Moteur MCE-5

[Sandoli]

Le coup de la cylindrée est un lapsus révélateur de mon manque de connaissance dans le domaine 🙂

Je voudrais juste préciser que ce n'est pas mon domaine de compétence mais que j'essaye d'apprendre.

Voici mon raisonnement :
Le taux de compression est un rapport volumétrique, dans le cycle de carnot, c'est ce qui borne la compression isotherme. Je me suis bêtement dit : si le taux de compression change, c'est parce que le volume mini change. Et un volume dans un cylindre, c'est bien une cylindrée ?!

Alors je ne sais pas où j'ai tort. Un éclaircissement svp ?

 

[genfutures]

La cylindrée mécanique représente le 'volume balayé par la course du piston'. Pour un moteur à la géométrie 'ordinaire', c'est à dire piston rond et mouvement bielle - manivelle simple, c'est la course du piston en phase d'admission multipliée par la section de la chambre (Pi * alésage au carré / 4 ) multipliée par le nombre de cylindres.
Si on démonte le moteur de son véhicule préféré, on peut donc mesurer la cylindrée mécanique avec un pied à coulisse.
C'est la donnée que l'on trouve dans toutes les notices techniques (Prus III : 1798 cm3 ), elle vue comme LA dimension clé d'un moteur, car elle est sensée conditionner la puissance du moteur.

Mais c'est une définition un peu ancienne, et qui colle mal aux moteurs cycle Atkinson brevets Miller, comme ceux des Prius : Elle s'intéresse au mouvement du piston et pas au volume de matière mis en combustion. Il serait donc judicieux de défalquer la phase de refoulement.
Il y a donc une cylindrée thermodynamique : c'est le 'volume de matière mis en combustion'. C'est à dire le volume balayé par le piston lors de la course d'admission moins celle de refoulement.
On pourrait la mesurer au débitmètre d'air (sans démonter tout le moteur, c'est vachement mieux, non ?)
Bref les Prius III ne feraient pas '1,8 L' mesurés au pied à coulisse, mais environ 1,4 L au débitmètre ( 1,8 * 10(approximation du tx compression réel) /13(rapport volumétrique entre Point mort haut et bas) ). Et 136ch pour 1,4 L, ca montre l'efficacité du HSD !!!
Les Prius II feraient 110 ch pour 1,15 l : pas mal en 2004 !

Mais il ne faut pas trop se fatiguer sur cette notion, car celle qui conditionne vraiment la puissance est avant tout la quantité de matière (comburant + combustible) mise en combustion.
Entre les deux grandeurs, il y la température des gaz, la pression réelle des gaz (résonances dynamiques, pression atmosphérique, et surtout la suralimentation).
Mais là, comme c'est en perpétuelle évolution au cours du fonctionnement, on ne peut pas donner UN unique chiffre représentatif. Zut, encore raté !

Comme on donne une cylindrée à tous les moteurs à combustion interne, on en donne même à ceux n'ayant pas de cylindres (rotatif brevet Wankel) ou à ceux ayant des pistons qui ne sont pas ... cylindriques ( les motards ont en mémoire une étonnant moteur Honda de compétition à 8 (!) soupapes par 'cylindre', dont les pistons étaient oblongs : http://4pat.pagesperso-orange.fr/le_musee_virtuel/honda/honda_nr_750.htm ) .

 

[vanadium]

Dans tes calculs de chevaux par cylindrée, tu inclus la puissance électrique et c'est incorrect. La Prius II a un moteur 1.5L de 77ch/115N.m, soit 51ch/L et 76N.m/L et la Prius III a un moteur de 1.8L de 98ch/142N.m soit 54ch/L et 79N.m/L. C'est minable, mais ce sont des moteurs à cycle atkinson qui par définition offre moins de puissance à cylindrée égale qu'un moteur non-atkinson.

Les meilleurs moteurs actuels sortent 120ch/L. Mais ils utilisent l'injection directe, fonctionnement à charge stratifiée, compresseur, turbo-compresseur...

