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Motores y Bombas |
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| 1. Algunos hechos | 2. Orígenes de las energías utilizables en un vehículo | 3. Arquitectura híbrida | 4. Especificaciones |
- nous avons vu au §3.b que le moteur doit avoir :
o un volume réduit au maximum (compacité maximale)
o une puissance maximale au moins égale à celle d’une voiture moyenne d’aujourd’hui
o une puissance modulable
- nous avons vu au §3.c qu’il doit :
o être parfaitement équilibré naturellement (sans artifices comme l’ajout d’arbres déséquilibrés)
o posséder une cylindrée modulable par paliers
o permettre une très grande liberté dans le calage variable des soupapes, tant à l’admission qu’à l’échappement
o avoir un rapport volumétrique variable, au moins par paliers, idéalement continûment variable
o posséder de nombreuses chambres de combustion
o utiliser un cycle à 4 temps qui favorise l'admission et l'explosion/détente, et dont le PMH est rapidement franchi
De plus, si nous souhaitons que le futur moteur soit réalisable, il faut nous appuyer sur des technologies existantes qui ont largement fait leurs preuves. Par exemple :
- aux
technologies d’usinage et de moulage, d’extrudage,
de
sciage… : le moteur ne devra pas comporter des
pièces trop complexes à
fabriquer.
- aux technologies d’injection du carburant : le moteur devra utiliser des composants existants, tels que des pompes d’alimentation basse pression ou haute pression, des carburateurs ou des injecteurs électromagnétiques, des bougies d’allumage ou de préchauffage…
- aux technologies indispensables à tout moteur : radiateurs, pompes à eau, à huile, alternateurs, pignonneries, courroies, chaînes, pilotage électronique…
Il
nous
faut maintenant hiérarchiser toutes ces
caractéristiques
dont certaines sont
liées. Elles peuvent se regrouper sous les fonctions
générales suivantes classées
qualitativement par ordre d’importance :
2. Permettre une puissance maximale convenable
3. Faire varier la cylindrée par paliers suffisamment petits
4. Utiliser un cycle à 4 temps à transition rapide au PMB/PMH
5. Permettre une grande liberté de calage variable des soupapes
6. Utiliser uniquement des technologies ayant fait leurs preuves
7. Faire varier continûment le rapport volumétrique
8. Avoir un moteur parfaitement et intrinsèquement équilibré
Nous avons maintenant les « fonctions » que devra assurer le moteur. Le cahier des charges fonctionnelles va introduire des critères quantitatifs pour chaque fonction.
Cahier
des charges des nouvelles architectures des moteurs SYCOMOREEN
| Fonction n° | Critères | Niveaux | Flexibilité | Commentaire |
| 1 : Favoriser la compacité | La compacité
définie par: C
= Vasp
/ Vmot avec : Vasp: volume aspiré sur 2 tours d'arbre moteur Vmot |
C = 0,15 | Au moins | Ce qui représente un
downsizing de facteur 4: - soit 4 fois plus de puissance à volume égal - soit un volume moteur 4 fois plus petit à puissance égale |
| 2 : Permettre une puissance maximale suffisante | La puissance maximale délivrable par le moteur | 70 Ch | Au moins | Puissance d'une citadine complétée par la traction électrique d'environ 40 Ch |
| 3: Faire varier la cylindrée par palier suffisamment petit | Pourcentage de la puissance totale disponible que représente chaque palier | 25% | +0% | mimimum 5 paliers de puissance possible entre 0 et 100%, permettant à chaque chambre de fonctionner à pleine charge, donc à rendement optimal. |
| 4 : Utiliser un cycle à 4 temps optimisé | Allouer des temps voisins pour l'admission, la compression, l'explosion/détente et l'échappement | 25% | +/- 5% | Chaque temps du cycle nécessite une durée suffisante pour remplir son rôle sans perte d'énergie. On pourra favoriser légèrement l'admission et l'explosion détente. |
| Franchissement rapide des points morts
haut ou bas: durée de passage à plus de 90% du PMH/PMB ________________________ durée de la moitié d'un cycle |
10% | + 0% | Le franchissement rapide du PMH réduit les fuites de fluide, les pertes thermiques vers la culasse, limite la formation de NOx et favorise la compatibilité à l'auto-allumage (HCCI). Sur le système bielle/manivelle, il représente 20% de la durée de la moitié d'un cycle | |
| 5 : Permettre une grande liberté de calage variable des soupapes | Amplitude de réglage de l’angle de calage de la soupape | + / - 360° | Au moins | Le calage variable permet des ajustements indispensables pour respecter les normes anti-pollution et garantir de la puissance au moteur. Il permet aussi de réaliser le cycle de Miller par une avance de fermeture à l'admission (consommation réduite) |
| Vitesse de réglage du calage | 1 / 10 du temps nécessaire à 1 cycle moteur dans la chambre concernée | Au plus | Le calage variable doit être rapide par rapport au temps d'un cycle moteur. | |
| Indépendance d'une chambre à l'autre | Totale indépendance d'une chambre à l'autre | / | Il faut pouvoir régler indépendamment chaque chambre de façon activer/désactiver à volonté la combustion dans ces chambres. | |
| Possibilité de maintenir une soupape constamment dans la même position moteur tournant | Ouverte, fermée ou partiellement ouverte | Toute position possible | Ceci revient à boucher/ouvrir continument les soupapes, ce qui peut avoir des applications pour les éteindre et même pour les transformer en compresseur en vue d'un stockage pneumatique en phase de freinage | |
| 6 : Utiliser des technologies ayant fait leurs preuves | Tous les procédés et technologies évoqués plus haut | Ne pas nécessiter de procédés ou organes mécaniques inconnus | / | Paradoxalement, il s'agit de s'appuyer sur l'existant pour rendre possible le développement industriel de nouvelles technologies. |
| Anciennenté du procédé ou de la technologie | 5 ans | Au moins | ||
| Nombre de produits utilisant le
procédé ou la technologie ou nombre d'usines ayant industrialié le procédé/technologie |
100 000 ou 10 | Au moins | Le savoir-faire des motoristes et équipementiers majeurs doit être mis à profit. | |
| 7: Faire varier continument le rapport volumétrique | Valeurs possibles pour le rapport volumétrique | de 7 à 24 | + / - 5% | Régler ce rapport volumétrrique est synonyme d'une grande maîtrise de la suralimentation du moteur, permettant compacité et consommation réduite. |
| Vitesse de réglage du rapport | 1 / 10 du temps nécessaire à 1 cycle moteur dans la chambre concernée | Au plus | Le réglage du rapport volumétrique doit être rapide par rapport au temps d'un cycle moteur | |
| 8: Avoir un équilbrage parfait et intrinsèque du moteur | Amplitude du déplacement du centre d'inertie G du moteur au cours du mouvement de ses pièces | 0 | / | Aucune force vibratoire n'est ainsi générée. |
| Variation du moment d'inertie du moteur par rapport à tout axe passant par G au cours du mouvement de ses pièces | 0 | / | Aucune couple vibratoire n'est ainsi généré. |
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