POT DE DETENTE       Précèdent

LE POT DE DETENTE CALCUL ET FONCTIONNEMENT

Le pot de détente est un système d’échappement qui cherche à créer une onde de dépression au moment de l’ouverture des transferts, suivie d’une onde de pression au moment de la fermeture de l’échappement. La dépression est crée par un cône divergent, la pression par un cône convergent.
Ces ondes de dépression et de pression doivent arriver à la lumière d’échappement à un moment bien précis pour favoriser ds un 1er temps la vidange des gaz brûlés, puis pour empêcher la perte la perte des gaz frais. Il faut donc, compte tenu de la vitesse de l’onde ds le pot, positionner judicieusement cône divergent et cône convergent par rapport à la lumière d’échappement.
Lorsque le moteur monte en régime, la vitesse de l’onde ne change pas, par contre la dépression et la pression doivent arriver de plus en plus vite. La position des 2 cônes change donc en fonction du régime auquel on veut accorder le moteur.

EXEMPLE DU TDR 125

Ouverture de l’échappement pendant 199°
Ouverture des transferts pendant 124°
A accorder à 7000t/mn (régime de puissance maxi en version bridée)
Diamètre du tube d’échappement + - 36 mm(intérieur)

Le début de l’onde négative doit arriver à l’ouverture des transferts, c’est à dire : 199-124 :2= 37.5° après l’ouverture de la lumière d’échappement.
Le vilebrequin d’un moteur tournant à 7000t effectue une rotation de : 7000* 360° :60 (secondes) soit 42000°/s

Une rotation de 37.5° du vilebrequin correspond donc à un temps écoulé « T1 » de : T1=37.5*(60 : 360*7000) secondes

Dans le tube d‘échappement qui suit immédiatement la lumière les gaz ont une faible densité et une forte température et on estime généralement que la vitesse de l’onde à cet endroit est de 1100 mètres/s environ( faut pas chipotter…)
Ds le temps «T1 » l’onde aura donc parcouru une longueur »L1 » :
L1= T1*1100=(37.5*60*1100) : (360*7000) mètres soit environ 0 .982 m
Comme ceci correspond à un aller retour de l’onde et au début de la dépression souhaitée à la lumière d’échappement, il faut diviser cette distance par 2 pour trouver la position du cône divergent .Nous adopterons(si vous le voulez bien…) un tube de 49 cm de long après la lumière d’échappement que nous ferons suivre(si vous êtes tjs d’accord….)d’un cône divergent.

L’expérience montre que, sur la majorité des moteurs, un cône ouvert de 8° est le plus favorable et qu’une section finale de 6 à 8 fois plus grande que la section à l’entée du cône est suffisante pour réfléchir une onde assez puissante.
Avec une entrée de 36mm de diamètre ceci correspond à un cône de 18.5 cm de long dont le diamètre d’entré est de 36mm et le diamètre final de 88mm.C’est donc ce divergent que nous adopterons.

Le convergent qui suit doit être placé de façon à ce que l’onde de pression arrive à la lumière d’échappement au moment de la fermeture des transferts soit, 37.5°+ 124°= 161.5° après l’ouverture de la lumière d’échappement.
Une rotation de 161.5° de vilebrequin correspond donc un temps « T2 »de :
T2=161.5*(60 : 360*7000)secondes
Comme ds la partie du pot située à partir du divergent, les gaz se sont déjà considérablement refroidis, la vitesse de l’onde est bcp plus faible, et on admet gnlmnt que la vitesse moyenne de l’onde entre le convergent et la lumière est de 500m/s environ .Au moment de la fermeture de la lumière d’échappement l’onde aura donc parcouru une longueur « L2 » :
L2=T2*500=(161.5*60*500) : (360*7000) m soit environ 1.92 m
Ceci correspond à un aller retour de l’onde il faut donc diviser par 2 ;nous placeront donc le centre du cône convergent à 96 cm de distance de la lumière d’échappement
L’expérience montre qu’un angle de 15° est le plus efficace. Avec un diamètre d’entré de 88 mm, ce ci nous donne un cône de 16.4 cm de long.
Le cône divergent et le cône convergent ou contre-cône seront reliés par une partie cylindrique dont la longueur ds notre cas sera de : (49+18.5+( 16.4 :2) )- 96 =20.3 cm
Il faut ensuite terminer cet échappement par un tube de fuite qui doit en canalisant les gaz de sortie à vitesse élevée utiliser leur inertie pour vider le pot de détente ;Son rôle est trop complexe pour qu’il puisse être calculé, seule l’expérimentation permet la mise au point sachant que son diamètre et sa longueur sont très important pour le bon fonctionnement du pot.
Il faut aussi noter qu’un cône plus court et plus ouvert, ou un pot de forte section a tendance à favoriser la puissance à haut régime en vidant davantage le cylindre.
L’usage de tels pots modifie aussi la carburation ;il faut y penser en testant plusieurs pots de volume différent pour ne pas serrer !…..

 

 

Bruno.

Principe et calcul d'un pot de détente :

une partie de ce post provient de l'excellent site de cb sur les moteurs 2 temps http://membres.lycos.fr/moteur2temps/


:arrow: Sur un moteur 2 temps, le pot d'échappement a une importance vitale pour le bon fonctionnement du moteur.

Bien sur son principal intérêt est d'expulser les gaz derrière la moto, mais le plus important est d’empêcher la perte de gaz frais de l'intérieur du cylindre en les réinjectant par la lumière d’échappement, et pour bien faire, il faut faire rebondir le volume de gaz pour qu’il retourne dans le cylindre.