Le moteur MCE-5 sont quand à lui 220ch / 420N.m pour 1.5L de cylindrée, soit 147ch/L et 280N.m/L. Presque 3x plus de puissance par L de cylindrée. Le 1.5L dégage 115g/km de co2, soit une consommation de 4.8L/100kms pour 220ch et 420N.m de couple. Comparé au 1.5L de la Prius II de 77ch et 115N.m de couple, on a un moteur 3x plus puissant, 4x plus coupleux pour +11% de consommation.

Imaginez ce moteur dans une configuration 3 cylindres de 1.0L de cylindrée. Il ferait 146ch, 280N.m de couple avec une consommation surement proche de 4.0L/100kms. Il offrirait un agrément de conduite nettement supérieur à la Prius tout en consommant moins.

 

[genfutures]

Oui,vanadium, tout à fait d'accord sur les moteurs Atkinson Miller.

je me suis juste amusé à m'affranchir de la présentation traditionnelle (celle qui considère bêtement qu'il n'y a qu'une course, alors que sur le cycle Atkinson compression et détente son différentes.).

Et puis, sur les hybrides non rechargeables, la puissance ne découle que de la conversion de carburant en travail (pour atteindre la puissance max, une petite épargne via générateur et batterie est nécessaire). Bref, toute la puissance découle , "en léger différé" (et certes pas "en direct"), du thermique.

Bref, c'est une vision iconoclaste qui montre quand même la performance du système : je ponctionne mon environnement comme un 1,4 L, et je sors des pointes de 136 Ch . Je dis : pas mal !

Hors sujet : Certains ne se gênent pas pour dire : je fais 200ch et 99g de CO2 au Km. Ah, que je regrette que dans le test normalisé il n'y ait pas une séquence A DONF !
Fin de la digression.

Pour le MCE-5, tu relèves en effet des chiffres extrêmement prometteurs, mais ces prestations ne sont acquises qu'avec un environnement très sophistiqué : suralimentation, injection directe (corrige moi si je me trompe) : c'est complexe, cher, et long à fiabiliser.
je rêve bien d'un tel moteur, en version réduite, dans une voiture à grand succès (je ne dis pas 'grande diffusion',ça fait 'plouc' ).
Mais est ce réaliste ?
Il faut surtout qu'un industriel investisse là dedans et le développe jusqu'au bout. (pas un Chinois, svp )

A+

 

[vanadium]

L'injection directe et la suralimentation sont maintenant des technologies maitrisées, il n'y a qu'à voir le nombre de moteur dotés de ces technologies disponibles, y compris sur les modèles entrée de gamme. Je pense au FSI, TFSI chez Audi. TCE chez Renault. DIG-S et DIG-T chez Nissan.

Il serait temps que la Prius passe à la suralimentation et à l'injection directe pour avoir un thermique plus compact, plus léger. Le downsizing permet de réduit les frictions internes du moteur puisqu'on réduit la taille du moteur. Et la suralimentation permet de ne pas perdre en puissance pour autant.

Je crois que d'ici 10ans le moteur à taux de compression variable sera devenu un standard. J'ai vu il y a quelques années déjà des prototypes Mercedes de moteur à taux de compression variable dans des magazines auto. La technologie semble prometteuse.

 

[philsw]

L'injection directe et la suralimentation sont maintenant des technologies maitrisées, il n'y a qu'à voir le nombre de moteur dotés de ces technologies disponibles, y compris sur les modèles entrée de gamme. Je pense au FSI, TFSI chez Audi. TCE chez Renault. DIG-S et DIG-T chez Nissan.

Il serait temps que la Prius passe à la suralimentation et à l'injection directe pour avoir un thermique plus compact, plus léger. Le downsizing permet de réduit les frictions internes du moteur puisqu'on réduit la taille du moteur. Et la suralimentation permet de ne pas perdre en puissance pour autant.

Je crois que d'ici 10ans le moteur à taux de compression variable sera devenu un standard. J'ai vu il y a quelques années déjà des prototypes Mercedes de moteur à taux de compression variable dans des magazines auto. La technologie semble prometteuse.

