Injection d'eau brumisée chez BMW sur un turbo essence

L'injection d'eau dans les moteurs thermiques et le fameux "moteur pantone". Informations générales. Coupures de presse et vidéos. Compréhension et explications scientifiques sur l'injection d'eau dans les moteurs : idées de montages, études, analyses physico-chimiques.
Christophe
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Injection d'eau brumisée chez BMW sur un turbo essence




par Christophe » 15/02/15, 22:05

Attention c'est du lourd: BMW vient de sortir une injection d'eau d'abord pour une M4 Safety Car mais ensuite, probablement, pour l'ensemble de sa gamme d'après: http://www.motorlegend.com/actualite-au ... 11485.html

Vidéo:



Bonjour à tous

BMW vient de mettre au point un système d’injection d’eau intégré à l’admission d’air d’un moteur à essence turbocompressé. Ce système permet de diminuer la consommation d’essence du moteur de 8 % tout en augmentant ses performances et en diminuant les émissions polluantes. À terme, on peut envisager qu’un tel système puisse être intégré au prolongateur d’autonomie d’un véhicule électrique, semblable à la Volt de GM ou au Vtrux de Via Motors.


Voir http://www.autoblog.com/2015/02/13/bmw- ... on-system/

Dans cet article on retrouve une illustration du système de BMW que j’ai reproduite ci-dessous en lui ajoutant le texte et les lignes vertes pour identifier les principaux composants

Image

Il est désormais bien connu qu’un turbocompresseur permet de faire entrer plus d’air dans un moteur tout en recirculant une partie des gaz d’échappement avec l’air dans l’admission du moteur. Le fait d’avoir plus d’air pour un volume donné des chambres de combustion permet d’augmenter la puissance d’un moteur sans grossir ce dernier. Or lorsqu’un moteur est plus petit, pour une puissance donné, les frottements sont plus faibles et la surface des chambres de combustion sont moins grandes, offrant moins d’emprise aux pertes thermiques via les parois des cylindres et la tête du moteur. Tout ça se traduit par une efficience accrue du moteur et donc une diminution de la consommation de carburant.

Le problème c’est qu’en comprimant un gaz on l’échauffe et un gaz chaud a une plus faible densité, ce qui va à l’encontre de l’effet recherché i.e. faire entrer plus d’air dans le moteur. On doit donc refroidir les gaz comprimés à l’aide d’un radiateur (appelé l’intercooler en anglais). Mais lorsque le moteur fonctionne à plus haut régime avec une charge importante, ce radiateur ne suffit plus à la tâche, d’où l’idée d’ajouter un système d’injection d’eau sous forme de brume après le radiateur, avant que l’air et les gaz d’échappement recirculés entrent dans le moteur. Il en découle une baisse de température qui augmente la densité de l’air et permet de faire entrer plus d’air dans le moteur, même à haut régime et forte charge. L’eau permet également de diminuer la température de combustion dans les cylindres et améliorer la combustion.

BMW a également pensé à vider les tuyaux d’eau après la fermeture du moteur pour éviter le gel de la tuyauterie. Le réservoir d’eau est également à l’épreuve du gel. Un réservoir de 5 litres d’eau suffit pour 5 pleins d’essences.

BMW a installé ce système d’injection d’eau sur une voiture de course mais a l’intention de l’intégrer éventuellement sur une voiture ordinaire.

Les bienfaits de l’injection d’eau ou du dopage à l’eau des moteurs sont connus depuis plus de 100 ans. J’y ai consacré une section dans mon livre Rouler sans pétrole (Éditions Multimondes 2008) qu’on peut trouver reproduite sur le site Internet de la compagnie québécoise TEM Synergie ici (avec mon autorisation)

http://www.temsynergie.com/informations/dopage-a-l-eau

Je vous ai déjà parlé de TEM Synergie fondée par Alain St-Yves, le pionnier québécois des véhicules électriques. Alain avait converti une camionnette Chevrolet S10 en véhicule électrique en 1998 ( voir https://sites.google.com/site/vehiculevert/home ). Leur principal produit est un système d’humidification de l’air d’admission des moteurs diesel, appelé «Comburant H2O». TEM Synergie en a installé sur plusieurs camions semi-remorques, et obtient également de l’ordre de 8 % de réduction de consommation de carburant, en moyenne.

Je n’ai pas besoin de vous dire que je suis très heureux de voir qu’enfin une compagnie automobile d’envergure s’intéresse sérieusement au dopage à l’eau des moteurs thermiques.


Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien

Consultant en mobilité durable


Edit: voici le sujet qui analyse les brevets BMW sur l'injection d'eau brevets-bmw-sur-l-injection-d-eau-dans-un-moteur-t13760.html
Dernière édition par Christophe le 08/03/15, 10:52, édité 2 fois.
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par Did67 » 15/02/15, 22:24

Du calme !