:wink: C'est pour cela qu'un pot de 2 temps utilise la technique du "cône/contre cône":
- un cône de sortie avec un angle permettant une bonne sortie et entrée des gaz brûles.
- un contre-cone faisant double emploi: sortie des gaz et rebond des gaz
L'angle du contre cône est très important: s’il est trop élevé il empêche les gaz de sortir mais les fait bien rebondir, et inversement si il est trop faible.

Il s'agit donc de trouver le meilleur compromis pour avoir volume de pot qui soit le mieux accordé possible avec le régime moteur correspondant.


:arrow: Voici une petite animation pour mieux comprendre:


Bien sur plus le régime augmente et moins il y aura de gaz frais (en vert) qui sortiront d cylindre, et selon l'accord choisi par le fabriquant du pot ce phénomène ce produira à plus ou moins haut régime: on parlera alors de pot orienté selon le régime.
Un fabriquant axé sur la compétition circuit cherchera un accord à haut régime, alors qu'un autre fabriquant axé sur l'enduro cherchera un accord plus typé bas/moyen régime.


:arrow: Il ne faut pas oublier que tout les paramètres du moteurs jouent un rôle:
– L’avance à l’allumage
– La hauteur des transferts
– La hauteur le la lumière d’échappement
– Le taux de compression
– tout les paramètres du pot (même le tube de fuite)
– Le silencieux
– La peinture du pot ( elle abaisse la fréquence de résonance )
– La température extérieure
Généralement on peut légèrement optimiser tel ou tel paramètre mais souvent le constructeur du pot a bien fait les choses selon l'accord qu'il recherche.


:arrow: Voici d'ailleurs l'influence des différents éléments constituants le pot selon ce que l'on recherche:




:arrow: Il existe pas beaucoup de méthodes pour calculer les volumes d'un pot selon ce que l'on recherche (bas, moyens ou hauts régimes), et on trouve même des logiciels dédiés à cela sur le net.
A mon humble avis, la meilleure méthode est celle de Gordon Jenkins (très grand préparateur anglais de 2 temps) car en plus des calculs elle est aussi basée sur son expérience et de nmbreux tests au banc, vous pouvez la touver ici pour ceux que ça intéresserait http://edj.net/2stroke/jennings/do_you_really.pdf

:wink: Pour ma part, je me suis amusé à calculer le volume idéal d'un pot de DTR en reprenant la méthode de Gordon Jenkins (très bien détaillée dans l'excellent livre qu'est "la préparaion des moteurs 2 temps"), et voici ce que ça donne:

1-calcul de la longueur totale
Elle est donnée par la formule L=(durée angulaire de phase x 520) / (régime de rotation x 12)
520 correspond à la vitesse moyenne des gaz d'un 2 temps (en métres/seconde)
Un DTR est au maximum de sa puissance à 9500 tours/mn avec une durée angulaire de phase de 196°
Donc L = (196 x 520) / (9500 x 12) = 0.894 m
On va donc dire aux environs de 89.5 cm, voire 90 si le moteur est légèrement préparé.

2-collecteur d'échappement
La longueur du collecteur doit faire de 6 à 12 fois le diamêtre de la sortie d'échappement selon ce que l'on recherche, c'est à dire de 6 à 8 fois pour une machine de vitesse et de 10 à 12 fois pour une machine avec une plage de régime plus étendue (type cross, enduro, ou supermotard)
On va donc appliquer un facteur 10 correct pour tous les régimes, le diamêtre de sortie d'échappement étant de 32mm on obtient donc une longueur idéale de 32 cm.
Le diamêtre final du collecteur doit avoir une section supérieure de 10 à 15% de celui de la sortie d'échappement (10% moteur typé sport et 15% pour tous les régimes).
On applique un coefficient de 15% correct pour tous les régimes, et on a donc un diamêtre de fin de collecteur de 36,8 mm

3-cone de détente
Jusqu'à 250 cm3 la "demi-pente" idéale est de 6° (6 à 8: machines de vitesse, 4 à 6: machines de cross).
Le diamêtre final du cone doit avoir une surface 6.7 fois supérieure au diamêtre initial (calculé au desus à 4,8 cm)
On a donc: 4.8 au carré x pi x 1/4 = 18.095 cm2 de surface initiale, donc au final 18.095 x 6.7 = 121.23 cm2 pour la surface du diamêtre final.
Le diamêtre final du cone fait donc racine carrée de (121.23 x a /pi) = 12.42 cm
Avec la pente de 6° (prise du point 0 c'est à dire en sortie d'échappement)on obtient une longeur de 72.5cm, soit une longueur de cone de détente de 72.5-32 = 40.5 cm

4-contre-cone
Sa longueur est définie par la longueur totale de pot qui donne son point milieu, et par sa demi-pente qui en théorie ne doit pas être supérieure à 18° pour ne pas trop freiner l'onde de retour à l'échappement (au dessus de cette valeur on a un effet "limiteur de régime"), la valeur idéale étant de 10 à 12°.
On sait que la longueur de notre pot idéal est de 89.5 cm, la longeur collecteur + cone de détente fait 72.5 cm, donc le point médian du contre-cone sera à: 89.5-72.5= 17cm de la fin du cone.
La longueur totale du contre cone sera donc de 17x2= 34 cm
Et l'angle fera 10.17°, ce qui est dans la norme.

5-tube de fuite
Son diamêtre doit être compris entre 58 à 62% du diamêtre de la sortie d'échappement , et sa longueur doit faire de 12 à 13 fois cette valeur.
diamêtre 60% de 3.2 = 1.92cm
Longueur de 12x1.92= 23 cm à 13x1.92= 24.96 cm, donc longueur du tube de fuite comprise de 23 à 24.96 cm