Preuves ? Technologies maitrises peut-etre mais sur 15 ans d'utilisation ca donne quoi dans les faits reels? Et surtout a quel cout?
Le downsizing est avant tout un leurre pour les tests de conso normalises car dans les faits reels aucun des ces moteurs ne consomment moins lorsque la puissance proposée est utilisée ( exemple flagrant avec le twinair fiat qui sort 89g de CO2 officiellement mais fonctionne pour cela en mode 57ch alors qu'il annonce 85ch sur la fiche technique !)! Pourquoi ? parceque le rendement reel de ces moteurs est toujours limité a plus ou moins 36-38% au maximum , comme un excellent mais plus simple "gros" moteur atmospherique.
Par contre l'interet d'un systeme comme le MCE est justement de depasser ces rendements toujours limites actuels. A voir si c'est industrialisable a cout reduit et fiable sur 15 ans...
PS: les frottements internes entre un 1,4 et 1,8 l par exemple sont a peine differents ( voir meme a peine mesurable ,c'est pas la qu'il y a le plus de pertes dans les moteurs actuels entre eux donc). Les plus grosses pertent proviennent des phases transitoires ou les rendements chutent tres bas ponctuellement ( et ou un turbo permet de recuperer un peu oui , tout en perdant a forte charge pour cause de taux de compression limité).
Le dernier Skyactiv de mazda est donne pour 5,9l de moyenne avec un 2l atmo de 165ch sur un SUV ( le cx-5) ...grace entre autre a une compression de 14/1 ( autant que la version diesel !!).

 

[vanadium]

L'injection directe sur moteur d'automobile est une invention française qui date du début des années 1950. Elle s'est démocratisée sur les véhicules diesel à la fin des années 80.
Source :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Injection_(moteur)#Injection_directe

La suralimentation, ou plutôt le turbocompresseur, sont des technologies datant du début des années 1900. Il sont répandus depuis le début des années 1980. Depuis les années 2000, quasiment tous les moteurs diesel sont turbocompressés.
Sources :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Turbocompresseur
http://www.automobile-sportive.com/technique/suralimentation.php

La Prius II est donnée pour 4.3L/100kms en cycle mixte, et pourtant j'arrive à descendre à 3.6L/100kms. Ca n'est pas parce que certains n'arrivent pas aux consommations annoncées par le constructeur qu'elles ne sont réelles et même outrepassable. 🙂

 

[Speedy]

C'est pourquoi ces gros engins sont (je crois) de plus en plus souvent diesel-électrique...

On s'éloigne beaucoup du MCE-5 et donc :
[HS=ON] Dans ces engins, le thermique ne sert qu'à une chose : entraîner une pompe à huile. Tout le reste (vérins, moteurs etc) est 100% hydraulique.
@ Ageasson : désolé pour tes bacs à fleurs, c'est un peu compliqué de faire revenir cette machine d'Australie. Si tu nous avait prévenu avant, on lui aurait fait faire une petite halte au passage.
Parce que tu le mérites bien.[/HS]

 

[Gilles_38]

Preuves ? Technologies maitrises peut-etre mais sur 15 ans d'utilisation ca donne quoi dans les faits reels? Et surtout a quel cout?
Le downsizing est avant tout un leurre pour les tests de conso normalises car dans les faits reels aucun des ces moteurs ne consomment moins lorsque la puissance proposée est utilisée ...

Je reprends toujours le même exemple: la dernière année des Formule 1 à moteur Turbo, les 1500 cm3 gagnaient les Grand Prix avec 150 litres d'essence face au 3500 cm3 avec leurs 250 litres.
Y'a rien à faire, un moteur de faible cylindrée, c'est des masses en mouvement plus légères, pistons ou soupapes et tous les mécanismes induits.
Bien géré ça doit consommer moins, même si l'exemple des chiffres normalisés du twin air est une vaste escroquerie.

 

[Speedy]

Peux-tu confirmer les chiffres (cylindrée des moteurs et carburant consommé) ou c'est une simple faute due à un clavier dyslexique ?

De mémoire : la cylindrée des atmosphériques était limitée à 3000 cm3 et BMW avait inventé le ravitaillement à mi-course pour contourner le réglement concernant la taille des réservoirs...

 

[Sandoli]

Je reprends toujours le même exemple: la dernière année des Formule 1 à moteur Turbo, les 1500 cm3 gagnaient les Grand Prix avec 150 litres d'essence face au 3500 cm3 avec leurs 250 litres.

