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[Technologie] Le nouveau moteur essence de Toyota a un rendement supérieur à 40%: un record mondial

Discussion dans 'Les Actualités Automobiles' créé par Hortevin, 23 Avril 2015.

  1. Hortevin

    Hortevin Administrateur HybridLife
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    Il y a une semaine, Toyota a dévoilé à Nikkei, que le moteur essence sur lequel ils travaillent, a un rendement thermique supérieur à 40%...

    Toyota_Moteur_40%_Rendement.JPG Adachi Masashi, le directeur de la division "Planification du groupe Motopropulseur" de Toyota Motors.
    (On voit à droite, l'image du nouveau moteur essence HV (voiture hybride)...donc celui de la Prius 4)

    Les ingénieurs Toyota affirment que ce seront les moteurs essence produits en série qui auront le niveau de rendement le plus élevé au monde.
    Ils seront adoptés dans la nouvelle plateforme TNGA, et permettrait aux véhicules conventionnels de gagner 25% en consommation de carburant, et de 15% pour les véhicules hybrides.


    Les améliorations majeures sont celles annoncées l'an dernier, pour les nouveaux moteurs essence 1,0L et 1,3L (avec un rendement de 37-38%) destinés aux véhicules conventionnels, c'est à dire la partie "Combustion rapide" qu'on présente par la suite.
    D'autre part, Toyota a également évoqué l'optimisation du diamètre de cylindrée, et le rapport longueur/diamètre du cylindre.

    Voici les informations de la conférence de presse (très technique) sur les nouvelles technologies de moteur essence Toyota:

    Rendement_Thermique_Moteur.png
    HV = Hybrid Vehicle

    Si les moteurs essence au cyle Atkinson ont été utilisés depuis des années sur les voitures hybrides comme Prius ou Yaris hybride, et leur permettent d'atteindre le rendement des moteurs diesel, ce n'était pas possible de les intégrer sur une voiture "traditionnelle".
    Car les moteurs au cycle Atkinson fournissent un couple faible à bas de régime; ce n'était pas un problème sur les voitures hybrides car ce manque de couple est compensé par le couple fournit par le moteur électrique.

    Pour y parvenir, plusieurs solutions techniques ont donc été adoptées:
    • Combustion rapide
    • Ratio de compression élevé
    • Vanne EGR refroidie

    Combustion Rapide (Fast Burn):

    Toyota_Moteur_Combustion_Rapide.jpg
    Si auparavant Toyota n'arrivait pas à créer une admission qui permette à la fois un débit d'air important, et en même temps, une force de tumble (vortex vertical, Tumble (dynamique des fluides) — Wikipédia) élevée; grâce à une nouvelle géométrie complexe du collecteur d'admission que Toyota ne parvenait pas à usiner auparavant, aujourd'hui, en coopérant plus étroitement avec le service de production, Toyota a réussi.
    Moteur_Tumble_Débit_D'air.jpg L'idéal c'est de se diriger vers la zone rose...
    Avec la nouvelle géométrie complexe, Toyota a réussit à améliorer la consommation de carburant tout en maintenant la performance motrice (couple fournit).

    Il faut noter que le Japon est réputé pour ses machines d'usinage très haute précision... comme quoi avoir une technologie mécanique fondamentale solide et le savoir faire en fabrication sont les éléments essentiels pour réussir aujourd'hui en innovation. Un des retours que j'ai eu des ingénieurs allemands, c'est qu'ils peuvent être très fiers de travailler pour la production; en France, c'est la conception le métier "noble".


    Taux de compression élevé:

    Les moteurs essences à haut taux de compression en forte sollicitation ont tendance à produire descliquetis; pour éviter cela, il y a d'abord la combustion rapide citée plus haut pour que la combustion s'achève avant que le cliquetis n'apparaisse.

    Toyota a aussi opté pour un collecteur d'échappement amélioré (qui permet de créer une dépression), pour réduire le ratio du gaz résiduel dans la chambre de combustion.

