Moteurs taux de compression variable

Adrian Clenci, Pierre Podevin - CNAM - 08 mars 2005

Moteursà

taux de compression variable

UTILISATION RATIONNELLE DE L'ENERGIE DANS LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE

ET ENVIRONNEMENT6ème Cycle de conférences


Introduction

Méthodes

�

Conclusions

Moteurs à taux de compression variableMoteurs à taux de compression variableMoteurs à taux de compression variable

Réalisations


Quelques dates:

1876 : Premier moteur à allumage commandé : Nikolaus Otto et Beau de Rochas

Rapport Volumétrique de Compression = 2,5 !!!

1881: Découverte de l’onde explosive ou onde détonanteBerthelot - Vieille et Maillard - Le Chatelier

1917: Emile Jouguet théorie de la propagation déflagrante d’une flamme

1932: Premier brevet sur la compression variable

2000-2005: "Explosion" de solutions de moteurs àtaux de compression variable

IntroductionIntroductionIntroduction


Plage de fonctionnement du moteur d’automobile


[%]

0

10

20

30

40

50

60

Ralenti Pleinecharge

Freinmoteur

Partielle< 20%

Partielle> 20%


Réglage quantitatif de la charge du moteur à essence par papillon



Variation du rapport réel de compressionεv = 8,5 εv = 12,5

Document Porsche


n

1

1

2p p

p

=ε


Réglage quantitatif de la charge par Fermeture de la Soupape d'Admission


par le papillon de gazpar la variation de la FSA

k

FSAv V

V=ε


Techniques de compression variable


varV

V

k

FSAv ==εvar

V

V

k

totv ==ε


Introduction

Méthodes�

Conclusions


Réalisations


Taux de compression variable : MéthodesTaux de compression variable : MéthodesTaux de compression variable : Méthodes

Groupe 1 :

Constructions avec des possibilités de mouvements relatifs entre la culasse et

le carter inférieur, considéré fixe



Groupe 2 :

Constructions avec des pièces mobiles au niveau de la culasse



Groupe 3 :

Constructions avec des pièces mobiles au niveau du piston



Groupe 4 :

Constructions avec des pièces supplémentaires introduites dans la

chaîne cinématique piston-bielle-manivelle



Cahier des charges

1. Aérodynamique interne performante

2. Rendement mécanique élevé

3. Intégration facile sous le capot moteur

4. Rigide et silencieux

5. Variation rapide du taux de compression

6. Surcoût acceptable


Introduction

Méthodes

�

Conclusions


Réalisations


Moteur SVC (Saab Variable Compression)

εv = 8 εv = 14

Taux de compression variable : RéalisationsTaux de compression variable : RéalisationsTaux de compression variable : Réalisations


Joint d’étanchéité

ÉchangeurCompresseur

Embrayage

Protection joint d’étanchéité

Actionneur hydraulique

Collecteur d’admission

Moteur SVC (Saab Variable Compression)



Moteur HARA (Brevet Roumain)



Moteur HARA (Brevet Roumain)



Comparaison moteurs articulés :


Rigidité

Maximum bending deflection: 20,7 µµµµm

Maximum bending stress: 13,7 MPa


Efforts radiauxa

b

a

b = 0

Raccordements




Régulation (temps de réponse)



SVC: 0,2 s pour une variation de εεεεv de 14 a 80,4 s pour une variation de εεεεv de 8 a 14

Hara: 0,02 s pour une variation de εεεεv de 12,5 a 8


ÉtanchéitéComparaison moteurs articulés :


Joint toroïdal Joint à soufflet


εv min εv max

Moteur LARSEN (Brevet USA - 1990)



Moteur PSA Froumajou Moteur ALVAR-VOLVOMoteur VW VCR

εεεεvmin=9,5

εεεεvmax=15



Moteur BICERA Moteur FORD



Moteur EEE - Serbie Moteur CCE : FEV-FORD

εεεεvmin=9,2εεεεvmax=15,1




Moteur FEV-AUDI


Moteur Gomecsys

εεεεvmax=15 εεεεvmin=6



Moteur e3 de MayFlower

εεεεvmin=9

εεεεvmin=15

Vs = (260 – 300) cm3



Moteur PSA Moteur NISSAN




Moteur MCE5

εεεεvmin= 7

εεεεvmax= 20


Moteur en “A” - Serbie Moteur à cylindres couplés



Moteur Siamois



Introduction

Méthodes

� Conclusions


Réalisations


ConclusionsConclusions

Étapes d’évolution du moteur “essence”

AllumageCarburationDistributionTaux de compression variable

Économie d’énergie Réduction émissions+

Moteur à taux de compression géométrique variableMoteur à taux de compression géométrique variable



Gains de consommation potentiels:

Amélioration aux faibles charges partielles et pleine charge

Cycle de Miller -Atkinson

Moteur atmosphérique < 10 %

SuralimentationDownsizing

> 35 %




Critères d’évaluation des solutions mécaniques

Maintient

- des pièces conventionnelles,- de la configuration de la chambre de combustion,- de la cinématique du mécanisme moteur,- de la réponse dynamique du moteur,- de la rigidité, encombrement, poids, etc…

Le rapport coût/performances



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Références

Documents

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