Bases de connaissances sur l'Automobile pour briller en société

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A force de lire, d’entendre et de consommer des vidéos au contenu fortement discutable à propos de l’automobile, j’en suis vraiment arriver à me poser la question suivante :
« Les automobilistes et amateurs d’automobiles ont-ils vraiment les outils pour bien comprendre que leur objet de consommation (et parfois de plaisir) ? » (NDLR (c’est moi le R   )
Une question complémentaire en découle « En on-t-il quelque chose à foutre malgré que ça puisse les mettre dans la merde ?)

Aujourd’hui, nous avons connus le prix du carburant à plus de 2 euros, c’est un symbole fort qui s’est effondré (celui du carburant bon marché) et cela devrait nous amener à l’ouverture technique et non à la critique politique.
Car, qu’on se le dise, ce n’est pas la politique qui nous déplace mais bien la technique.
Nous nous situons donc à un tournant, où il serait bon d’avoir des clés pour pouvoir comprendre les véritables enjeux.

J’aimerais donc apporter un peu de hauteur à tout ça en abordant une explication que j’estime être celle que les journalistes, ingénieurs-youtubers et autres acteurs du milieu auraient dû avoir depuis longtemps.
Je vous propose donc une série de postes pour aborder les différentes parties constituantes et immuables à l’automobile dans le but de détacher une idée précise de la situation.
Sans faire de détours ma position est claire, le moteur thermique automobile est une erreur (dans la conservation de ce modèle), il doit faire place dans les productions futures. Inutile de me traiter d'écolo-bobo, d'escrologiste, de profiteur du petit peuple, de technocrate ou même de bachibouzouk.

L’argumentation technique que vous trouverez dans ce poste est une analyse basée sur des faits connus des constructeurs et des motoristes. Elle sera argumentée et prouvée par des sources constructeurs ou gouvernementales neutres et a pour but d’ouvrir les yeux à cette partie de la population qui pensent encore que l’on peut tirer quelque chose de ce moteur thermique d’un autre temps.
Je ne construirais pas d’explication poussée sur le moteur, les principes techniques et autres explications qui tiennent de la recherche individuelle. La rédaction serait rallongée pour détailler un contenu qui est, à mes yeux, un travail personnel de construction intellectuelle (NDLR en plus d’être long et chiant).
On m’a également déjà fait remarquer que ce genre de sujet n’avait que peu de place sur un forum où les gens viennent tranquillement se détendre et parler de leur petit plaisir automobile. Bien que cela puisse être pensé, je n’en prendrais pas note tant le sujet sera fort en répercussion (et les plus lourdes ne seront ni climatiques, ni environnementales). Je me permettrais donc de le rédiger et à vous de le lire et commenter si vous souhaitez prendre part à la réflexion. Ce post ne restera que l’expression de ma vision sur le sujet et vous permettra de construire votre propre axe de réflexion sur des données que peu traitent.

Le ton employé lors de la rédaction de ses mots pourra sonner de manière négative, c’est le cas, mais il ne vous est pas destiné. Il est surtout en lien avec ce que font certains lobbyistes, notamment dans le milieu de la collection, qui poussent à l’absorption d’idées simplistes et décadentes fondées sur de l’affect et de la réflexion à court spectre. C’est contre ça que je suis remonté et je viserais notamment le magazine Youngtimers et les chaines Youtube « Vilebrequin » et « Voitures et Ingénierie » qui, sous couvert de fond de confiance acquis par leurs statuts entrainent un climat délétère et contre-productif (mais ce ne sont pas les seuls, il y a pire parmis les PDGs).

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Partie I – Pourquoi le moteur thermique n’est pas adapté à l’Automobile.

La première question à se poser est déjà de savoir si le moteur thermique à vraiment sa place dans nos voitures. Depuis plus de 120 ans, les cerveaux qui se sont penchés sur le sujet n’ont eu de cesse de chercher des alternatives. Certaines ont disparues (moteur rotatif), d’autres sont restées dormantes pour réapparaitre sporadiquement jusqu’à nos jours (moteur électrique) et d’autres se sont arrêtés nette après la seconde guerre mondiale (moteur à vapeur). On a même eu droit à des turbines a l'ere de la course aéronautique et spatiale.
Toutes étaient issues d’un problème (ou de plusieurs) présent sur notre moteur thermique d’hier et d’aujourd’hui. Elles ont fait place, (NDLR : les raisons de ces échecs sont intéressantes mais je vous laisse les voir), le moteur thermique que l'on connait tous a gagné. Mais est-ce réellement pour notre bien réel ?

