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Moteur hybride



  1. #1
    Zozo_MP

    Moteur hybride


    ------

    Bonjour

    A propos des moteurs hybrides, qui peut me dire comment fonctionne la Prius car je n'ai rien trouvé d'intéressant à par du "blabla" marketing.

    D'ou vient l'électricité? dis autrement, pile à combustible ou autres. Si c'est une pile à combustible quel principe est utilisé.

    Cordialement

    -----

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  3. #2
    poly71

    Re : Moteur hybride

    Bonjour,

    l'énergie électrique vient :
    • du freinage
    • du moteur thermique

  4. #3
    claude27

    Re : Moteur hybride

    Citation Envoyé par poly71 Voir le message
    Bonjour,

    l'énergie électrique vient :
    • du freinage
    • du moteur thermique
    via les batteries !!!! qui sont chargées par l' alterno - démarreur !
    maintenant Toyota a sorti au US une version de la Prius rechargeable sur le secteur .
    des malins avaient déjà bricolé ça en californie !

  5. #4
    michel dhieux

    Re : Moteur hybride

    bonsoir:
    je crois que pour comprendre la prius, il faut le faire en deux etapes.
    d abord le différentiel:
    les deux moteurs electrique et thermique, sont " liés " par un système de différentiel et c est par toujours simple a comprendre.....
    c est le principe du plus faible qui travaille
    voir sur le lien suivant;(en bas lien à visiter, gros plan sur la motorisation
    hybride de la prius 2)
    http://www.achats-industriels.com/automobile/toyota.asp
    c est exactement le même principe (ou a peu près) que les tracteurs CLASS vario -NEW HOLLAND ,TVT -JHONN DEERE ,IVT sauf que pour les tracteurs c est thermique et hydraulique : (voir le fichier attaché)
    si le sujet ci dessus et bien compris = = >>> on passera a la partie electrique du moteur qui a un système d alimentation a haute tension.
    cordialement
    Michel
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    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  6. #5
    polo974

    Re : Véhicule hybride, pas "Moteur"

    C'est assez usine à gaz chez toy, comparé au truc plus simple de honda...

    Ils doivent avoir des problèmes dans la conception électronique, sinon, à quoi bon balancer un diff dans le chemin, ce qui doit bien consommer 1 ou 2% de l'énergie du moteur en permanence... Sans parler des pertes lorsque la batterie est pleine: double conversion = pertes doubles...
    Typiquement, le moteur thermique va fournir de l'énergie pour les roues et pour le générateur qui va transmettre l'énergie sous forme électrique à l'unité de contrôle. Si la batterie est suffisamment rechargée, l'énergie électrique est re-dirigée sur le moteur électrique.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Zozo_MP

    Re : Véhicule hybride, pas "Moteur"

    Bonsoir

    Merci à tous les cinq pour vos réponses.

    Très intéressant et instructif.

    Quels sont les inconvénients du système toyota. Je suppose que les autres constructeurs automobiles qui n'ont pas fait ce choix technologique doivent avoir d'autres arguments.

    Cordialement

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  10. #7
    wizz

    Re : Moteur hybride

    Bonsoir.

    Sur la Prius, il n'y a pas de boite de vitesse "mécanique", pas de poulie variateur. Pourtant, cette voiture est bien une CVT. Et c'est grace à son principe de fonctionnement.

    Supposons une voiture classique équivalente. On roule à 90km/h et le moteur est à 3000rpm. On est sur la 6e vitesse qui a pour démultiplication "30km/h à 1000rpm".

    Sur la Prius, le moteur thermique et l'alternateur sont liés.
    Cet ensemble est relié à "un mécanisme" (un train épicycloidal) qui entraine ensuite les roues.
    Cet ensemble a une démultiplication de "15km/h à 1000rpm". Donc à 3000rpm, la voiture ne roulera qu'à 45km/h.
    C'est là qu'intervient le principe de la CVT:
    -50% de la puissance produite par le moteur thermique sert à produire de l'électricité....qui sert à faire fontionner un moteur électrique...qui est relié au train épicycloidal pour entrainer aussi les roues. Et ce moteur électrique a une démultiplication de "15km/h à 1000rpm". (si on suppose sa plage de fontionnement 0-6000rpm tout comme le moteur thermique)

    -> donc les 2 cumulés feront avancer la voiture à 90km/h à 3000rpm moteur thermique. D'où le terme hybride semi-parallèle et semi-série.

    #1: Si momentannement, on veut rouler à 105km/h pour doubler un camion, alors le moteur thermique peut rester à régime constant. Le système de gestion va alors utiliser l'énergie de la batterie pour pousser le moteur électrique à 4000rpm. Le cumul donnera alors 105km/h.

    #2: Par contre, si l'utilisation de la batterie n'est pas possible, alors le moteur thermique montera à 3500rpm, et l'énergie électrique produite par le générateur fera turner le moteur électrique à 3500rpm aussi. La voiture roulera à 105km/h.

    #3: Et enfin, le système de gestion peut ordonner au moteur thermique de tourner à 4000rpm, qui mécaniquement fera avancer la voiture à 60hm/h. Et la gestion ne fera tourner le moteur électrique qu'à 3000rpm (45km/h). Le total fait toujours 105km/h. Mais l'énergie électrique produite par le générateur qui aurait pu faire tourner le moteur électrique à 4000rpm n'est pas utilisé dans sa totalité. Cette partie non utilisée ira recharger la batterie.

