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[Technologie] Audi TDI Concept: Bi-Turbo électrique et Hybride 48V

Discussion dans 'Les Actualités Automobiles' créé par Hortevin, 19 Juillet 2014.

  1. Hortevin

    Hortevin Administrateur HybridLife
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    audi-a6-rs5-tdi-concept-bi-turbo.jpg

    Audi, à part la technologie e-Tron qu'elle compte généraliser, fête également le 25ème anniversaire de sa technologie TDI (moteur turbo-diesel) et révèle davantage de détails sur le développement de sa nouvelle technologie TDI, avec notamment le V6 3.0L TDI, pour lui rendre plus compétitif face aux hybrides essences (n'oubliez pas qu'il a pris un raclé lors du duel de consommation de Audi Q7 3.0 TDI avec Lexus RX450h).

    Le secret: un système de Bi-Turbo électrique qui ressemble à un mini-système hybride de Turbocompresseur!
    En plus du turbocompresseur classique, le biturbo électrique dispose d'un second compresseur monté en série. Au lieu de la roue de turbine, il comporte un petit moteur électrique qui, avec sa puissance maximale de 7 kW, accélère la roue de compresseur au régime maximal (70 000 tours/min) en l'espace de 250 millisecondes. Ça compresse l'air d'admission à environ 3 bars: ce qui booste la puissance du moteur au bas régime.
    Audi-TDI-bi-turbo-Architecture.jpg

    Le compresseur électrique est placé en aval du refroidisseur d'air de suralimentation. À de très faibles régimes, lorsque les gaz d'échappement dans le turbocompresseur ne fournissent que peu d'énergie, le bypass se ferme et l'air est dirigé vers le compresseur électrique.

    Turbocompresseur-électrique.JPG

    Ce dernier est plus compact et peut être intégré de manière plus flexible à différents systèmes de suralimentation. (Attention, cette technologie n'est pas encore produite en série)



    Grâce à cette technologie, on efface l'effet "lag" d'un moteur turbocompressé: c'est à dire l'écart de couple entre le bas régime (avant l'intervention du turbo) et le moyen-haut régime (l'intervention du turbo); on le voit dans le graphe ci-dessous, qu'on démarre dès le début à 500Nm, alors qu'un TDI classique démarre à 400Nm pour évoluer brutalement vers 650Nm.
    Concrètement, les réponses sont plus rapides et donne des excellentes reprises; lors de l'accélération de 60 à 120 km/h en sixième, par exemple, 8,3 secondes sont nécessaires au lieu de 13,7 secondes.
    On peut également avoir de reprise dynamique sans avoir besoin de rétrograder.
    On améliore également la performance de la bête et probablement, le rendement.

    Audi-TDI-bi-turbo-électrique-Comparaison.jpg
    On voit que le moteur TDI bi-turbo électrique permet de délivrer un couple max supérieur, à un plus bas régime. Donc moins de consommation aussi.

    Mais alors: n'oublions pas que le turbocompresseur électrique a besoin d'énergie électrique pour le faire fonctionner!

    Pour que la "Dépense d'énergie du turbocompresseur électrique" ne soit pas supérieur au "Gain de consommation", Audi envisage d'utiliser un système de récupération cinétique au freinage 48V, en plus de l'énergie électrique 48V fournit par la batterie 12V, via un convertisseur courant continu (DC-DC converter).

    Système-électrique-Audi-Bi-Turbo-électrique-TDI.jpg
    Cette tension supérieure (48V) permet de diminuer le diamètre de câble électrique donc gain de poids et de coût. Audi espère probablement utiliser ce système 48V pour fournir l'électricité aux différents organes auxiliaires qui sont de plus en plus gourmand en énergie électrique (comme la climatisation, le frein électromécaniques, les pompes à eau/huile...etc). Il est probable que ce système peut être implémenter dans des modèles essence également.

    Notons que ce système de micro-hybride 48V fait un peu les choses à moitié: on peut augmenter encore l'efficacité de tout ce pactole en ajoutant simplement l'intégration du mode roue libre du système hybride 48V de Bosch, une nouvelle relatée par Parkerbol.

    D'autre part, Audi va améliorer davantage le système d'injection de son moteur TDI:
    Audi-TDI-bi-turbo-Injection.jpg
    Grâce à un nouvel injecteur avec plaque à 6 trous variables, on peut créer une injection de carburant plus homogène. La pression peut atteindre 2050 Bars! (Je ne vous dis pas le prix de l'injecteur vu une plus haute complexité de celui ci... o_O )
    Dans un cycle, on fait en tout 8 injections: 2 pré-injections (diminuer la température de la chambre pour diminuer les émissions Nox et le bruit "Ta Ta Ta" du moteur diesel), 1 principale, puis 5 post-injections pour diminuer les émissions de micro-particules.

    Audi/Volkwagen travaille également sur l'optimisation du filtre à particule, en le déplaçant partiellement (?) près du moteur: pour utiliser davantage la chaleur du gaz d'échappement, dans le but de d'augmenter la vitesse de dissolution des micro-particules et optimise ainsi le rendement du filtre.

    Audi-TDI-Filtre-à-particule.jpg

    Et Audi a également développé le système AdBlue, un système de réduction catalytique sélective, en utilisant une solution d'urée.

    Principe de fonctionnement du système AdBlue


    Il faut également penser à recharger sa voiture de l'urée...o_O


    Pour finir, Audi est également en train de développer le "e-fuels", un bio-gazoil (e-diesel), à partir des micro-organismes, de l'eau salée, du CO2 et de l'énergie renouvelable: c'est probablement une des solutions pour rendre la production du bio-carburant industrialisable.
    Audi-e-fuels.jpg

    Bilan:
    Encore, il est drôle de constater que les constructeurs, pour rendre leur voiture thermique traditionnelle compétitive vis à vis aux voitures hybrides (en terme de consommation), a trouvé comme solution: rendre leur voiture hybride!
    On voit également que, pour rendre une voiture diesel moins polluante, il faut implémenter beaucoup de systèmes mécaniques complexes et cher à entretenir à long terme (Injecteur haute pression, Filtre à particules, système Adblue avec Urée qu'il faut recharger).
    Pour finir, je dirai "Bon courage PSA-Citroën"! Car si les constructeurs comme Toyota n'ont pas trop à s'inquiéter (qui abandonne d'ailleurs au fur et à mesure la production des moteurs diesel, en introduisant les moteurs BMW dans sa gamme), l'avance du groupe Volkswagen est quand même énorme dans le domaine moteur diesel; or la motorisation diesel est justement le secteur dont PSA a investi le plus... mais les mauvais résultats financiers de ce dernier le pénalisent très fortement dans son budget R&D: elle rentre alors dans un cycle vicieux où elle aura beaucoup de mal à riposter dans l'avenir. (même si pour le moment elle joue sur le design pour riposter)

    Pour info, les informations proviennent du site: Autohome China, suite à une conférence d'Audi sur le développement de leur technologie TDI.
     
    Siegfried apprécie ceci.

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