Bon exemple, mais tu oublies de dire que ces moteurs étaient très peu fiables et dangereux.

 

[genfutures]

Je confirme les chiffres de Gilles 38 : 1,5 turbo 150L, et 3,5 L atmo, conso libre , d'environ 250 L.
La supériorité énergétique des turbo était écrasante. C'est dans cette période que Honda avait développé la charge stratifiée, une des rares 'inventions' que la formule 1 à apporté à l'automobile de série.

Sur les années 87 à 89, les moteurs Turbo de F1 étaient très fiables. Le ravitaillement c'est apparu bien avant. les 150 litres étaient bien réels.

Il faut cependant noter que les moteurs turbo étaient au sommet de leur art, alors que les moteurs atmosphériques avaient été réintroduits pour abaisser les coûts de développement : ils étaient donc comparativement frustres et au début de leur développement.

N’empêche que l'abandon du critère de consommation était un contre sens historique.

 

[Less Polluter]

Je ne crois pas que la limitation de la quantité du carburant pour les moteurs suralimentés venait d'une préoccupation écologique. Ce n'était qu'une question de maintien d'équilibre entre les moteurs atmo et turbo, le développement des turbos allant si vite qu'il y a fallu les brider à plusieurs reprises en limitant progressivement la pression des turbos et la consommation pour finalement ... interdire les atmos ... avant de faire de même avec les turbos ... qu'on s'apprête à réintroduire à nouveau.

 

[philsw]

Je trouve aussi que la comparaison avec les F1 turbo n'a pas de sens!!
Ces moteurs la n'avait aucune limite de cout ce qui change completement la donne. Sur un moteur de serie , et je rappel qu'un moteur 4cyl atmo essence coute en sortie usine de fabrication 1200 euros depollué la ou un tdiesel coute 1500 avant depollution ( cout variable suivant moteur, chiffres officieux PSA) , le cout est la premiere donnée qui interesse le fabricant.
Donc tout supplement de 100 euros sur un moteur est deja enorme pour le constructeur ( on frole les 10% de surcout ce qui dans l'industrie auto est inacceptable tout simplement).
Sinon pour la fiabilite en générale les dernieres voitures diesel turbo sont , toutes marques y compris bmw, honda, toyota....victimes de casses de turbo ou autres equipements de ces moteurs.

 

[Gilles_38]

Désolé Philsw, ça prouve que le moteur turbo downsizé, ça peut le faire. La F1 n'est que la limite théorique de l'écart auquel on peut aboutir.
Le sujet de départ était le downsizing ne l'oublions pas.

 

[michel3481]

bonjour
bien que nouveau ici , j'aimerai donner ma petite contribution :
je ne fais que répété certaines réponses en ajoutant ma contribution .......
la cylindrée c'est le volume qu'il y a entre le PMH et le PMB , rien d'autres , le MCE 5 ne fait varié que le rapport volumétrique .
à propos de cylindrée variable un inventeur américain a sortie un brevet en 2008 , il utilise non pas le moteur classique , mais un moteur à pistons axiaux (parallèle à l'arbre moteur ) j'en parlerais plus tard .
ce qui me gène , c'est l'amalgame entre Atkinson et Miller .
le premier dispose de 2 vilebrequins et dans le fonctionnement il y a toujours une course plus longue dans la détente (combustion) donc c'est un effet mécanique lié aux vilebrequin .
exemple honda utilise ce système sur un groupe thermique au gaz de ville qui fonctionne en régime continu . (voir vaillant et honda ) ,ainsi le rendement est très bon puisque pas d’énergie résiduelle en fin de course détente .
utilisation en cogénération en Allemagne (fabrique de l’électricité pour maison individuelle ), et en même temps chauffage , récupération circuit refroidissement et échappement .