    #4: Et de même, lorsqu'on veut ralentir un peu à 75km/h pour passer un virage, le système peut demander au moteur thermique de continuer de tourner à 3000rpm, mais de baisser celui électrique à 2000rpm. L'énergie électrique non utilisée ira recharger la batterie. C'est d'ailleur une des fausses légendes du "on lève le pied de l'accélérateur à chaque virage, on fait un freinage regénérateur et recharge vachement la batterie"

    INCONVENIENTS:
    -> On voit qu'à vitesse constante sur route ou autoroute, 50% de la puissance produite doit passer par l'alternateur (1ere perte de rendement) avant de faire fontionner le moteur électrique (2eme perte de rendement). Donc autant n'utiliser "que 2 pignons" comme sur une boite mécanique.

    -> Pour une utilisation autoroute et route à vitesse constante, on traine du poids inutilement

    AVANTAGES:
    -> freinage régénérateur d'énergie (si conduite paisible et anticipée)

    -> le moteur n'a pas à subir de brusque accélération (source de surconsommation) pour doubler rapidement, avant de revenir à la vitesse initiale

    -> le moteur n'a pas subir de brusque accélération pour rouler à une vitesse supérieure comme un passage de 90km/h à 110km/h. Il peut se permettre d'accélérer tout doucement en laissant le moteur électrique se charger de ce besogne. Ensuite, il lui suffit de tourner un peu plus rapidement que nécéssaire (cas #3) pour recharger les batteries. On a alors une performance en accélération comme en conduite sportive tout en ne consommant comme une conduite pépère.

    -> avoir une démultiplication globalement plus longue.
    Sur une voiture classique, on pourrait rouler à 80km/h en 6eme. Mais on est à la limite de "faire caler le moteur". On n'a aucune reprise. Il faut alors descendre d'un ou deux rapport si on veut doubler rapidement, puis de repasser en 6eme... Et ça lasse à la longue. Et donc on préfère rouler en 4e ou en 5e pour avoir plus de pêche, quitte à produire plus de puissance que nécéssaire.
    Sur la Prius à la même vitesse, l'ensemble est à la limite aussi équivalent à une 6eme. Mais par contre, on possède une réserve de puissance avec la batterie. Et comme le moteur électrique est surdimensionné et possède beaucoup de couple, on aura alors une accélération comme si on était en 4eme.
    Sur une long trajet, on ne passe que quelques petits pourcents du temps à vraiment solliciter le moteur et le reste à vitesse constante pépère où on pourrait ne produire que la puissance nécéssaire pour rouler. La Prius permet d'associer ces 2 besoins opposés.

    -> en ville, à faible vitesse, le moteur thermique est très mauvais aux régimes moteur faibles. Il vaut mieux forcer le moteur thermique pour produire plus d'énergie que nécéssaire, puis de l'arrêter pour rouler en mode électrique.
    Exemple pour rouler à 30km/h:
    -moteur thermique à 2000rpm et moteur électrique arrêté. Donc 50% d'énergie stockée.
    -puis moteur thermique arrêté et moteur électrique à 2000rpm. Utilisation de l'énergie précédemment stockée. Même avec les pertes de rendement (alternateur -> recharger batterie -> décharger batterie -> moteur élect), c'est encore mieux que de ramper à 1500rpm en 2eme vitesse sur une voiture classique.

    Attention: Les chiffres ci-dessus ne sont pas la vérité. Je les ai choisis de manière simple pour expliquer le principe de fontionnement.

    Pourquoi Toyota a t il choisi cette méthode d'usine à gaz?
    C'est à cause du choix du moteur thermique: c'est un moteur à cycle Atkinson (parfois appelé moteur à 5 temps). Il possède un meilleur rendement énergétique mais l'agrément est lamentable, surtout à faible régime. Les reprises sont asthmatiques comparées aux punchs des moteur classiques essences ou diesel, meme ordinaires.
    Donc avec un moteur électrique qui fontionne en permanence, les reprises seront instantanées et sans accoups. Pas besoin de lancer légèrement le moteur électrique, embrayer celui ci avec la transmission, puis envoyer les ampères pour accélérer....avec forcement un léger délais et un accoup.
    Dernière modification par wizz ; 22/11/2007 à 20h19.

  11. #8
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Bonsoir

    Merci Wizz, c'est très clair.

    A noter que par rapport aux pertes que tu évoques la prius consomme 5 litres au 100 et seulement 104g/km de CO² soit moins qu'une 107 ou une AYGO. Comme c'est une grosse voiture (plus grand qu'une 307) ce n'est pas mal. Qu'en penses-tu ?

    Cordialement

  12. #9
    michel dhieux

    Re : Moteur hybride

    bonsoir
    absolument rien a rajouter au texte de Wizz, sinon pour la partie electrique,
    http://127.0.0.1:4664/redir?url=http...iQ0Lk_dvbpo6fE

    noter: l alimentation haute tension,les batteries, la BdV a variation continue,la recup d energie et le stop and go....
    cordialement
    Michel
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  13. #10
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Bonjour

    Merci à tous pour toutes ces précieuses informations.
    Décidemment vous êtes trop forts.