1) De bons moteurs, vraiment !?

Je pense que nous connaissons tous le fonctionnement d’un moteur dans son principe ; que les valeurs de couple et de puissance sont connues mais je me suis rendu compte que certains ne les comprenez pas dans leur représentation réelle.
Or, dans un sujet d’opinion comme celui-ci, il est dangereux de prendre une information ou de s’exprimer sans être en mesure de comprendre.

Sur le site PSA Powertrain, vous trouverez des Fiches Techniques Moteur très classiques comme celles-ci. (Ici un bloc pour le marché chinois faute d’avoir pu trouver le 130 européeen).




Rien de transcendant, ce sont des information basiques à destination des clients voulant faire bonne impression face aux vendeurs (la majorité s’arrêtant au petit carré en haut à droite).
Concernant les informations « intéressantes pour le client », il nous est donc dit 136 cv@5500tr/min et 231 Nm@1750tr/min. Celui-ci pourra donc dire qu’il à 136cv à  tous ses amis ^^.
   Quitte à paraitre un peu bête de vous expliquer cela, les courbes (très lissées) en bas à droite, nous donne des  informations bien plus importantes et nous montre que ces 136 cv ne sont valables qu’à un certain régime. Nous entrons donc dans la partie que beaucoup de gens ne comprennent pas : la relation entre couple, puissance, régime moteur et surtout charge.
Nous sommes donc devant une simplification des valeurs qui entraine un mauvaise compréhension de l’utilisateur non instruit depuis des décennies. Mais ça vous le savez tous.
Je ne vais donc pas m’étendre sur le sujet, car il ne représente juste que la simple introduction de à quelque chose de plus parlant (et vous devez tous déjà connaitre ce point là).

Nous regarderons plutôt les courbes, bien caractéristiques des moteurs modernes et, sur ce 1.2, il est flagrant que la philosophie est le couple à bas régime et que les régimes plus élevés ne sont là que pour afficher un chiffre de puissance non ridicule, ou tout du moins qu’ils sont clairement pas le but de ce moteur.

Pourquoi ?


-Réponse : La quête de rendement, seul salut pour le thermique.


Voici donc les seules informations que nos chers constructeurs devraient commercialement diffuser :


Nous avons sous les yeux une cartographie de consommation spécifique éditée par l’EPA (Agence de Protection de l’Environnement Américaine) pour un 2.0L Mazda Skyactiv de 2014 (ancienne version G du Skyactiv).
Ces cartographies sont un calvaire à obtenir tant les constructeurs ne les diffusent pas ou alors sans données d’échelle les rendant utilisables mais nous le verront plus tard. Elles sont ici issues de moteurs sur banc et donc exprimées sans les pertes supplémentaires à rajouter à la transmission.
ATTENTION : les résultats sont variables (très légèrement) en fonction de la qualité de carburant (ici un type proche du 95) et les conditions climatiques.


Comme le nom l’indique, nous sommes sur une consommation spécifique (c.a.d ramenée à la puissance), d’où les g/kw.h. et elle est couplée à la Pression Moyenne Effective qui, pour simplifier, traduit la pression à l’intérieur du moteur. Plus elle est élevée, plus de la « puissance » en sortie est demandée (ce que l’on appellera « la charge »).
Sont donc ici représentées les consommations en fonction du régime, de la puissance, du couple et de la charge moteur régit par l’accélérateur (pour faire simple).
La courbe de couple est ainsi celle limitant notre « Map » en sa partie supérieure et les valeurs de puissance sont les courbes traversant le graphique en diagonale.
Pour la lecture, il faut donc choisir un régime, une valeur de charge et placer un point qui nous donnera un consommation et une puissance par extrapolation des courbes diagonales.

Exemple, à 2500trmin, avec 4 bars de BMEP, nous sommes à environ 65Nm et 15 kw (environ 20cv) avec une consommation comprise entre 250 et 275g de carburant par kw et par heure (entre 3.75 kg et 4,125 kg de carburant à l’heure, ce qui donne environ 5 l à l’heure). Cette situation correspond à un maintien de vitesse constante (cas régulier sur un moteur automobile).