Miller.
la soupape d'admission reste plus longtemps ouverte en phase compression , donc course réelle de cylindrée en compression diminuée.
mais qui dit fermeture anticipée ou retardée de la soupape d'admission dit rapport volumétrique différent .
conclusion , avec des commandes electro-hydraulique comme le multiAir de fiat , on peut facilement obtenir une variation du rapport volumétrique , de plus pas de papillon des gaz donc limitation des perte par pompage en faible charge. ( le seul problème chez fiat qu'ils préfère avoir un moteur nerveux et très puissant qui se situ juste en dessous de la norme de pollution ) le moteur économe c'est pas pour eux
et enfin ne pas oublié que nissan et peugeot ont déjà sorti des moteurs à variation du rapport volumétrique , mais ils n'ont jamais donné suite .
cordialement

 

[shadoko]

....
ce qui me gène , c'est l'amalgame entre Atkinson et Miller .
....

Oui, mais hélas Toyota fait partie des coupables dans l'histoire, en parlant systématiquement de cycle Atkinson pour les moteurs de ses hybrides alors qu'il s'agit de cycles Miller. Peut-être parce que Mazda l'avait déjà fait (en parlant bien de cycle Miller) sur la Xedos 9, qui était également équipée d'un compresseur ? 😱

 

[michel3481]

bonsoir
oui il fait parti des coupables , il faudrait peut être leur dire qu'il n'ont pas un moteur du style comme celui -là avec 2 bielles : 😀

http://www.auto-innovations.com/actualite/1183.html .
et en plus ils parlent dans ce lien de la différence avec la prius

cordialement

 

[Speedy]

il y a toujours une course plus longue dans la détente (combustion)

C'est à dire vers le bas
J'ai vraiment du mal à comprendre. On creuse la terre ou on retourne le moteur de temps en temps ?

Il-y-a forcément un maillon qui me manque encore.

Euh... C'est plus long en temps ou en distance ?

 

[genfutures]

Bonjour,
merci michel3481 de ta participation.

J'ai trouvé une illustration sympa du moteur d'Atkinson :

http://www.animatedengines.com/atkinson.shtml

On y voit bien la double course :
- réduite à l'admission/compression;
- prolongée à la détente/échappement.
(ce qui fait deux PMB, soit dit en passant.)

A+

 

[michel3481]

Il-y-a forcément un maillon qui me manque encore.

Euh... C'est plus long en temps ou en distance ?

bonjour
forcement en distance .
le piston descend plus bas et uniquement en phase détente .....
sur le honda , comme il est en régime constant et sans turbo , si la course de compression avait été égale à la course détente , il y aurait une partie de la "combustion expansive " qui serait parti en échappement .

des jeux de vilebrequins double existent même en mécanique d'emboutissage ,
pour avoir une descente rapide lors de la montée et descente du coulisseau (gain de temps ),mais arrivé sur la pièce à emboutir le coulisseau ralenti , alors que le vilebrequin tourne à la même vitesse .
cordialement

 

[Sandoli]

Hello,

Il me semble que Toyota précise bien que ses moteurs utilisent un cycle Atkinson au sens thermodynamique mais ce ne sont pas des moteurs Atkinson comme développé par James Atkinson, puisqu'ils utilisent l'astuce du retard à l'admission, au lieu de la cinématique originale complexe.

Sur wikipédia, ils parlent même de cycle Atkinson simulé, personne n'est dupe.

J'ai réussi à mettre 5x le mot Atkinson dans mon texte.

il y aurait une partie de la "combustion expansive " qui serait parti en échappement .

Je rebondis la dessus : est-ce que ça signifie une quelconque difficulté ou inadéquation à monter un turbocompresseur sur un moteur à cycle Atkinson simulé ?

 

[michel3481]