    Toyota_Collecteur_Echappement_Gaz_résiduel.png
    Les motoristes Toyota ont également adopté un "Water Jacket Spacer" pour mieux équilibrer la température dans la chambre de combustion.
    Moteur_Température.JPG

    D'autres innovations étaient la vanne EGR refroidie et la réduction des pertes des accessoires (comme la pompe...etc), que nous avions déjà évoqué dans l'article:
    Les Secrets de technologie du système hybride de Toyota Prius 3: une leçon d'amélioration continue | Hybrid Life : Forum Automobile Hybride

    La vidéo de cette conférence de presse 2014:


    La question qu'on peut se poser, c'est comment Toyota a réussi à gratter encore 2% de gain en rendement thermique sur son nouveau moteur?

    Source:
    トヨタの新エンジンは最大熱効率40%以上 - クルマ - 日経テクノロジーオンライン

    エコカー技術:トヨタの新開発アトキンソンサイクルエンジン、「マツダやホンダより高性能」 (3/3) - MONOist(モノイスト)
     

    Fichiers attachés:

  2. parkerbol

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    Ben les 2% sont les technologies dont tu viens de parler (ou alors j'ai pas compris l'article), sinon je ne vois pas ce qui peut encore permettre d'arriver à un tel rendement.
     
  3. Hortevin

    Hortevin Administrateur HybridLife
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    Oui effectivement, je pense que ça vient du fait que le moteur thermique conçu pour une voiture hybride, n'a pas besoin de faire des compromis sur le couple au bas régime, nécessaire à un moteur conçu pour voiture conventionnelle.
    Du coup Toyota a pu gagner encore 2% par rapport à un moteur conçu pour une voiture conventionnelle.

    D'ailleurs, est ce que tous ces progrès veulent dire que la Prius 4 va pouvoir gagner en puissance motrice?
    Je me demande si la nouvelle Prius 4 aura un moteur 1,8L ou 1,5L?
    Peut être qu'on aurait un moteur 1,5L mais aussi puissant que le 1,8L?

    Par contre, ils précisent également que la disposition du groupe motopropulseur a été changé... à voir donc?
     
  4. parkerbol

    parkerbol Administrateur HybridLife
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    Si on pense qu'il va servir à plusieurs modèles et que le poids général est en baisse, ça plaide plutôt pour le maintien du 1,8L, sinon l'agrément sera moyen. Les petites Yaris ou Aqua resteront sur le 1,5L. Les autres constructeurs qui appliquent Atkinson (Ford) ou un taux de compression élevé (Mazda skyactiv) sont partis sur des cylindrées plus élevées.
     
  5. patrick64

    patrick64 Contributeur HybridLife

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    Très instructif ! Il me semble avoir entendu que Toyota souhaitait donner à ses futur Prius, donc la 4, plus de puissance, elle conserverait alors ce 1,8L avec plus de rendement.
     
  6. Lel

    Lel Contributeur HybridLife

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    Bel article!
    Oui, moi aussi j'ai lu à plusieurs reprises un peu partout que le 1.8 serait conservé dans la P4, mais donc fortement amélioré comme décrit ci-dessus. Au fait, qu'en est-il de l'injection directe? J'espère que Toyota n'aura pas l'idée de faire comme dans les grosses Lexus, quand on sait que beaucoup de ces moteurs à ID rejettent des particules.
     
  7. parkerbol

    parkerbol Administrateur HybridLife
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    Je viens de lire dans cet article, un détail supplémentaire à l'article d'Hortevin :
    les bougies reçoivent plus d'énergie (ou d'électricité) passant de 35 millijoules à 100 millijoules. Pourquoi ? parce que le nouveau dessin de la chambre, du piston et de l'admission impliquaient un nouveau mélange dont la combustion nécessitait plus d'énergie.
    J'ai aussi noté que le recyclage des gaz par EGR passe de 21% à 28% sur le futur moteur de la Prius.

    Source : Redesigned Cylinder Head and Pistons Top Enables the 2016 Toyota Prius to Generate 40% Thermal Efficiency! | Master Herald
     
    Lel et Hortevin aiment ça.

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