par Alollini Sam 12 Nov 2011 - 11:15
La prochaine étape : un moteur qui produit plus de travail en utilisant moins de carburant.
Deux choses sont variables dans le travail un moteur : la CHARGE et le RÉGIME.
Pour comprendre ou se sont situés les progrès entre un moteur des années 40 et ce jour, et entrevoir l'avenir, il faut en revenir aux bases, définir le rendement, mais également le côté pratique.
Si on caricature, le moteur des années 40, fonctionne de manière fiable, et bien qu'il ait une puissance spécifique par litre inférieure à ce que l'on peut obtenir aujourd'hui, cette puissance est du même ordre. Le Rendement, c'est à dire la portion d'énergie de rotation de la roue par rapport à l'énergie contenue dans le litre d'essence est de 25%. Les pertes menant à ce piètre résultat sont multiples:
La chaleur dégagée, n'est pas utilisée, plus de 50% !
Le design du moteur et son cycle, sont à la deuxième place des pertes.
Les divers frottements mécaniques, et l'imprecision de mesure des pièces, l'état des surfaces et le choix des matières... Font le reste.
Où en est-on ?
Le rendement atteint 31% dans un moteur Honda iDSI c'est énorme d'être passé de 25 à 31% mail il y a encore d'autres avantages : le couple maxi est disponible sur une plage de régimes plus grande, la puissance ne baisse pas quand la charge augmente, plus de craquement pour changer de rapport, donc tout cela rend le moteur plus facile et plus docile, plus pratique.
La principale innovation de design qui distingue un moteur contemporain de son ancêtre est la variabilité des profils et timing d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement.
Toutes les marques ont développé leur version de ce truc.
Pour le côté pratique et les performances, c'est bien, mais pour moins consommer, c'est insuffisant.
Problème :
Les gaz frais admis prennent moins de place que les gaz brûlants résultants.
En étant plus précis, quels sont les moments ou il y a le plus de pertes par design dans le fonctionnement d'un moteur ?
on a perte par pompage à l'admission, le cylindre à un volume plus grand que la quantité de gaz frais souhaitée. La dépression freine le moteur.
On a perte de charge car le cylindre est trop petit pour les gaz brûlants, on pourrait récupérer plus de puissance si le piston allait plus loin. (le TURBO démarre et existe grâce à ça)
Le cycle Atkinson
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_d'Atkinson
le véritable moteur de Atkinson (invention 1882)
intercale une pièce à 3 joints (trigonale) entre la bièle, le vilbrequin, et un nouvel arbre excentrique. on obtient un petit mouvement idéal du piston pour l'admission(compression), et un grand mouvement idéal pour l'échappement(détente).
Sans ajouter cette complication,
on peut tenter d'imiter ce moteur avec un moteur normal :
la soupape d'admission est maintenue ouverte au-delà du point mort bas pour permettre l'éjection d'une partie du mélange précédemment admis.
(par exemple la Toyota Prius sacrifie une partie de la cylindrée à cet artifice)
principal défaut : le temps pour injecter l'essence et bien trop court, difficile d'en tirer avantage, perte de puissance, perte de cylindrée
resultante (l'inverse d'un compresseur)
si on regarde bien les diverses rustines existantes en matière de motorisation, aucune n'est mecaniquement "propre"
- Turbo (répandu)
- Compresseur (répandu)
- émulation de cycle Atkinson (toyota/ford)
- injection directe non individualisée (répandu)
une veritable révolution serait de combiner certaines choses existantes avec un veritable moteur de Atkinson à la sauce moderne.
- plusieurs cylindres (lissage des mouvements)
- soupapes commandées electriquement (pas d'arbre à cames =MultiAir)
- injection directe digitale (decision pour chaque cylindre à chaque cycle)
- injection d'eau directe et digitale (idem)
les pertes mecaniques liées au joint trigonal, sont largement compensées par l'abandon des courroies ou chaines de distribution, et l'adjonction d'un moteur/generateur de type IMA.
ce type de moteur nécessite un volant d'inertie lourd, mais un rotor de moteur IMA peut jouer ce rôle, on y est.
ben non on y est pas, pour le moment le seul moteur à véritable cycle Atkinson de petite taille existant est le Honda EXlink :
http://world.honda.com/powerproducts-technology/exlink/
ce moteur n'a aucune des options que j'ai cité plus haut mais obtient un excellent rendement à REGIME constant (ce qui reclamerait une transmission CVT)
ce moteur EXlink est utilisé dans un système de cogénération, c'est un groupe éléctrogène à gaz de ville, qui non seulement produit de l'electricité mais aussi de l'eau chaude, rendement de l'ensemble 92%
si on enlève 51% pour la production de chaleur on a un magnifique 41% aux roues en perspective.
http://world.honda.com/environment/report/download/2011/2011_report_E_full.pdf
(voir page 23)
ce type de moteur (mettant ensemble les innovations de toutes les époques)
permettrait d'envisager un moteur atmo, de 1,5L de cylindrée (echappement)
produisant 60 à 90ch et consommant de 1 à 1,5L d'essence au 100km.
on parle de moteur quasi ideal, c'est à dire stœchiometrique et adiabatique en compression et détente.
il se peut que Honda commence par un scooter, mais tout espoir n'est pas perdu de voir cela apparaitre dans une auto.