bonsoir
pourquoi parler d'Atkinson alors que le terme Miller est le véritable nom de ce cycle . c'est là , la question que je pose , ils ont honte de ce nom ou quoi ?? .
le véritable cycle Miller perd de la cylindrée c'est indéniable puisque on utilise un moteur de 1800cc pour en réalité utiliser 1500cc (c'est un exemple , par forcement juste puisque cela dépend d'un régime moteur ) .
l'Atkinson n'en perd pas .
par contre comme les deux ont leurs stratagèmes mécanique propre , les deux systèmes ne sont efficace qu'a partir d'un certain régime relativement haut .
pour cette raison l'Atkinson est utilisé uniquement en moteur groupe électrogène (régime constant ) .
pour le Miller atmosphérique , en dessous du régime fatidique de combustion expansive (pour le même moteur normal ), il n'a pas beaucoup d’intérêt ,puisque le remplissage à bas régime est moindre et en plus ont le diminue de par la cylindrée , ce dernier sera très loin d'avoir une perte de combustion qui part sur l’échappement ....
par contre si ce même moteur on le dote de distribution variable sur l'admission il devient largement intéressant , car à tout les régimes moteur,
il n'y aura pas de perte sur l’échappement tout en ayant un bon remplissage à bas régime .
le Miller équipé d'un turbo compresseur a l'avantage de combler le "mauvais remplissage " a bas régime ,de ce type de moteur et il peut presque (je dis bien presque ) se passer de distribution variable .

ps: celui qui utilise l'astuce du retard à l'admission s'appelle Miller

Atkinson simulé , je veut bien !! , mais quel intérêt

notez au passage pour certains constructeurs :
qu'au lieu de "toucher" les soupapes d'admissions pendant la compression , ils activent un certain temps les soupapes d'échappements qui restent légèrement ouverte pour permettre une remontée plus rapide du piston
(par exemple sur les diesels tiers III , moteur IVECO) .
cordialement

 

[Speedy]

le piston descend plus bas et uniquement en phase détente .....

Et dans combien de temps/distance va-t'il atteindre le centre de La Terre ?

Comment creuser plus bas après ?

 

[genfutures]

Je suis désolé Michel3481, mais je ne comprends pas bien ( sans doute un peu trop de retard à la fermeture du clapet neuronal ?)

par contre comme les deux ont leurs stratagèmes mécanique propre , les deux systèmes ne sont efficace qu'a partir d'un certain régime relativement haut

Pourtant les Prius sont en cycle 'Atkinson' (ou 'Miller' ) du ralenti au régime max. ( sauf info contraire que je serais heureux de découvrir ), et la gestion du HSD s'emploie à utiliser souvent le thermique à bas régime.

régime fatidique de combustion expansive

Que veux tu dire ? La combustion est expansive, quel que soit le régime (à partir du ralenti, bien sûr), non ?

une perte de combustion qui part sur l’échappement ....

la combustion reste dans la chambre du même nom (sauf gros problème), et ce n'est qu'une partie de l'expansion, la pression résiduelle, qui part dans l'échappement à l'ouverture de la soupape d'échappement.

par contre si ce même moteur on le dote de distribution variable sur l'admission il devient largement intéressant , car à tout les régimes moteur,
il n'y aura pas de perte sur l’échappement tout en ayant un bon remplissage à bas régime . .

Pour maîtriser ce qui se passe à l’échappement, mieux vaudrait que la distribution variable porte sur l'échappement et non sur l'admission, comme tu le préconises. ( En outre, dans un moteur à allumage commandé (à essence pour faire court), la combustion est extrêmement rapide et est terminée bien avant la phase d'échappement). Là non plus, j'ai pas compris .

le Miller équipé d'un turbo compresseur a l'avantage de combler le "mauvais remplissage " a bas régime ,de ce type de moteur et il peut presque (je dis bien presque ) se passer de distribution variable .

Les 'Miller' suralimentés que je connais le sont tous par compresseur et non par turbo. La faible énergie cinétique disponible dans les gaz d'échappement rendrait ce dernier peu puissant et particulièrement long à se mettre en pression .

notez au passage pour certains constructeurs :
qu'au lieu de "toucher" les soupapes d'admissions pendant la compression , ils activent un certain temps les soupapes d'échappements qui restent légèrement ouverte pour permettre une remontée plus rapide du piston
(par exemple sur les diesels tiers III , moteur IVECO) .
cordialement

Pour un moteur à essence, on ne peut pas se permettre de rejeter le mélange air/essence dans l'échappement. Pour un Diesel, c'est de l'air, alors, si ça améliore la vitesse de passage des gaz, pourquoi pas . A moins que ce ne soit pour envoyer un peu d'oxygène dans le catalyseur d'oxydation de ce moteur Diesel .

Voilà, Michel3481, si tu pouvais préciser ta pensée. Merci d'avance.... à l'allumage (!)