à un rôle à jouer, par exemple s'il se produit une quelconque ionisation de l'air.
Polarisation électrique et/ou magnétique :
En polarisant l'AVEC
extérieur sur le + batterie (attention à bien mettre un fusible en sortie de
batterie), on économiserait un peu, à vérifier.
Si il faut le brancher sur le plus ou le moins électrique, si il faut mettre
un champ magnétique (sur une durit caoutchouc uniquement, sinon le flux
magnétique passe dans le métal et pas dans le conduit d'admission...),
etc.
3) Réalisation
La réalisation n'est pas compliquée, et s'apparente aux découpages avec
ciseaux que vous faisiez en maternelle.
Il vous faudra une cisaille à tôle, une plaque de tôle (alu, inox, zinc,
etc.) généralement récupérée d'un objet usuel.
La partie avec les ailettes sera dirigée vers le flux d'air entrant, c'est à
dire côté filtre à air.
4) Tests
Vu que cette technologie n'est pas bien connue, il nous faut l'ajuster au mieux de notre moteur. Il nous faut donc faire des tests, soit de couple moteur, soit de conso.
Sensations de conduite :
Relevées lors du test de couple.
Sans AVEC, manque de couple, accélérations moins franche, s'effondre dès la
sortie du pont. Accélération du début laborieuse, nette sensation de perte
de puissance en attaquant la montée (une 2cv quoi!).
Avec AVEC, en descente le frein moteur nettement diminué (en seconde obligé
de freiner beaucoup plus), dans la montée le 1er virage passé beaucoup plus
vite, relâche un peu l'accélérateur pour négocier le virage qui est assez
serré, alors que sans AVEC la vitesse était de 12 km/h inférieure!
Sinon en général, sur la méhari avec un moteur refait 4 ans avant, le gain
de couple est phénoménal, de quoi se monter une petite côte à 40 km/h en
quatrième (compteur réel). Le ressenti est immédiat. Sur un moteur qui vient
d'être refait, je n'ai pas retrouvé de sensations tranchées sur des très
fortes montées à 22%, le gain existe mais moins visible.
Tests de gain de couple :
Pour le couple, c'est relativement simple : un simple domino fixé sur le cable de l'accélérateur empêchera ce dernier de s'enfoncer trop profond, ou sinon un rilsan qui limite la course de l'excentrique du papillon, ou une cale de bois fixée sous l'accélérateur, etc. A vous de voir ce qui est le plus facile pour vous.
Avec cette course de gaz limitée, il est facile de se mettre dans une
côte, et en résistant à l'envie d'appuyer fortement sur l'accélérateur, ce
qui risque de déformer le support de cable, on laisse la voiture monter, et on
note les vitesses à des points intermédiaires, ou encore plus fiable le temps
mis pour parcourir telle distance. On fait ça sans AVEC 2 fois, puis 2 fois
avec l'AVEC, puis encore 2 fois sans puis 2 fois avec, histoire de vérifier
que ça ne bouge pas d'un test à l'autre et qu'il est fiable. On essaye
ensuite avec différentes configurations d'AVEC.
Le problème avec la vitesse c'est que le compteur de nos titines ne nous
donnent pas au kilomètre/heure près, mais heureusement l'AVEC est efficace et
les différences suffisamment visibles comparées à l'origine. Il sera en
revanche plus dur de comparer 2 AVEC différents aux effets suffisamment
proches.
Voici par exemple les tests que j'ai fait sur une Charleston de 90, moteur
60 000 kms environ, pas de soufflante, carbu double corps d'origine (on s'est
aperçu 2 ans après que le niveau de cuve était trop haut), 2 dans la voiture
(un pour noter les vitesses, il vaut mieux se concentrer à la conduite sur
route ouverte, si vous voulez éviter comme moi de faire un tête à queue en
méhari!), avec un rilsan bridant le papillon au carbu, dans une côte assez
conséquente : les points lignex correspondent aux différents repères
dans la côte (plus ils sont à droite et plus ça fait longtemps qu'on monte),
en notant à chaque fois les vitesses de passage. Les points donnés sont des
moyennes sur les 4 essais, mais ils varient assez peu, plus dus aux
imprécisions du compteur à aiguille de la 2cv.
On a comparé l'origine sans AVEC, un AVEC 4 pales aluminium coupé en 2 en
sortie de filtre à air (AVEC fait à l'arrache), un AVEC 8 pales inox monobloc
dont la jupe entoure l'entrée du carbu double corps (AVEC bien joli et bien
peaufiné).
|
On peut voir que le début de la côte (le plus raide) se fait en
continuant à accélérer pour les AVEC, alors que sans AVEC on doit
rétrograder. |
Tests de gain de conso
Pour la conso, ça implique d'avoir installer un débitmètre comme décrit
dans la page sur les instruments.
Sur une route plate, on se stabilise à une vitesse, on note la conso, on
augmente de 10 km/h, on renote, etc. On compare ainsi sans, avec, et les
différentes configurations.
à suivre....