Le frein moteur : essence vs diesel / 2 temps vs 4 temps

Le sujet est venu dans la discussion sur le Motogp a Austin a propos des tentatives de redémarrage de MM. La question du demarrage a la poussette a été traité en profondeur, (merci les gars )  inutile d'y revenir.  

Ensuite la discussion a dérivé sur le frein moteur, je me permet de la relancer ici afin de ne pas pourrir le post du Motogp.

Loi's a écrit:

...il ne faut pas confondre ces deux notions, on peut très biens avoir un moteur extrêmement difficile à démarrer (qui "comprime beaucoup") avec très peu de frein moteur et vice-versa (diesel vs essence par exemple).

Je ne comprends pas ton exemple. Les diesels sont plus difficiles a démarrer, et ils ont aussi davantage de frein moteur, non ?

L'exemple 2t vs 4t me semble plus parlant : les gros monos 2t sont difficiles a démarrer mais n'ont pas de frein moteur. Je pense que c'est du a la longueur de course en dépression : pendant la phase de descente, le piston 2t découvre la premiere lumiere environ a mi-course, alors que le piston 4t descend plus longtemps dans un cylindre fermé, créant davantage de dépression. C'est cette dépression qui va créer majoritairement le frein moteur.
Bon, c'est une explication personnelle que je soumets a votre sagacité, hein. Pas une Verité Officielle...

Blow-by a écrit:

En ce qui concerne le frein moteur, a cylindrée égale un moteur essence et un diesel vont sensiblement avoir un frein moteur equivalent. Le Diesel aura plus de perte par frottements, l'Essence plus de perte par pompage ce qui équilibre à peu près les 2.

[les 2 temps] compriment fort mais ont peu de frottement (mono) et très peu de perte par pompage comparé au 4tps
Il n'y a pas de dépression dans la chambre lorsque le piston est en phase de descente sur un 2tps car il est en phase "combustion-détente". Sur un 4tps, il peut etre soit sur le temps "admission" soit sur le temps "combustion-détente".

La phase du frein moteur a très bien été expliqué par Loi's plus haut, en dynamique entrainé le taux de compression est une variable qui influe assez peu au final car sans combustion, la compression-détente est quasiment adiabatique. L'échange thermique aux parois est très faible (T° compression ~300°C), ce qui fait que la quasi totalité de l'énergie mécanique transmise pour la compression est resituée à la détente, et ce, peu importe le taux de compression. Un taux très élevé génèrera une T° de compression donc une dissipation thermique supérieure, mais la perte d'énergie est pour moi imperceptible mécaniquement.
Comme Loi's l'indique bien, le frein moteur est principalement généré via les pertes par frottements (appelées "PMF" en terme motoristique qui croissent avec le régime) et les pertes par pompage adm/ech ("PMP" qui croissent avec la dépression aval papillon et/ou la contre pression echappement). On peut également y associer l'entrainement des accessoires (distri, pompes, alternateur, etc...)

Ensuite Pasky et Le Xav ont évoqué les systemes mécaniques utilisés sur les PL pour augmenter le frein moteur.
Le principe est d'annuler l'effet compression-detente adiabatique expliqué par Blow-by. Pour ce faire, une soupape est ouverte tres brievement en fin de compression. Du coup le piston a absorbé de l'energie pour comprimer l'air et en absorbe encore pendant la descente en dépression. Pas con !

Loi's a écrit:

..mon exemple entre diesel et essence montre bien que de comprimer plus n'a pas spécialement d'impact sur le frein moteur, après c'est certainement ton ressenti qui t'ammene à penser le contraire mais ça c'est pas spécialement "scientifique" et surtout très trompeur car il faut pouvoir isoler le paramètre en question pour comparer.

Dan42 a écrit:

Pour le frein moteur des diesels, malgré leur taux de compression élevé perso je trouve qu'ils ont un frein moteur réduit, à quoi c'est dû?, d'une part en majorité çà tire long, très long, sauf en 1ère sur les utilitaires, et puis l'admission reste ouverte en majorité des cas donc très peu de dépression à l'admission.
Dan

Voila ou nous en sommes...

Blow-by a écrit:

En ce qui concerne le frein moteur, a cylindrée égale un moteur essence et un diesel vont sensiblement avoir un frein moteur equivalent. Le Diesel aura plus de perte par frottements, l'Essence plus de perte par pompage ce qui équilibre à peu près les 2.