BMW semble utiliser, si le texte est exact, le refroidissement généré par l'évaporation de l'eau après le turbo et l'intercooler.

C'est donc une "bête" astuce pour récupérer encore un peu plus de densité du mélange gazeux avant admission.

C'est plus simple que de mettre une pompe à chaleur !

Cela, pour moi, n'a rien à voir avec les dopages façon Pantone, où l'évaporation est externe au système d'admission et ne produira aucun refroidissement du mélange admis.

BMW ne semble pas compter sur une hypothétique production d'H² ou que sais-je... Juste sur un meilleur remplissage du cylindre.

Il faudrait que je fasse quelques calculs, mais je suis surpris qu'avec si peu d'eau ils obtiennent une densification notable : 5 l pour 5 pleins, soit 5 l 'eau pour à la louche 3 ou 4 000 km.

Certes l'air a une capacité calorifique trsè limitée et l'eau une énergie de vaporisation élevée... Mais ????

[NB : je mettais déjà de l'eau dans le tracteur de mon père il y a 50 ans ! Pour le circuit de refroidissement. Si maintenant dès qu'on met de l'eau dans un ensemble mécanique, on fait du dopage ... !!! ????]
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par Flytox » 15/02/15, 23:11

Did67 a écrit :Du calme !

BMW semble utiliser, si le texte est exact, le refroidissement généré par l'évaporation de l'eau après le turbo et l'intercooler.

C'est donc une "bête" astuce pour récupérer encore un peu plus de densité du mélange gazeux avant admission.

C'est plus simple que de mettre une pompe à chaleur !

Cela, pour moi, n'a rien à voir avec les dopages façon Pantone, où l'évaporation est externe au système d'admission et ne produira aucun refroidissement du mélange admis.

BMW ne semble pas compter sur une hypothétique production d'H² ou que sais-je... Juste sur un meilleur remplissage du cylindre.


Si tu lis l'article jusqu'au bout, l'utilisation de l'eau en brumisation permet aussi de diminuer la tendance au cliquetis, donc d'optimiser l'avance en la rapprochant encore plus de la valeur limite. C'est là aussi une bonne optimisation de la combustion.

En fait, il n'ont rien inventé qu'on ne connaisse déjà (Amélioration du remplissage, recul du cliquetis, meilleure combustion). L’intérêt principal est qu'ils parlent d'une éventuelle utilisation sur moteur de série.....reste à savoir si pour profiter des bénéfices annoncés...s'il faudra faire rugir 250CV pour une utilisation en ville ou sur un nationale à 90 km/h :mrgreen:
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par Flytox » 15/02/15, 23:18

Did67 a écrit :Il faudrait que je fasse quelques calculs, mais je suis surpris qu'avec si peu d'eau ils obtiennent une densification notable : 5 l pour 5 pleins, soit 5 l 'eau pour à la louche 3 ou 4 000 km.

Certes l'air a une capacité calorifique trsè limitée et l'eau une énergie de vaporisation élevée... Mais ????


AMHA, l'utilisation du "brumisateur" 10 bar doit pouvoir se commander instantanément et n'intervient que dans les phases "critiques", celles où on flirte avec le cliquetis dans les grosses accélérations à mi régime (ou au taquet ?) par exemple, d'où un besoin en eau "modéré".
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Re: Injection d'eau brumisée chez BMW sur un turbo essence




par gildas » 16/02/15, 13:08

Christophe a écrit :Attention c'est du lourd: BMW vient de sortir une injection d'eau !!

Bonjour à tous

BMW vient de mettre au point un système d’injection d’eau intégré à l’admission d’air d’un moteur à essence turbocompressé. Ce système permet de diminuer la consommation d’essence du moteur de 8 % tout en augmentant ses performances et en diminuant les émissions polluantes.
À terme, on peut envisager qu’un tel système puisse être intégré au prolongateur d’autonomie d’un véhicule électrique, semblable à la Volt de GM ou au Vtrux de Via Motors.



Voir http://www.autoblog.com/2015/02/13/bmw- ... on-system/

(...)

Pierre Langlois, Ph.D., physicien

Consultant en mobilité durable


Donc 8% d'économie de carburant pour un prolongateur d'autonomie dopé à l'eau??? :cry:

Il y a longtemps,unagriculteur
a obtenu plus de 50 % d'économie de carburant sur son tracteur avec un dopage à l'eau!
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par Christophe » 16/02/15, 14:56

Oui "50%" (chiffre qui n'a malheureusement jamais pu être confirmé sur un banc d'essai)...sur des moteurs diesel de génération plus ancienne...

Mais là il s'agit d'un moteur essence NEUF...

En fait ce que BMW a développé rejoint plus l'injection d'eau dans les moteurs d'avions de la 2ieme guerre mondiale (essence donc)
Dernière édition par Christophe le 16/02/15, 14:58, édité 1 fois.
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par Remundo » 16/02/15, 14:56

Je rejoins les remarques de Flytox.

rien à voir avec les "bulleurs" et autres bricolages divers.