    Cordialement

  14. #11
    wizz

    Re : Moteur hybride

    Si la Prius est aussi économe, ce n'est pas uniquement grace à son hybride, ni uniquement grace à son moteur Atkinson. C'est aussi grace à son magnifique coef aéro Cx qui est de 0.26
    Pour comparaison, la plupart des berlines équivalentes sont dans la plage 0.29-0.32
    Pour des raisons découlement d'air, une petite voiture n'est pas forcement efficace pour sa pénétration dans l'air.
    A ton avis, est ce que la Twingo 1 est aéro ou non?
    La réponse est....non. Son coef Cx est de 0.35 , et c'est identique à celle d'une Renault Espace!!!

    Prennons la Prius, et modifions son aéro (par rajout d'une galerie, etc...) pour qu'elle fasse 0.30, alors elle consommera sur un trajet (non à allure d'escargot) environ 13% de plus, uniquement à cause de l'augmentation de la résistance de l'air
    Et si on modifie son Cx à 0.35, alors elle consommera....0.26% de plus!!!

    C'est donc pas très honnête de comparer la consommation moyenne d'homologation d'une Prius à celle d'une petite voiture....

  15. #12
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    atention la puissance aero dynamique ne depand pas que du CX mais est multiplié par la section de la voiture en m2

    donc il faudrait absolument faire des voitures etroites et longue plutot que large et courte

    effet secondaire une voiture longue peut avoir un arriere pointu tres favorable au CX ce qui est impossible sur les voitures courtes

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  17. #13
    wizz

    Re : Moteur hybride

    Pa = 1/2 * S * Cx * 'rho' * V3

    si je me souviens bien

  18. #14
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    merci de m'avoir parlé du moteur atkinson

    c'est une idée que j'ai depuis toujours : augmenter le raport volumetrique du moteur , mais saboter l'admission pour ne pas l'utiliser entierement et garder la compression normale : du coup la detente utilise l'energie plus loin que dans un moteur normal

    j'en ai revé toyota l'a fait

  19. #15
    wizz

    Re : Moteur hybride

    chatelot16

    Si tu veux bien nous partager tes connaissances, expliquer à ceux qui ne connaissent pas forcement le pourquoi du moteur Atkinson...

    Façon vulgarisée pour être facilement compréhensible par la majorité.
    Ce serait sympa.

  20. #16
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    je viens de le decouvrir grace a google que ce cycle de atkinson est la realisation d'une vieille idée

    dans un moteur thermique : on comprime : ca brule ou ca explose : on detend : la detente produit plus d'energie que n'en a consomé la compression , mais en fin de detente il y a encore de la pression : ca fait betement du bruit par l'echappement : pour ameliorer le rendement il faudrais que la course de detente soit plus longue que la course de compression

    le simple turbo n'est pas une solution car l'energie recuperé a l'echapement sert a la compression de l'admission , j'ai vu aussi sur ce forum un deuxieme turbo sur l'echappement envoyant de l'energie mecanique dans la transmission ,sur un gros moteur de camion

    sur le net il y en a qui appellent le cycle atkinson moteur 5 temps : admission , refoulement d'une partie de ce qui a été admis , compression , detente , echapement : cette phase de refoulement diminue le taux de compression reel du moteur donc le rapport volumetrique doit etre bien plus fort que le normal

    cela fait moins de puissance par kilo de moteur puisqu'on utilise pas toute la cylindrée , mais c'est toujours pareil pour faire des economie il faut mettre du poid

    ce que je ne comprend pas , c'est pourquoi toyota applique cela a un moteur a essence alors que ca serait encore mieux avec un diesel

  21. #17
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Bonjour Chatelot

    Gloupsss


    Citation Envoyé par chatelot16;
    le cycle atkinson moteur 5 temps : admission , refoulement d'une partie de ce qui a été admis , compression , detente , echapement :
    Jusqu'à ce point je comprend tout

    Après ça se gâte
    cette phase de refoulement diminue le taux de compression reel du moteur donc le rapport volumetrique doit etre bien plus fort que le normal
    "rapport volumetrique doit etre bien plus fort que le normal" pouvez vous expliquer un peu pourquoi ce rapport est plus fort.

    Cela fait moins de puissance par kilo de moteur puisqu'on utilise pas toute la cylindrée , mais c'est toujours pareil pour faire des economie il faut mettre du poid
    Je ne comprend pas cette remarque a le poid ne doit pas jouer beaucoup.

    Ce que j'ai compris !
    Dans le cycle d'atkinson l'astuce consiste à augmenter le volume utilisé par la détente. Mais comme on ne veut pas remplir à due concurrence le volume comprimé alors on retarde la fermeture de la soupape d'admission (le 5ème temps est donc en réalité le 2ème).

    J'aurais d'autres remarques mais plus tard.

