Hybridation: turbo ou Atkinson?

[cool voyager]

Bonjour,

 

En furetant à droite et à gauche dans les hybrides non rechargeables, je vois qu'on trouve des groupes hybrides dont le thermique est soit un moteur turbo de petite cylindrée soit un gros cube sans turbo et à cycle Atkinson.

Qui saurait nous faire un résumé des avantages et inconvénients de chaque formule ?

Merci et bonne route à tous.

[trophyman]

 

Je roule avec un 2,5l sans turbo cycle Atkinson, l'avantage des ces moteurs et qu'ils sont indestructibles et bien moins complexe, pas de démarreur, d'alternateur, pompe a eau entrainée par courroie, compresseur de clim par un moteur électrique et une chaine de distribution à l'ancienne.

 

Les petits moteurs avec turbo, si c'est pour avoir un PureTech et sa courroie a bain d'huile qui se dégrade et bouche la crépine, non merci. En plus ces moteurs sont bien plus complexe avec et reviendront plus cher a l'usage car ces véhicules sont bien souvent une adaptation sur un thermique sans hybridation.

[misato]

tu n'étudies pas un moteur d'un claquement de doigt.

 

en général tu l'étudies pour une utilisation donnée dans une voiture données pour une finalité donnée.

 

toyota a son système en cycle atkinson, qui permet de gonfler le rendement sur le papier en fermant les soupapes d'admission plus tard que le point mort bas.

ça permet au piston 1 de commencer à remonter sans compresser immédiatement l'air qui sera brulé  dans le cylindre 1. du coup, le piston 3 à coté qui descend sous l'effet de l'explosion n'est pas freiné tout de suite par la force dont le piston 1 va avoir besoin pour compresser le mélange air / essence. ça augmente le temps où le piston fourni de l'énergie (après explosion) et ça diminue le temps où il en demande (avant explosion).

 

le turbo, lui, fonctionne en utilisant la force que le moteur met à expulser ses gaz brulés pour faire tourner une turbine qui va compresser l'air en entrée. l'idée est d'envoyer plus d'air, de mettre également plus d'essence, et de faire exploser plus de matière pour obtenir plus d'énergie.

 

ça nécessite de concevoir des moteurs de façon très différente.

au-delà de ça, un turbo tourne très vite, et nécessite donc une attention particulière notamment à sa lubrification.

 

mais les 2 sont pas incompatible, meme si dans un cas tu cherches à réduire les pertes lors des phases autres que le temps moteur dans un cycle à 4 temps, alors que dans l'autre tu cherches à augmenter la puissance totale, en ajoutant des pertes (le moteur doit quand meme plus forcer pour expulser ses gaz et faire tourner le turbo) pour espérer un gain supérieur à tes pertes à la fin (le turbo, c'est la NFT de la mécanique. sauf que là ça marche )

 

d'un point de vue efficience pour les véhicules hybrides, l'approche atkinson c d'avoir un moteur fiable (puissance au litre pas énorme, couple peu élevé, donc contrainte sur les pièces moindre) et qui peut etre éteint / rallumé sans gros problème (la lubrification d'un turbo pouvant en etre un, de problème ), l'approche turbo c'est d'utiliser un moteur plus petit qui aura moins de frottement, donc de perte, et une consommation moindre car moins de masse en mouvement.

(à la fois à l'intérieur du moteur et en tant que poids total du véhicule)

 

là-dessus, tu rajoutes la transmission. tu peux reprendre une boite de vitesse "classique", robotisée ou non, double-embrayage ou non, etc. ou tenter un truc différent. chez toyota, l'idée c'est que tu as le moteur thermique qui envoie de la puissance sur un axe, un électrique qui envoie de la puissance sur un axe, et un générateur/moteur électrique 2 qui en général tourne pour générer de l'électricité. soit stockée dans la batterie hybride, soit renvoyée directement dans le 2e moteur pour avancer (l'idée étant de pas faire tourner le thermique trop fort pour minimiser la conso et les frottements...), et de profiter du couple de l'électrique plutot que concevoir un moteur thermique ayant plus de couple (et donc plus de contrainte mécanique sur les pièces principales, type vilebrequin)

 

à partir de là, ton moteur tu peux alors le concevoir en te disant qu'il y aura toujours de l'électricité autour (grace à la batterie ou au générateur que le moteur thermique entraine). et donc tu prévois une pompe à eau, une pompe à huile, la direction assistée, l'assistance au freinage, etc. avec des pompes électriques plutot que des engrenages entrainés par une courroie reliée au vilebrequin... (qui t'obligerait à laisser le thermique allumé pour que le freinage, le refroidissement, etc. restent disponibles)

et comme les moteurs électriques (puisqu'au final une pompe à huile / à eau électrique, c jamais qu'un moteur électrique), c en général plustot fiable, tu as plus à remplacer la courroie (qui est une source de déperdition de puissance), et les pompes avec quand tu la déposes...

