Mazda tire 155cv de son 2.0 SkyActiv dont le cycle Miller est très proche du cycle Atkinson (
dixit l'ingénieur responsable). Ca me semble jouable d'envisager 125cv d'un 1.8.
Ce lien mérite une lecture attentive et une analyse précise. En effet, le SkyActiv est bien un cycle Otto, qui explique cette puissance spécifique élevée et permet au Skyactiv de se débrouiller seul à bas régime si nécessité de pleine charge (frg62 a raison, un atkinson ou un miller non compressé ne serait pas viables seuls sans assistance électrique ou autre sur une voiture (
cf. ici)) !
- L'auteur précise qu'à basse charge, le papillon de gaz reste ouvert,
presque comme dans un cycle Atkinson (il ne dit pas que c'est un cycle Atkinson),
- On est ici sur un Skyactiv américain dont le taux de compression a été ramené à 13:1 contre 14:1 en Europe (et 12:1 sur la voiture d'essai du magazine). Mais pour des raisons industrielles (même côtes géométriques des pièces), le rapport volumétrique est peut-être bien toujours de 14:1. On comprend dès lors que le taux de détente peut être supérieur au taux de compression
aux Etats-Unis, et est donc propice à un cycle Atkinson.
Le problème soulevé est le suivant : imaginez que vous ayez un moteur pouvant marcher avec un taux de compression élevé de 14:1. Avez-vous intérêt à abaisser ce taux de compression tout en gardant le même taux de détente pour améliorer le rendement
?
Premier élément de réponse : les rendements thermodynamiques théoriques.
Ce lien nous donne les rendements théoriques de différentes machines thermiques, dont le cycle Beau de Rochas (égal cycle Otto), et le cycle Beau de Rochas à longue détente...qui n'est autre que le cycle Miller
😎 !
Si vous aimez manipuler les équations, comparez les deux formules. Vous vous apercevrez que le rendement du cycle Otto avec un taux de compression Y est toujours supérieur au rendement du cycle Atkinson au taux de détente Y et au taux de compression X, X<Y.
Il n'y a donc
en théorie aucun intérêt à dégrader artificiellement le taux de compression du Skyactiv pour le faire marcher en cycle Miller.
Mais ces rendements théoriques ne prennent pas en compte les limitations technologiques de type pertes par pompage.
Qu'en est-il sur le Skyactiv ? C'est avant tout un moteur à injection directe, sans laquelle un tel taux de compression n'aurait pu être atteint.
Or l'injection directe, en permettant un fonctionnement en mélange pauvre, voire très pauvre, et donc en excès d'air, permet de fonctionner avec un papillon largement ouvert, comme l'explique
ce lien sur le moteur IDE. L'injection directe permet donc par elle-même la réduction des pertes par pompage.
Le cycle Miller permet lui aussi de réduire les pertes par pompage, mais pas du tout en agissant sur le papillon des gaz. En effet, si c'est un moteur à injection indirecte fonctionnant en mode stoéchiométrique (prius par exemple), il va devoir lui aussi lors de l'admission régler le papillon de façon à avoir 14,7 volumes d'air pour un volume d'essence (pour comparaison, on peut aller jusqu'à 60 pour 1 en mélange pauvre stratifié : source MA, essai mercedes 350 CGI). Sur le cycle Miller, le gain s'effectue lors de la phase où le piston repousse le mélange alors que la soupape d'admission reste ouverte. La fraction de mélange repoussé est absorbée par un cylindre voisin se trouvant en phase d'admission, et donc shunte le papillon d'admission d'air plus ou moins fermé et ses pertes par pompage,
comme l'illustre très bien ce lien (en anglais mais avec un schéma).
Si vous combinez Atkinson et injection directe, vous cumulez les bénéfices : à basse charge, vous repoussez dans un autre cylindre sans perte par pompage, de l'air (au lieu d'un mélange gazeux), qui a été admis avec des pertes par pompage minimisé au niveau du papillon de gaz grâce au fonctionnement en excès d'air permis par l'iinjection directe.
In fine, pourquoi Mazda
semble effectivement faire fonctionner son Skyactiv en Miller à basse charge, alors qu'il ne semble pas y avoir d'intérêt évident, au vu des arguments précédents. Deux hypothèses tout de mon cru
:
- le lien de Paris11 et le mien ci-dessus sur le Skyactiv datent de 2011, c'est à dire à ses débuts, et sont américains, où l'essence impose d'abaisser le taux de compression, ce qui évidemment incite, si Mazada garde un taux de détente élevé, à marcher en Atkinson au bénéfice du rendement. Rien ne dit qu'en Europe en 2014 avec un taux de compression de 14:1, le Skyactiv ne fonctionne pas à basse charge en cycle Otto (taux de détente également de 14:1) avec un mélange très pauvre.
- à
très basse charge, il va falloir tout de même fermer significativement le papillon de gaz, même en mélange très pauvre. Il se peut également que la quantité optimale de carburant à injecter soit compte-tenu de la cylindrée en dessous de la richesse requise pour permettre un fonctionnement en mélange pauvre. Un fonctionnement en cycle Miller permettrait alors une sorte de downsizing temporaire permettant au moteur de répondre à ces cas de très basse charge, avec une quantité de carburant injectée optimale, peu de pertes par pompage et un taux de détente préservé, ceci compensant la dégradation du taux de compression.
Ces divagations personnelles sont à prendre avec la plus grande prudence et nécessiteraient bien évidemment la validation d'un motoriste
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La Prius est la première traction que je conduis (à part la 2cv)
