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

1) Comment ça marche

2) Eléments de construction

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 à droite, la taille des pales est restée à peu près la même qu'au dessus, il a donc du fallu réduire le nombre de ces dernières pour que ça rentre sur un périmètre plus court.

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. A noter que les vitesses sont assez proches une fois la limite de puissance atteinte, et le différentiel de vitesse de 12 km/h au point 7 (alors que juste avant il y a un virage qui nécessite de relacher un peu l'accélérateur avec l'AVEC, la vitesse étant trop élevée!).
On peut remarquer aussi que les finitions de l'AVEC ne servent à rien, mon bel AVEC inox 8 pales n'a pas plus d'effets que mon AVEC tout pourri en alu qui ne ressemble à rien.
A noter que j'ai essayé la configuration avec les 2 AVEC, mais c'était un peu moins bon que l'un ou l'autre tout seul.

### 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....