    Cordialement

  22. #18
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    on ne remplit pas le cylindre donc ca diminue la pression en fin de compression : si on veut que le moteur marche bien , il faut avoir reduit le volume mort pour augmenter la rapport volumetrique et que le resultat soit une pression normale

    puisqu'on ne remplit pas entierement le cylindre ca diminue la puissance d'un moteur : il faut en faire un plus gros pour avoir la meme puissance

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  24. #19
    invite76532345
    Invité

    Re : Moteur hybride

    Bonsoir à tous
    Là, je suis largué.
    Citation Envoyé par Chatelot16
    si on veut que le moteur marche bien , il faut avoir reduit le volume mort pour augmenter la rapport volumetrique et que le resultat soit une pression normale
    puisqu'on ne remplit pas entierement le cylindre ca diminue la puissance d'un moteur : il faut en faire un plus gros pour avoir la meme puissance
    Si je pars de l'unité; savoir 1 litre de cylindrée utile, sur un cylindre. (la règle de trois est inventée, on a le droit de s'en servir ensuite pour changer les valeurs).
    Nous avons 1 litre d'air emprisonné dans le cylindre au moment de la fermeture de toutes les soupapes, air à la pression d'admission (atmo, compresseur ou pompe Roots, peu importe, c'est la pression voulue par le constructeur)qui va être comprimé à "pression normale" que j'interprète comme la pression voulue par le constructeur en fin de compression, puis injection de la quantité de carburant calculée aussi par le constructeur pour cette quantité d'air.
    Comment, si la "longue" détente augmente le rendement, peut on avoir "moins de puissance" qu'avec une détente "classique"?
    Je me fais vieux, toute clarification sera la bienvenue.
    A bientôt

  25. #20
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Citation Envoyé par papykiwi Voir le message
    Bonsoir à tous
    Là, je suis largué.


    Comment, si la "longue" détente augmente le rendement, peut on avoir "moins de puissance" qu'avec une détente "classique"?

    Bonsoir Papykiwi

    Ce que vous dites et correct en tous points. L'astuce du système est uniquement d'augmenter la course de détente.

    Chatelot à cependant raison car ce qu'il dit est exact mais si je peux me permettre je crois que c'est la formulation qui doit être bien comprise.

    Je me lance
    la pression voulue par le constructeur)qui va être comprimé à "pression normale" que j'interprète comme la pression voulue par le constructeur en fin de compression, puis injection de la quantité de carburant calculée aussi par le constructeur pour cette quantité d'air.
    Oui est jusque là nous avons un moteur normal

    si la "longue" détente augmente le rendement, peut on avoir "moins de puissance" qu'avec une détente "classique"?
    Non on n'a pas moins mais plus puisque l'on n'a bien un surplus de puissance, puisque c'est le but.

    Explication complémentaire
    comme on ne peut pas changer la longueur de la course du piston lors de la détente (ou la diminuer lors de la compression) ils ont trouvés de retarder la fermeture de l'admission.

    Donc ce que dit Chatelot, est que pour avoir ça il faut avoir un moteur qui à des courses de pistons plus grandes donc un moteur "plus gros" (qu'un autre qui aurait une course de piston plus petite).

    Pour bien comprendre il faut aussi reprendre le post #7 de Wizz

    Wizz
    en cas de dépassement le moteur n'a pas à subir de brusque accélération (source de surconsommation) pour doubler rapidement, avant de revenir à la vitesse initiale

    -> le moteur n'a pas subir de brusque accélération pour rouler à une vitesse supérieure comme un passage de 90km/h à 110km/h. Il peut se permettre d'accélérer tout doucement .... en ne consommant comme une conduite pépère.

    -> avoir une démultiplication globalement plus longue.
    Sur une voiture classique, on pourrait rouler à 80km/h en 6eme. Mais on est à la limite de "faire caler le moteur".

    -> en ville, à faible vitesse, le moteur thermique est très mauvais aux régimes moteur faibles.
    On peut rajouter que les moteurs à cycle d'atkinson ont un rendement optimisé si on leur évite les brusques accélérations énergivores. Donc si l'on roule avec le régime moteur bas ou tout du moins celui défini comme optimum, ce qui revient à dire sans grandes variations de vitesse.

    Toyota n'est pas le seul à choisir cette solution (voir la réponse à une remarque de Chatelot au "pourquoi pas un diesel".).

    Cordialement

  26. #21
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    ce que je ne comprend pas , c'est pourquoi toyota applique cela a un moteur a essence alors que ca serait encore mieux avec un diesel

    Bonsoir Chatelot16

    Pour le diesel c'est le choix fait par peugeot mais pour 2010 : voir ici
    http://www.leblogauto.com/?p=10752&cp=3

    On notera que nous rentrons après dans des considérations tratégiques. Toyota innove et à fait tout de suite alors que le marché n'étais pas demandeur
    Peugeot qui a dépensé des sommes colossales pour parvenir à des moteurs diesels performants n'a aucun intérêt à promouvoir tout à coup de l'essence.
    Il en profitera pour monter les toutes dernières inovations diesels et FAP.

    Pour toyota n'oublions pas que la prius date de 97 et représente une révolution technologique et sociologique ( à l'époque le réchauffement n'était pas d'actualité).
    Pourquoi l'essence parce que cycle d'atkinson est possible (plus marketing) et surtout regardez la performance des diesels Peugeot à cette époque rien à voir avec ce que fait Peugeot aujourd'hui et encore moins ce qu'ils vont faire en diesel (injection à 180 bars, injection directe à cycle stabilisé, etc...) dans les 5 prochaines années.

    Peugeot à raison dans le sens où un cycle otto est meilleur qu'un cycle atkinson.

    On peut noter qu'avec la Prius 3 Toyota aura déjà 15 à Vingt ans d'avance et que rien ne leur empèche de faire du diesel pour l'europe quand ils le veulent, si la concurrence devient sérieuse sur ce segment comme cela semble se dessiner.

    Donc oui à l'hybride diesel du point de vue technnologie et ne nous laissons pas aveugler par des considérations marketing.