Il s'agit d'un injecteur d'eau sous pression, destiné à densifier les gaz admis dans le cylindre, en complétant le travail de refroidissement classique de l'intercooler. Ce brumisateur sous pression doit être piloté par des algorithmes complexes et de nombreuses données récoltées par les capteurs du moteur.

Il n'y a donc pas de récupération d'énergie thermique à l'échappement, en revanche, c'est un moteur turbo qui récupère donc de l'énergie mécanique à l'échappement pour gaver l'admission.

On ne sait toujours pas comment l'eau améliore le rendement de combustion, et surtout par quels mécanismes réactionnels précis. Il est vrai qu'elle peut repousser l'autodétonation dans les moteurs essence, permettant ainsi un taux de compression plus élevé et un allumage exactement au point mort haut.

Si BMW annonce 8% de gain en consommation, c'est à peu près ce que j'avais toujours dit à la louche : de l'ordre de 10%

Dans un aspect plus pratique, il faudra penser à remettre de l'eau... mais bon, le moteur peut fonctionner à sec d'eau, mais pas à sec d'essence évidemment. :P
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Re: Injection d'eau brumisée chez BMW sur un turbo essence




par Did67 » 16/02/15, 15:50

gildas a écrit :
Donc 8% d'économie de carburant pour un prolongateur d'autonomie dopé à l'eau???


L'économie - par rapport à quoi ? même moteur sans ? - annoncée par BMW peut simplement être due au fait qu'on "gave" mieux le moteur ? Sans invoquer un quelconque "dopage" au sens habituel (c'est-à-dire un "bulleur"" externe)...
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par Remundo » 16/02/15, 16:16

normalement, quand on annonce une baisse conso, et qu'on est un motoriste sérieux, c'est en g de carburant / kWh

maintenant, il y a beaucoup de paramètres influençant tout ça. A pleine charge, on imagine bien que le brumisateur va fonctionner. Par contre en ville à des charges extrêmement partielles où le turbo ne sert à rien, on imagine que le gain peut être nul.

de toute façon, BMW fait des moteurs trop puissants et n'est pas le seul dans cette situation.

Par contre il déploie des trésors d'ingénierie pour modérer la consommation de ses gros gloutons à pleine puissance. :P
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par Christophe » 16/02/15, 16:25

Le "bulleur" c'est l'injecteur du pauvre! Peu importe comment l'eau est admise dans le moteur...Ce qui est intéressant ce sont les effets de l'eau "brumisée" au niveau de la combustion (et jusqu'à maintenant il n'a pas été prouvé que le "réacteur" utilisé dans le dopage à l'eau produisait autre chose qu'un air humide ! Malgré tous les charlots qui prétendent le contraire...)

Une petite lecture rapide de rappel: https://www.econologie.com/injection-eau ... eurs-bref/

Christophe il y a longtemps a écrit :Role mécanique : meilleure dispersion du carburant

Roles thermodynamiques possibles :

1) Utilisation de la détente de la vapeur : travail mieux utilisé et meilleure souplesse du moteur

2) Pompage des calories perdues à l'échappement et réinjectées dans le cycle moteur. Ceci va pourtant à l'encontre du rendement de Carnot. ( plus les différence de température entre T° air d'admission et T° combustion sont élevé, meilleur est le rendement...Néanmoins, injecter un air déjà préchauffé, sans parler du taux de remplissage, dans un cycle diesel peut aboutir à une T° de flamme peut etre supérieure. )

3) La présence d'eau, composé incompressible, dans la chambre de combustion augmenterait le taux de compression (ou au moins la pression finale). Je tiens ça de quelqu'un qui a fait des traveaux sur la combustion humide dans les moteurs à combustion interne. Si quelqu'un a des infos complémentaires... [Bruno Foucras] <-- Oui, déja entendu cette hypothèse également, mais la vapeur, elle, est compressible. Tu pourrais avoir plus d'info de la part de cette personne ? Au mieux un rapport (résumé ?) [Christophe]

Role chimique : cracking de l'eau sous la pression et température de la chambre ?

Remarque importante : l'effet réel peut être composé d'un ou plusieurs de différents effets.


Une thèse sur la combustion humide: comprehension-injection-eau/combustion-humide-explications-par-remi-guillet-t5794.html

Une synthèse: https://www.econologie.com/synthese-thes ... r-pantone/

ps: étonnant que le forum econologie n'apparaisse pas sur ces 2 pages wiki...parce qu'on a quand même été loin au niveau des explications tant dans le dopage que le pantone...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Injection_ ... es_moteurs
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_Pantone

Ils reprennent le terme Gillier Pantone qui a avait été "trouvé" sur ce forum...Bref... :|
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