Pas d'accord. En comparant 2 types de moteurs identiques, par exemple 1600cc 4 cylindres, le diesel a nettement plus de frein moteur. Ok c'est une affirmation pas tres scientifique, mais un ressenti tres net ! Attention je compare des moteurs a l'ancienne.  Pas de turbo, des papillons commandés a cable, pas de gestion electronique d'injection, de la bonne vieille mécanique...

Quelques arguments :

-couper le contact sur un moteur essence et ouvrir les gaz en grand ne change rien au frein moteur (c'est peut-etre un test que vous avez fait lors d'une panne d'essence). J'en déduis qu'il n'y a pas ou tres peu de perte par pompage.

-Le diesel a un rapport volumique 2x supérieur au moteur essence et il avale plus d'air « gaz coupés ». Il a donc une T° de compression supérieure, des fuites plus importantes, et le plus grand brassage d'air le refroidit davantage pendant la phase d'échappement. J'en déduis que son cycle compression-détente génere davantage de transferts thermiques que le cycle du moteur essence réputé quasi adiabatique.        
Tout ceci expliquerait que le diesel donne plus de frein moteur que le moteur essence, vous l'aurez compris.

Le fait qu'une basse compression permette d'avoir un cycle compression-detente adiabatique expliquerait aussi pourquoi les moteurs turbo ont moins de frein moteur que les atmo, toutes choses etant égales par ailleurs.


Au sujet du 2 temps, je pense que tout le monde est d'accord sur le fait que son frein moteur est quasi inexistant.
Blow-by l'explique par moins de perte par frottements et pompage. Par frottement c'est évident, par pompage j'avoue que je ne comprends bien pourquoi...

Le frein moteur est conditionné par plusieurs facteurs, pour moi, c'est d'abord le cycle 4T , 2T, 4T rotatif disparu pratiquement, il avait je crois peu de frein naturel, comme le 2T qui a un cycle moteur ( positif) par tour contrairement au 4T qui faignasse 1 tour sur deux. Ensuite ce qui me semble évident mais je peux me tromper, c'est la taille et la cylindrée du moteur en regard du véhicule qu'il anime: un 1000cc qui promène une moto SSport de 180Kg contre le 250 d'une utilitaire de 140 à 150 Kg. D'ailleurs au sujet des 2T ils ne sont pratiquement jamais de forte cylindrée, ce qui les handicape en plus de leur cycle. Ceci pour le frein moteur en régime établi, lors d'un ralentissement , freinage, rétrogradage, s'ajoute la caractéristique du moteur: forte ou faible inertie, un moteur qui chute très rapidement de régime au débrayage gaz coupés va paraître très gros freineur lors de réembrayage sans gaz: blocage de roue, ouille ouille ouille, peu de progressivité, à maîtriser. Un gros pépère avec du volant d'inertie sera bien plus souple, progressif, et semblera mou du frein, question d'appréciation. Ensuite il y a les réglages de vitesse de ralenti qui ont une influence sur le "coupé de gaz", je laisse de côté certains réglages de certains carbus qui ne laissent chuter le régime que progressivement ( plutôt en automobile). Pour le débat essence diesel on trouve de tout, des 2L ou plus sur des utilitaires qui tirent court ou sur des berlines qui prennent plus de 200 à 4000Tr, des CX d'armoire normande ou de fusée, pour mon compte j'ai un utilitaire et un SUV mazout , ils n'ont pas un frein moteur d'enfer, contrairement à une Mini 1275 ( ancienne mouture)avec laquelle on ne fatigue pas les freins sur routes de montagne, comme quoi.. le rapport coffre moteur / masse du véhicule me semble primordial dans ce débat.
Dan

En moto, ma 800 VFR a pas mal de frein moteur, lors de rétrogradage 2ème 1ère en montagne il ne faut pas oublier de mettre un peu de sauce au relâché sinon çà drible sévère de l'AR, contrairement à deux virées effectuées sur 2 Suzuki 1000 V2 dont je me méfiais sur ce point, beaucoup plus dociles, soit elles ont un dispositif anti drible sur l'embrayage, soit le moteur chute moins vite de régime ( plus d'inertie), soit j'étais plus attentif, va savoir. Je n'ai pas de souvenirs particuliers sur ce point avec mes anciens 4 cylindres 750, ni avec des bi-cylindres Japs, avec les Anglaises en 750, il fallait faire un peu gaffe mais leurs embrayages étaient généralement très progressifs; avec les BMW flat-twins attention quand même sur les rapports courts, ce que certains attribuaient à "la sécheresse de la transmission acatène"
Enfin pour confirmer: le frein moteur sur une 350 Yamaha, ben, yenapa, pour ainsi dire :rien.
Dan

Je suis passé d'une 250RGV à une 650SV, je n'arrêtais pas de bloquer la roue arrière en rétrogradant et freinant, je me suis même cassé la gueule à cause de ça.