    Cordialement

  27. #22
    wizz

    Re : Moteur hybride

    Le moteur à cycle Atkinson.
    Quel est son intérêt?
    Et quels sont les inconvénients?

    Mais avant, préparez un verre d'eau avec un cachet d'aspirine à proximité.

    Nous allons aborder un autre problème sur un moteur essence classique. Tout le monde a déjà entendu le terme "admission variable", et certain ont déjà entendu l'autre terme "échappement variable" (et très certainement sous l'expression très connue Double Vanos de BMW).

    Nous allons aborder la partie échappement variable.
    Au 3eme temps, c'est l'explosion puis le gaz pousse le piston jusqu'en bas
    Et au 4eme temps, le piston arrivé en bas, la soupape d'échappement s'ouvre, le piston remonte, le gaz brulé s'échappe. Alors à quoi sert donc l'échappement variable?

    Prennons un ballon baudruche. On va le gonfler. On maintient le bout pour empecher l'air de s'échapper. Puis on lache les doigts: l'air s'échappe. MAIS l'air ne s'échappe pas instantanément. Il met un certain temps. Dans le cylindre, le gaz brulé mettra aussi un certain temps à s'échapper lorsque la soupape est ouverte.

    Prennons une pompe à vélo. Avec le bout ouvert, donc l'intérieur est à la pression atmo, il est facile de pousser le piston. Mais si l'intérieur est déjà sous pression , alors il sera plus difficile de pousser le piston.
    C'est la même chose pour un moteur. Lorsque le piston remonte lors du 4e temps, si la pression à l'intérieur du cylindre est à la pression atmo, alors le piston remontera sans effort. Mais si l'intérieur du cylindre est encore sous une pression relativement importante, alors le piston devra consommer de l'énergie pour remonter.

    Lorsque le moteur tourne lentement à 1200rpm (c'est déjà 20 tours par seconde), le piston est lent aussi. Donc lorsqu'on ouvre la soupape d'échappement, le gaz brulé a eu le temps de s'échapper, et donc le piston de remonter sans effort. On peut alors se permettre d'ouvrir la soupape lorsque le piston est "arrivé en bas" pour que le gaz de combustion pousse le piston jusqu'au bout.
    Mais lorsqu'on est à 6000rpm, c'est 100 tours par seconde. Le piston descend très rapidement mais il remontera aussi très rapidement. Et comme le gaz brulé n'aura pas le temps de tout s'échapper, alors le piston devra affronter une opposition lors de sa remontée. Donc on ouvre la soupape d'échappement plus tot, bien avant que le piston n'arrive tout en bas pour que le gaz brulé puisse commencer à s'échapper plus tôt, et lors de sa remontée, le piston ne rencontrera qu'une pression atmo.
    (Nota: je fais l'impasse sur l'explication du mode stoechiométrique air-essence, qui fera qu'il y aura encore plus de gaz à évacuer à haut régime).

    Donc lorsque le piston est en bas, le gaz de combustion est encore sous pression. C'est une méthode indirecte pour comprendre qu'arrivé en bas, le cylindre est encore sous pression. On pourrait aussi le savoir par calcul (volume d'air aspiré, quantité de carburant injecté, énergie obtenue lors de la combustion, élévation de la température, dilatation des gaz, refroidissement du bloc moteur, etc...), mais je ne suis pas ingénieurs motoriste....

    Donc s'il reste encore de la pression, alors on pourrait continuer à pousser un peu plus sur le piston. On rallonge donc la course du piston.

    Mais si on rallonge la course du piston, on augmente aussi le volume du cylindre, donc la cylindrée du moteur, donc aspirer d'autant plus de mélange air-essence, et donc on revient au point du départ mais avec un moteur plus gros. Et donc c'est à ce moment qu'intervient le terme moteur à 5 temps. La soupape d'admission ne se referme que quelque part lors de la remontée du piston et chasser le surplus d'air. C'est le cycle Atkinson.

    Supposons sur un moteur classique de cylindrée 1L et de course 100mm, et que le piston en position haut se trouve à la hauteur 10mm. On a alors un taux de compression 10/1.
    En le transformant en cycle Atkinson, on rallonge à 130mm et donc moteur de cylindrée 1.3L . Et la soupape d'admission reste ouverte pendant les premiers 30mm avant de fermer. Mais il est important qu'à la fin en haut, on retrouve le même taux de compression 10/1. Sans quoi, ce n'est plus un cycle Atkinson, et on dégrade le rendement (allez vous plaindre à Carnot....)
    On a un taux de compression apparent de 13/1 et un taux de compression réel de 10/1 comme sur la plupart des moteurs essence non suralimenté.

    On consomme autant que le moteur classique de cylindrée 1L (puisqu'on aspire la même quantité d'air-essence) tout en produisant un peu plus de puissance. Et on produira moins de puissance qu'un moteur de 1.3L classique. Logique puisque ce dernier aspire 1.3L de mélange air-essence.

    On a un meilleur rendement énergie produite/énergie consommé par rapport au moteur 1.0L
    Mais on a un rendement spécifique (par rapport à sa cylindrée) moindre que le moteur 1.3L classique.