Nous sommes sur un 2.0 atmo vue la PME dans les dizaines et qui sort environ160 cv à 6000 tr/min
Regardons maintenant nos valeurs en g/kw/h. Plus la pression est faible plus les valeurs sont élevées. Les minimales sont ainsi obtenues à une charge au ¾ .
Pour faire simple, sans charge, ce moteur ne sort pas de puissance donc sa conso spécifique explose et dans les tours en régime max, bien qu’il sorte de la puissance, on lui donne beaucoup d’essence (pour diverses raisons mais principalement la fiabilité).
A 6000 trmin et 120 kw pour une consommation de 330g/kw/h (à la louche), c’est plus de 40 kg soit plus de 50 litres de carburant qui sont brulés chaque heure.

Ces cartographies permettent de bien cerner le fonctionnement énergétique de nos moteurs.
Avec de faibles PME, ils produisent peu de couple et donc de puissance et par conséquent ont des consommations spécifiques élevées mais leur consommation globale sont plutôt faible (grâce au manque de puissance).
A contrario, avec une PME élevée et un régime moyen, la consommation spécifique baisse et la « puissance » est bien présente ce qui augmente la consommation.

Ces valeurs en g/kw.h sont ensuite convertibles en rendement puisque nous avons la puissance et la consommation.  



Comme pour la puissance, ce sont les valeurs maximales que nos chers constructeurs avancent en oubliant les autres.
Ce moteur ayant été mis en lumière sous ce 37% de rendement qui n’est finalement qu’un cas d’usage bien particulier. Mais une fois de plus, les chiffres ne sont pas les faits.
Il y a d’ailleurs aujourd’hui de meilleur blocs chez Toyota et Honda.

Je vous mets donc en suivant ces références en commençant par le bloc Toyota.


Un 2.5 atmo qui s’en sort plutôt bien.

Puis une version turbo du Skyactiv G et un bloc 1.5 Honda




Dans les deux derniers cas, on peut clairement apprécier l’usage de la suralimentation pour créer une augmentation de PME artificielle et ainsi augmenter le rendement sur une charge pédale plus faible. Ce qui est dommage, c’est de voir que cette augmentation de la PME entraine une augmentation du couple et donc de la puissance et donc de la consommation globale…
Notons également les chutes en rendement aux périphéries de ces Map.

Certains pourront me rétorquer que je n’ai pas parler du bloc Skyactiv X. C’est vrai mais c’est parce que les seules données valables que j’ai trouvé sont celles-ci :


On distingue bien l’usage de la suralimentation au regard de la PME mais aussi le gain du système HCCI qui permet à ce bloc de passer au dessus de 40% de rendement.
Mais il ne coupe pas au points donnés plus haut et en usage sur véhicule, je trouve les résultats de consommation peu probant en dépit de son hybridation et des vitesse moyenne faible (mais dans la norme).


Notons cependant l’article plutôt complet  (même nos journalistes ont à apprendre des chinois…, je dis ça, je dis rien)
https://zhuanlan.zhihu.com/p/143735552

Conclusion

Grâce à ces quelques BSFC de « bons moteurs » (c’est ce que disent les constructeurs), nous pouvons valider quelques faits communs.

1 – Les rendements sont catastrophiques en très faible charge et au ralenti (20%, c’est objectivement de la merde) et il n’y a techniquement rien à faire vu que la puissance produite au ralenti n’est juste bonne qu’a faire tourner un alternateur, un compresseur de clim ou pire du chauffage…
Vous avez ici les raisons qui rendent les Start and Stop obligatoires !
Egalement, par extension, l’usage de l’hybridation légère. Sans ça, pas de résultat en cycle WLTP.

2- La plage de rendement « optimale » est limitée en régime et en charge.
De part son fonctionnement, le moteur thermique automobile se doit d’être « paramétré » pour un usage précis lors de sa conception.
En résulte une zone cible où ce dernier sera « performant » et le reste où il fera ce qu’il pourra (c’est peut être fort mais c’est bien le cas).
La stabilisation du rendement sur nos courbes est donc plus ou moins large et maitrisée.