Dan42 a écrit:

le rapport coffre moteur / masse du véhicule me semble primordial dans ce débat.
Dan

 

Faut comparer ce qui est comparable, pas une 2cv et un semi remorque !

Par exemple j'ai eu l'occasion de rouler avec des 2L Volvo atmo et turbo (moins de FM en turbo), moto 4 cylindres 600cc et mono 600cc (beaucoup moins de FM avec le 4 cylindres donc influence de la cylindrée unitaire "prouvée"), moto 250cc 4t et 250cc 2t (beaucoup moins de FM en 2t), voitures des années 80 a cylindrées et masses equivalentes diesel et essence (nettement moins de FM en essence).
Le rétrogradage ne compte pas non plus, en freinant "sur la boite" meme un 2 temps a un peu de frein moteur.

Comme dirait Loi's ce n'est pas une approche tres scientifique, mais j'essaie d'etre objectif.

Masse à vide 2CV Citroën 500Kg puissance 18cv ( de 9 à 29 suivant époques du proto aux 3cv).
Puissance à la tonne: 36cv.
Masse semi 2x2 essieux à vide: tracteur+ remorque 7,5+6,5 t= 14t. Puissance tracteur 500cv, puissance à la tonne: 500/14= 35,7 cv, valeurs moyennes réalistes, surprenant, non?
Dan

Signé Dan Lacherien !

Charly a écrit:

Signé Dan Lacherien !    

Jamais! surtout sur des notions suggestives, non chiffrables de manière rigoureuses: du FM il y en a trop, pas assez, juste qu'il faut....etc, mais j'aime bien ce nom : Lacherien.

On est d'accord, un banc d'essai et quelques moulbifs pour chiffrer les choses serait idéal, mais on peut deja avancer pas mal sans.
"Intuitivement" j'avais bien ressenti l'influence de la cylindrée unitaire, mais j'y aurais mis aussi le taux de compression alors que les explications de Blow-by et Loi's sont logiques : une grande partie de l'energie perdue pour comprimer est récupérée a la descente.

La question trop ou pas assez de FM est hors sujet, c'est une affaire de gout, ou d'habitude. J'ai commencé la piste avec un 125 2t, et puis je suis passé a un 650 mono 4t. Au début c'etait la panique, j'ai failli tomber "a l'arret" dans les virages lents de Carole tellement j'etais surpris par le frein moteur... Et puis je me suis habitué, et j'ai adoré les coupures brutales en entrée de courbe qui mettent l'arriere en dérive et ramènent l'avant vers la corde. Mébon, c'est pas le sujet...

il est difficile de dissocier le frein moteur "mécanique" du frein moteur "dynamique " , le mécanique s'entend moteur tournant mais éteint , ce qui arrive rarement !!

le frein moteur est la conjugaison du cycle mécanique et du cycle thermodynamique , ce dernier étant ajustable on peut raisonnablement dire que chacun , en fonction de ses "goûts" peut ( et devrait même ) ajuster son frein moteur , dans la limite du possible bien sur  .

c'est une donnée assez peut utilisé , en dehors de la compétition , et pourtant elle affecte grandement le comportement du moteur et donc du pilotage

en Moto-Gp , toutes catégories confondus , le "réglage" du frein moteur est capital .


.

Mais bien sûr que c'est le sujet Charly, une option est bonne pour le chrono l'autre non ... ce n'est vraiment pas une question de gouts, mais d'efficacité sur le tour chrono ... pour une routière ce sera différent, beaucoup plus sécurisant d'avoir un max de frein moteur ainsi que des vilo dimensionnés pour la régularité cyclique à bas régimes.

Charly a écrit:

Blow-by a écrit:

En ce qui concerne le frein moteur, a cylindrée égale un moteur essence et un diesel vont sensiblement avoir un frein moteur equivalent. Le Diesel aura plus de perte par frottements, l'Essence plus de perte par pompage ce qui équilibre à peu près les 2.