    Sur la Prius, c'est un moteur 1.5L 16v qui ne produit que 77ch 5000rpm, à comparer par rapport à ce qu'arrive à faire le 1.0L de la Aygo qui fournit 68ch à 6000rpm.
    Sur la Prius, le taux de compression apparente est de 13/1, chose pas normal sur un moteur essence. Si on rapporte à un taux de compression plus classique de 10/1, on aurait un moteur classique de cylindrée 1.15L (et si 11/1, alors 1.27L). Pas étonnant que ce moteur consomme très peu.
    Grosso modo, ça consomme comme un moteur 1.2L 16v, et produit la puissance d'un moteur 1.4L 16v (à 5000rpm), le tout par un moteur de 1.5L de cylindrée fonctionnant en cycle Atkinson.


    Quels sont alors les inconvénients d'un moteurs Atkinson?
    A régime identique, plus la course du piston est long, et plus la vitesse du piston (et donc celle des segments) sera rapide. On sera alors rapidement limité par des caractéristiques des matériaux. Sur la Prius, à 5000rpm, les segments frottent contre le cylindre à une vitesse pouvant atteindre 22m/s (Essayez de faire frotter une pièce de métal sur une autre pièce de métal à la vitesse de 80km/h sans faire d'étincelles....)
    Donc terminé les "mélodies enivrantes" à 8500rpm sur les sportives.

    Plus ça pousse le piston loin, et plus le volume augmente, et donc plus faible sera la pression interne....et moins fort ça poussera sur le piston. Un moteur classique n'exploite que la première partie de la poussée où la pression est encore très élevée et aura donc des reprises canon. Un moteur Atkinson aura donc des reprises très molles. Et plus le cycle de Atkinson sera accentué (en rallongeant la course pour avoir 15/1 ou 18/1), plus le moteur sera mou.

    Le moteur essence fonctionne en mode stoechiometrique. La proportion essence/air est toujours égale à 1. Donc si on ne veut pas toute la puissance, il faut réduire la quantité d'essence, et donc le volume d'air aspiré, et donc moins de volume de gaz combustion produite avec une température moindre....et donc moindre sera la pression qui poussera le piston.

    Imaginons le piston arrivé à moitié de la course, la pression à l'intérieur du cylindre vaut celle atmo. Ça ne pourra plus pousser le piston. En allant plus bas en continuant sa course, le piston va créer du vide. Donc consommer de l'énergie.
    Imaginons un autre cas, en arrivant en bas, la pression à l'intérieur du cylindre vaut celle atmo. Alors toute l'énergie produite par la combustion n'a servi qu'à pousser le piston jusqu'en bas. Donc le moteur fournira zéro chevaux utile.
    Dans un moteur Atkinson, on est encore loin de ce cas limite. Mais on peut comprendre qu'il est peu utilisable à faible régime. Et plus il sera atkinsonisé, moins il sera utilisable à faible régime

    A régime élevée, on a déjà un agrément moindre qu'avec un moteur classique.
    Alors aux faibles régimes, ce sera affreux. D'où l'intérêt du moteur électrique pour lancer/relancer la voiture à ces moments.

    On peut avoir une Megane 1.4L 16v, et si on bride ce moteur à 5000rpm environ pour n'avoir que 77ch, on peut encore l'utiliser parfaitement bien. On pourrait ramper à 1000rpm en 3eme avant de se relancer avec certe un peu de difficulté.
    Mais si on décide d'implanter le bloc thermique de la Prius sur la Megane, on sera alors très déçu... Et on ne pourra pas faire tout ce dont on faisait avant avec l'autre moteur.

    Sur la Prius, la batterie a une capacité de 1.5kWh environ et ne permet de rouler que 2km à allure modérée.
    1.5kWh est l'équivalent en énergie de 0.15 litre d'essence. Et si on prend comme rendement 10% d'un moteur thermique à ces allures, ça suppose que la Prius aurait dépensé (si c'était un moteur entièrement thermique) une quantité de 1.5 litre d'essence pour parcourir 2km. Chose abérante.
    En réalité, seule une petite partie de la capacité de la batterie est utilisée pour rouler en mode électrique pure. Une bonne partie de la capacité est réservée pour compenser les défauts du moteur Atkinson....mais aussi pour mieux l'exploiter dans la plage de régime où il est excellent (voir le commentaire précedent)

    Voilà. J'espère ne pas m'être planté dans les explications, et d'avoir assez vulgarisé le principe du cycle Atkinson avec à chaque fois des exemples comparatifs facilement compréhensibles (pompe à vélo, ballon baudruche...) pour comprendre l'intérêt du cycle Atkinson, pour comprendre pourquoi on en est arrivé à cette conclusion du cycle Atkinson.

    A présent, vous avez mérité votre aspirine...

    Prochaine étape: le fonctionnement d'un train épicycloidal, et comprendre comment la Prius arrive à additionner les mouvements produits par 2 moteurs.

  28. #23
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    je perciste et signe : je ne vois pas le raport entre cycle atkinson et hybride : le cycle atkinson est profitable a n'importe quel vehicule hybride ou pas

    et je pense que l'hybride c'est trainer un poid de batterie completement inutile et nuisible : un vehicule doit etre le plus leger possible

    les batterie c'est pour les instalations fixes pas pour les vehicules

  29. #24
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Bonjour Wizz

    Juste pour te signaler une petite erreur qui ne retire rien à ta brillante explication et documentation.