évidemment étant plus séduit par l'approche de toyota que par les tentatives de faire de l'hybride et du PHEV chez tous les constructeurs qui ne s'y sont jamais intéressé avant, j'ai un peu de mal à trouver des arguments pour les autres approches

 

l'idée c'est d'avoir un petit moteur pour réduire les frottements à faible charge et le poids total, et d'y ajouter un turbo pour quand il  y a besoin de puissance (sachant encore une fois qu'un turbo va te donner plus d'air mais que pour en profiter, il faut bruler plus d'essence avec...)

et de rajouter encore sur ce moteur (existant et éprouvé dans d'autres véhicules), un moteur et un générateur électrique pour profiter des phases de deceleration pour récupérer un peu d'énergie perdue sinon dans l'échauffement des disques et plaquettes de frein, et un moteur pour profiter de l'électricité que tu auras récupéré, plus peut etre de celle que tu auras tiré de chez toi le soir lors de la recharge de la batterie (sachant qu'1 kWh d'électricité nucléaire, ça coute pas cher au porte feuille ou à l'environnement. infiniment moins qu'un kWh généré au gaz -quand ton éolienne a pas de vent, par exemple...-, au charbon, ou au SP95 ...)

 

si l'idée c'est de savoir quelle voiture va couter moins cher en carburant, faut voir qu'une voiture, c'est aussi l'assurance, les entretiens, etc.

 

moi en tous cas, j'ai choisi la marque qui arrive à tenir ses conso papier dans toutes les conditions, et une voiture qui a pas un SCx (Cx multiplié par la surface de la voiture) digne d'un camion, ce que le monde automobile dans son ensemble semble avoir oublié. ou alors ils ont débauché les designers de chez DAF ou MAN ?

[cool voyager]

Merci beaucoup, Misato, pour ce brillant exposé. Je penche aussi pour la solution sans turbo et la fiabilité Toyota n'est plus à démontrer. J'ai aussi un petit faible pour le Kuga qui est motorisé comme Toyota mais qui a l'avantage (à mes yeux) de pouvoir consommer du E85 sans avoir à se soucier de la compatibilité des injecteurs et des matériaux en contact avec ce carburant.

[misato]

effectivement, ford ils ont une licence pour faire du HSD comme le groupe toyota. et ils font aussi bcp de volumes aux USA, donc la fiabilité doit quand meme etre là un minimum (surtout qu'aux USA ça pardonnerait pas trop si gros problème, avec actions de groupe en justice, etc.)

 

à priori atkinson + turbo ça existe (ça porte un autre nom, je l'ai plus en tete :s ), donc vraiment, c pas incompatible, mais ça se réfléchit en amont avant de juste rajouter un turbo à une prius, quoi !

 

en dehors du HSD, l'autre option c'est un moteur électrique dans les boites de vitesse pour aider le thermique, sauf chez honda où le thermique joue seulement le générateur et (si j'ai bien compris) peut se retrouver en prise directe à haute vitesse sur autoroute. en gros ya pas de boite de vitesse, mais directement une "6e vitesse" pour l'autoroute, et le reste du temps ils comptent sur l'électrique (dont le rendement et le couple restent constant sur toute la plage de régime) , la batterie, et le moteur thermique qui recharge.

mais quelque soit la marque (VW, mercedes, renault, etc.) et la techno (renault et sa boite à crabot par exemple, qui change par rapport à VW ou kia qui ont plutot des boites robotisées voire double embrayage avec un moteur électrique en plus pour aider le thermique), au final c quand meme des moteurs plutot downsizés , sauf à taper dans du PHEV chez les allemands

 

à la limite, kia joue aussi la carte du atkinson sur un moteur d'une cylindrée un poil plus grosse que la concurrence...

j'ajouterais, pour en avoir fait l'amère expérience, qu'à un moment c aussi une question de qualité du SAV et pas seulement de fiabilité.  si tu as une marque chez qui tu as déjà été et que ça s'est bien passé, ça peut etre un argument comme un autre pour continuer chez eux

[pierregdlj]

Le 13/03/2023 à 00:53, misato a dit :

à priori atkinson + turbo ça existe (ça porte un autre nom, je l'ai plus en tete :s ), donc vraiment, c pas incompatible, mais ça se réfléchit en amont avant de juste rajouter un turbo à une prius, quoi !

Miller quand il y a un turbo : https://www.automobile-magazine.fr/lexique/9-cycle-miller-ou-atkinson

 

Sinon il y a aussi des moteurs qui utilisent l'Atkinson (ou Miller) à faible charge, et le cycle Otto quand la demande de puissance est plus forte.

[misato]

yes ! merci !

 

comme toyota fait du VVT (variable valve timing, calage variable des soupapes), ils pourraient théoriquement le faire (passer en cycle "classique" en cas de fortes charges)

maintenant j'ai plutot l'impression qu'ils font un moteur avec une cylindrée plus importante et une puissance au litre moindre, pour ne jamais perdre le bénéfice de l'atkinson

[pierregdlj]

Le 03/04/2023 à 23:04, misato a dit :

yes ! merci !

 

comme toyota fait du VVT (variable valve timing, calage variable des soupapes), ils pourraient théoriquement le faire (passer en cycle "classique" en cas de fortes charges)

maintenant j'ai plutot l'impression qu'ils font un moteur avec une cylindrée plus importante et une puissance au litre moindre, pour ne jamais perdre le bénéfice de l'atkinson

Quand tu as un moteur électrique qui est là pour apporter du couple ponctuellement, ça ne sert pas à grand chose de passer en Otto sur le thermique.

A moins qu'on cherche vraiment la perf à tout prix, mais ce n'est pas l'objectif visé par les HSD.