Pas d'accord. En comparant 2 types de moteurs identiques, par exemple 1600cc 4 cylindres, le diesel a nettement plus de frein moteur. Ok c'est une affirmation pas tres scientifique, mais un ressenti tres net ! Attention je compare des moteurs a l'ancienne.  Pas de turbo, des papillons commandés a cable, pas de gestion electronique d'injection, de la bonne vieille mécanique...

Comme déjà écrit dans un post précédent en réponse à Loi's, j'ai indiqué des tendances sans rentrer dans des calculs soporifiques à X variables ce qu'il faudrait faire pour être réellement précis.

Si tu compares un essence à carburateur et un diesel à vieille pompe distributrice, dans ce cas la compression-detente en frein moteur n'est pas adiabatique car allumage/carburant ne sont pas coupés au lever de pied donc la comparaison est difficile. Il faudrait pouvoir comparer un essence et un diesel moderne qui ont la coupure d'injection en phase frein moteur.

Si l'on doit utiliser une des X variables, on peut commencer par utiliser le régime car si tu compares le frein moteur essence VS diesel à 2000rpm, les pertes par pompage seront faible donc les pertes par frottement supplémentaires + masse mobile à emmener du diesel prendront le dessus. Par contre si tu compares les 2 moteurs en prenant compte leur plage d'utilisation, le frein moteur du diesel à 4000rpm et de l'essence à 7000rpm il devrait y avoir moins d'écart.

Charly a écrit:

-couper le contact sur un moteur essence et ouvrir les gaz en grand ne change rien au frein moteur (c'est peut-etre un test que vous avez fait lors d'une panne d'essence). J'en déduis qu'il n'y a pas ou tres peu de perte par pompage.

le chiffre "à la louche" de 0,7 bar de PMFp que j'ai déjà cité, si on lui enlève les pertes de contre pression echappement qui sont inclues dedans, et qu'on le ramène à 1 tonne de masse en mouvement à freiner, il est possible que le phénomène ne soit pas perceptible

Charly a écrit:

-Le diesel a un rapport volumique 2x supérieur au moteur essence et il avale plus d'air « gaz coupés ». Il a donc une T° de compression supérieure, des fuites plus importantes, et le plus grand brassage d'air le refroidit davantage pendant la phase d'échappement. J'en déduis que son cycle compression-détente génere davantage de transferts thermiques que le cycle du moteur essence réputé quasi adiabatique.        
Tout ceci expliquerait que le diesel donne plus de frein moteur que le moteur essence, vous l'aurez compris.  

Il y a surement une petite influence théorique, surtout à faible régime car plus de temps pour l'échange thermique. Un essence à 10 ou 11 de taux doit comprimer l'air aux alentours des 250°C papillon fermé, tandis qu'un diesel à 20-22 de taux doit comprimer à 5 ou 600°C. Il y a en effet théoriquement plus d'echanges thermique donc moins d'energie mécanique restituée en phase detente sur le diesel. Maintenant il faudrait le quantifier par les calculs et idem, pas sur que ramené à 1 tonne de masse en mouvement ce soit perceptible...

Charly a écrit:

Le fait qu'une basse compression permette d'avoir un cycle compression-detente adiabatique expliquerait aussi pourquoi les moteurs turbo ont moins de frein moteur que les atmo, toutes choses etant égales par ailleurs.

idem que ci-dessus, à calculer mais à vu de nez pas sur que ce soit perceptible. Il faut plutôt prendre en compte l'inertie du turbo au levé de pied qui continue de souffler et de mettre en pression en amont papillon (d'où l'utilité de dump ou blow off valves pour éviter les coups de bélier), donc une petite partie de la pression passe à travers le ou les papillons et je pense fausse le pompage.

Charly a écrit:

Au sujet du 2 temps, je pense que tout le monde est d'accord sur le fait que son frein moteur est quasi inexistant.
Blow-by l'explique par moins de perte par frottements et pompage. Par frottement c'est évident, par pompage j'avoue que je ne comprends bien pourquoi...