    En réalité la prius n'utilise pas un cycle d'atkinson mais un atkinson utilisant un cycle de miller.
    la réalisation mécanique du cycle Atkinson est compliquée, et les frottements supplémentaires annulent en grande partie le gain de rendement. D'où l'idée simple et efficace dans les années 40 d'un ingénieur des USA, Ralph Miller, de fabriquer un moteur où la course du piston est la même en compression et en détente (comme dans le cycle Otto), mais où on referme volontairement « trop tard » la ou les soupapes d'admission : après avoir été admis, l'air est en partie refoulé avant que la compression ne se produise. Le moteur est ainsi dimensionné pour son taux de détente, le taux de compression pouvant lui être inférieur par cette astuce.
    Le moteur atkinson avait comme particularité de faire les quatre temps en un seul tour de villebrequin. Le Atkinson/Miller combine lui plusieurs avantages.

    Inconvénient : faible puissance spécifique, mais qui peut être compensée par un compresseur (comme sur la Xedos 9) ou par une assistance électrique comme sur la Prius ou la Ford Escape Hybrid.

    Cordialement

  30. Publicité
  31. #25
    Zozo_MP

    Re : Moteur hybride

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    je perciste et signe : je ne vois pas le raport entre cycle atkinson et hybride : le cycle atkinson est profitable a n'importe quel vehicule hybride ou pas

    et je pense que l'hybride c'est trainer un poid de batterie completement inutile et nuisible : un vehicule doit etre le plus leger possible

    les batterie c'est pour les instalations fixes pas pour les vehicules
    Bonsoit chatelot

    Ce n'est peut être pas la bonne solution mais aujourd'hui les hybrides ont la même puissance qu'un 2,2 litres et consomme comme un 1,3 de cylindré avec moins de C0². Et cela même avec un poids de batteries embarquées. Il faut dire que la transmission continue contribue aussi au gain.

    Donc il faut inventer un hybride sans batterie car les super condensateurs n'ont pas assez d'autonomie. A noter ques les batteries sont actuellement surdimensionnées et que dans un proche avenir leur poids sera diviser par deux.

    Cordialement

  32. #26
    manimal

    Re : Moteur hybride

    Bonjour à tous ,
    Je suis depuis le début cette discussion sur le moteur hybride et je me demandais si le moteur Atkinson ne ressemblait pas à un moteur à détente prolongée avec ses 25 % de couple supplémentaire.
    Cependant pour le moteur à détente prolongée , la course de détente est trois fois supérieure à la course d admission , et je vois que dans le moteur Atkinson elle est 1.3 fois supérieure.
    Si quelqu un pouvait éclairer ma lanterne ??
    Je vous remercie d avance pour vos futures réponses.
    Cordialement.
    Manimal.

  33. #27
    polo974

    Re : Moteur hybride

    D'abord pour enterrer le "sérieux" de l'article sur la peug hybride à venir un jour peut-être:
    Au final, elle ne consomme que 3,6l aux 100km (contre 5,5l pour le 2,0l HDI.) L’émission de CO2 est néanmoins stable, à 90g (et théoriquement 0g en mode “émission zéro”.)
    Consommer autant de fuel en lachant 1/3 de CO2 en moins, ça doit faire un paquet de suie...

    Le moteur à détente prolongée est un moteur dont les courses ne sont pas les même grâce à un système combinant la vitesse "normale" et la vitesse moitié de rotation du moteur (avec la bonne mise en phase ).
    C'est un (bon) peu plus compliqué que de modifier la fermeture d'une soupape.
    Mais ça a l'avantage de ne pas brasser de l'air "pour rien" (ok, on peut éventuellement en profiter pour rafraichir un truc ou 2...).
    Par contre l'échappement n'est pas complet, ce qui n'est pas sans effet...
    La différence de rapport compression/détente reste le même: environ 1/3 (et non pas 3) de détente en plus.

    Enfin, pour limiter la vitesse des pistons, il "suffit" d'augmenter de 14% le diamètre. Ou plus radical, passer à un système à double pistons (cf autre discussion dans le coin...).

  34. #28
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    bravo wizz pour cette explication complete avec les vrai chiffre de la prius

  35. #29
    chatelot16

    Re : Moteur hybride

    autre remarque : atkinson ou normal le rendement d'un moteur a essence est mauvais quand on reduit la puissance en fermant le papillon : la pression en fin de compression est trop faible

    pourtant la bonne solution a été trouvé dès les premier moteurs a essence utilisé a poste fixe : la soupape d'admission s'ouvre ou ne s'ouvre pas suivant la commande du regulateur : le moteur ne pete pas a tous les tours , mais quand il pete c'est toujours a plein rendement

    avec une injection electronique on peut aussi laisser le plein debit d'air comme un diesel mais injecter la bonne dose d'essence ou rien suivant la puissance demandé

    cette regulation tout ou riens demande une transmission capable d'acepter un couple irregulier mais peut augmenter le rendement a faible puissance au point de rendre l'hybride electrique inutile

  36. #30
    wizz

    Re : Moteur hybride

    Et voici le dernier point: le train épicycloïdal.
    Comment ça fonctionne? (par la méthode vulgarisée, parce que la méthode de calcul mettra la moitié des lecteurs out)
    Comment la Prius arrive à faire l'addition de 2 mouvements fournis par 2 moteurs?

    Tout le monde sait comment fonctionne un vélo Solex. Le machin truc casse gueule avec le moteur à l'avant...
    On se met tous à droite du Solex.
    On voit le galet tourner dans le sens anti horaire. Ça fait donc tourner la roue motrice dans le sens horaire, et le Solex avance de notre gauche vers notre droite sur la piste.