Je pense qu'il y a bien plus compétent que moi sur ce forum pour parler 2 tps et nous donner des éléments de réponse, je partais juste de la constatation que la perte par pompage aux soupapes (perméabilité adm + ech) représente "à la louche" ~0,7-0,8 bar de PMFp, chose que nous n'avons pas en 2 tps.
Mais tu fais bien de relever car je n'ai pas pris en compte les pertes de charge aux clapets et aux transferts. Après est ce que l'effet carter pompe est moins énergivore qu'un pompage pur en dépression? ça je n'en sais rien.

Autre: est-ce qu'un moteur en phase gaz coupés, papillons fermés, n'admet pas qu'une fraction de la cylindrée ( remplissage plus réduit) et donc ne compresse pas à son taux nominal, ce qui explique qu'il tourne plus lentement?
Dan

Blow-by a écrit:

Si tu compares un essence à carburateur et un diesel à vieille pompe distributrice, dans ce cas la compression-detente en frein moteur n'est pas adiabatique car allumage/carburant ne sont pas coupés au lever de pied donc la comparaison est difficile. Il faudrait pouvoir comparer un essence et un diesel moderne qui ont la coupure d'injection en phase frein moteur.

C'est vrai, avec les moteurs a carbu du carburant est aspiré pendant la dépression. J'ai lu quelque part que le frein moteur des essences a augmenté depuis le passage a l'injection mais sans trouver de valeurs chiffrées. Au levé de pied, les anciennes pompes mécaniques diesel devait passer au débit du ralenti, sans influence de la dépression. Ca plus les frottements supérieurs, et les echanges thermiques je comprends mieux l'écart.

Merci de tes explications.  

Je croyais que les moteurs diesels avaient une admission d'air ouverte "en grand" et qu'il n'y avait que l'arrivée du carburant qui était modifiée ???

Oui, c'est exactement ça.

donc un diesel aspire autant d'air que d'habitude, il le comprime à plus de 2 fois la pression d'un moteur essence, et ne produit pas de temps moteur.
donc en comparaison avec un moteur essence, il comprime 100% d'air et il comprime plus, alors que le moteur essence comprime très peu d'air et rarement à plus de 10à1.

Blow-by a expliqué plus haut que le taux de compression n'influence pas le FM puisque l'energie absorbée par la compression est restituée.

Le sujet n’etant Pas nouveau,je vous propose l’article de Moto Revue de 1966:[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Damned,sur mes photos c’est parfaitement lisible et une fois arrivé sur Pit Lane,c’est dégueu,faut que je trouve une autre technique !

Charly a écrit:

.... le taux de compression n'influence pas le FM ...

ça c'est de l'affirmation !! , basé sur des essais j’imagine , parce que bon , en théorie ça pourrait bien être "vrai ", en pratique les choses ce passent différemment , faites des essais les gars avant d'affirmer quoi que ce soit


.

Blow-by a écrit:

Je pense qu'il y a bien plus compétent que moi sur ce forum pour parler 2 tps et nous donner des éléments de réponse....

J'ai posé la question a Frits Overmars. Voici sa réponse spécifique au 2 temps (il dit la meme chose que toi sur le 4 temps) :

"A four-stroke has more mechanical losses than a two-stroke".

"...engine braking is mainly caused by pumping losses. A four-stroke cylinder is a powerful pump; a two-stroke cylinder is not pumping at all because of the symmetric exhaust timing: if there is no combustion, the pressure on the upward piston stroke is equal to the pressure on the downward stroke, so the nett result is zero. And the crankcase of a two-stroke is a very poor pump with a compression ratio of less than 2."

Traduction :
...le freinage moteur est principalement causé par des pertes par pompage. Un cylindre de quatre temps est une pompe puissante ; un cylindre de deux temps ne pompe pas du tout à cause du calage symétrique de l'échappement : en l'absence de combustion, la pression exercée sur la course du piston ascendante est égale à la pression exercée sur la course descendante, le résultat net est donc nul. Et le carter d'un moteur à deux temps est une pompe médiocre avec un taux de compression inférieur à 2.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Adco a écrit:

Damned,sur mes photos c’est parfaitement lisible et une fois arrivé sur Pit Lane,c’est dégueu,faut que je trouve une autre technique !

Oui ! Je meurs d'envie de le lire !

fd-racing a écrit:

... faites des essais les gars avant d'affirmer quoi que ce soit

Lisez le début du post les gars avant d'intervenir !

Un element de reflexion : les trialistes en 2 temps montent des décompresseurs pour avoir du frein moteur.