    Notre pilote est un acrobate équilibriste. Il va enlever la roue arrière. Notre Solex continue toujours à rouler sur l'unique roue avant mue par le galet.

    Maintenant, notre Solex va faire un looping. On va donc courber la piste pour faire une boucle fermée. Le galet continue toujours à tourner dans le sens anti-horaire, etc....

    On va réduire le diamètre de la piste pour faire des loopings de plus en plus petit....jusqu'à ce que le galet se trouve au centre de la piste:
    -> Le galet va alors tourner sur lui même
    -> La roue est toujours entrainé par le galet. On verra alors la roue tourner autour du galet et tourner autour de la piste par l'intérieur.

    C'est un train épicycloidal.

    On verra aussi le centre de la roue décrire un cercle autour du centre de la piste, ou autour du centre du galet à la distance "Rayon galet + Rayon roue".
    Nous allons alors fabriquer une manivelle ayant un bras d'une longueur égale aux 2 rayons ci-dessus. Cette manivelle sera reliée au centre de la roue et passera par l'axe du galet (mais non relié au galet, cela va de soi).

    On voit bien lorsque la roue fera 1 tour autour du galet, la manivelle fera aussi 1 tour.
    -> C'est le 1er mode de transmission d'un train épicycloidal
    L'entrée est par le galet central.
    La sortie est par la manivelle

    Il a un certain ratio de démultiplication qui est difficile à expliquer avec les torseurs cinématiques puis torseurs cinétiques, puis avec les vecteurs de vitesses relatifs..., mais tout le monde peut comprendre qu'il est dépendant du diamètre du galet central, du diamètre de la roue et du diamètre de la piste


    Cette fois ci, nous allons bloquer la manivelle. La roue ne peut plus alors tourner autour du galet. Mais nous allons mettre la piste circulaire sur des roulements à bille. Nous avonc alors 3 pignons: le 1er entraine le 2eme qui entraine le 3eme.
    Le 2eme pignon ne sert qu'à inverser le sens de rotation.
    Le ratio de démultiplication est donc le ratio entre le diamètre du galet et celui de la piste circulaire.
    -> C'est le 2eme mode de transmission d'un train épicycloidal
    L'entrée est par le galet central.
    La sortie est par la couronne périphérique


    Pour la suivante, nous allons rendre solidaire la roue et la piste circulaire entre elles, tout en mettant la piste sur des roulements à billes. Il n'y a pas de mouvement relatif possible entre ces 3 éléments. La rotation de 1 tour du galet fera tourner tout l'ensembe de 1 tour aussi. C'est une transmission directe
    -> C'est le 3eme mode de transmission d'un train épicycloidal

    Dans un train épicycloidal, il n'y a que 3 mouvements possibles. Vous comprenez alors que sur les premières voitures à boite automatique (à convertisseur hydraulique), il n'y a que 3 vitesses. Et pour les suivantes ayant plus de 3 rapports, l'astuce consiste à mettre 2 trains épicycloidaux l'un derrière l'autre. Et sur les 9 rapports possibles, on choisit de n'exploiter que certains d'entre eux pour en faire 4, 5 ou 6...

    Revenons sur notre Solex monoroue. Il va de nouveau rouler à plat....mais dans un train. La vitesse absolue de notre Solex est donc celle du Solex par rapport au train, PLUS celle du train par rapport au sol. On a donc 2 vitesses qui s'ajoutent.
    Pour aller plus vite en absolue:
    -on peut faire accélérer le Solex par rapport au train. On sollicite donc le moteur thermique
    -on peut aussi faire accélérer le train et ne pas solliciter davantage celui thermique du Solex. On sollicite donc le moteur électrique du train.
    -on peut solliciter les 2 moteurs.

    Et plus généralement, pour obtenir une vitesse donnée de l'acrobate par rapport au sol, on peut jouer sur ces 2 paramètres: sur le moteur du Solex et/ou sur le moteur du train


    Nous allons cette fois courber les rails pour faire une boucle fermée. Le train va alors faire des loopings. Et dans le train, on a toujours notre acrobate sur son Solex monoroue qui roule.
    Puis on va réduire le diamètre des rails....jusqu'à ce que le galet de notre solex soit au centre des rails ET que les wagons du train forment une boucle fermée.

    Voilà. Vous avez devant vous le principe de fonctionnement de la Prius.
    -Le moteur thermique fait tourner le pignon au centre (le galet).
    -Le moteur électrique fait tourner la couronne périphérique (le train).
    -> Et entre le pignon central et la couronne périphérique, il y a la roue qui tourne en rond et qui fait tourner la manivelle d'autant. Cette manivelle sera ensuite reliée aux roues.
    Voilà comment on parvient à ajouter 2 mouvements produits par 2 moteurs indépendants

    Ou peut être que le moteur thermique fait tourner la couronne périphérique, et le moteur électrique le pignon central. Désolé de ne pas être plus précis à moins que Toyota veuille bien donner le plan exact de son système. Dans tous les cas, le principe est là.

    Est ce que ça a été clair?

    Dans les 3 commentaires, vous avez tout ce que j'ai compris (ou cru comprendre) sur le fonctionnement de la Prius, sur le comment, sur le pourquoi, sur l'intérêt, sur les inconvénients.
    Dernière modification par wizz ; 27/11/2007 à 22h11.

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