3- Les plages de bas régimes sont priorisées car les consommations seront obligatoirement moins importantes. Tous les usages « hors champs » comme la pleine charge et les régimes élévés sont sacrifiés (par soucis de fiabilité ou par limitation de coût)

4 – Dans une moindre mesure, la suralimentation permet une meilleure finesse dans ce qu’on veut faire de son moteur. On « triche » ainsi pour en faire un produit plus adapté à un usage déjà defini (et qui s'applique bien mieux a un bloc dont on veut remplir les bas régimes.
L’usage d’un cycle Miller ou Atkison en complément est également un outils des plus apprécier aujourd’hui.

Voilà 4 grands points à retenir sur ce sujet ; ces défauts (car ce ne sont clairement pas des bons points) sont uniquement liés au principe même du moteur thermique.
Ils sont causés par les perturbations liés au mouvement, à la distribution et aux mauvais échanges thermiques de la combustion  (en gros tout découle du principe même de faire bruler un carburant…). Cela explique pourquoi un moteur Diesel se permet d’afficher un meilleur rendement qu’un bloc essence.
HS : D’ailleurs si quelqu’un sait où sont passé les Anti Diesel, c’est une interrogation forte que j’ai en voyant qu’il n’y avait plus que des anti VE (et qui mettent souvent les blocs diesel en avant)…
J’y comprends plus rien

Il existe évidement des pistes de progression comme le moteur Mazda ou les moteurs  pistons opposés mais le problème de stabilisation du rendement et même le faible rendement ne se règleront pas de ci tôt.

Je vous mets cependant un lien (en anglais avec une introduction rapide sur une BFSC de bloc Ataches à pistons opposées qui présente un rendement sur un 2T Diesel de 48%.

https://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/Johnson_Corning%20LD%20Powertrain%20Directions.pdf

Quoi qu’il en soit, la disparation des distributions comme nous les connaissons est la première étape. C’est un handicap dont la recherche de solution est presque aussi ancienne que l’automobile elle-même ; et c’est une bonne transition pour aller faire un retour dans le passé.

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Une carto de diesel pour la forme.



Nous sommes sur un bloc Diesel BMW et on voit bien le meilleur rendement ainsi que sa plage de fonctionnement. Le gros delta entre Diesel et essence dans leur principe et leurs composants transparait clairement.

[pandiwan]

A force de lire, d’entendre et de consommer des vidéos au contenu fortement discutable à propos de l’automobile, j’en suis vraiment arriver à me poser la question suivante :
« Les automobilistes et amateurs d’automobiles ont-ils vraiment les outils pour bien comprendre que leur objet de consommation (et parfois de plaisir) ? » (NDLR (c’est moi le R   )
Une question complémentaire en découle « En on-t-il quelque chose à foutre malgré que ça puisse les mettre dans la merde ?)

Aujourd’hui, nous avons connus le prix du carburant à plus de 2 euros, c’est un symbole fort qui s’est effondré (celui du carburant bon marché) et cela devrait nous amener à l’ouverture technique et non à la critique politique.
Car, qu’on se le dise, ce n’est pas la politique qui nous déplace mais bien la technique.
Nous nous situons donc à un tournant, où il serait bon d’avoir des clés pour pouvoir comprendre les véritables enjeux.

J’aimerais donc apporter un peu de hauteur à tout ça en abordant une explication que j’estime être celle que les journalistes, ingénieurs-youtubers et autres acteurs du milieu auraient dû avoir depuis longtemps.
Je vous propose donc une série de postes pour aborder les différentes parties constituantes et immuables à l’automobile dans le but de détacher une idée précise de la situation.
Sans faire de détours ma position est claire, le moteur thermique automobile est une erreur (dans la conservation de ce modèle), il doit faire place dans les productions futures. Inutile de me traiter d'écolo-bobo, d'escrologiste, de profiteur du petit peuple, de technocrate ou même de bachibouzouk.  

L’argumentation technique que vous trouverez dans ce poste est une analyse basée sur des faits connus des constructeurs et des motoristes. Elle sera argumentée et prouvée par des sources constructeurs ou gouvernementales neutres et a pour but d’ouvrir les yeux à cette partie de la population qui pensent encore que l’on peut tirer quelque chose de ce moteur thermique d’un autre temps.
Je ne construirais pas d’explication poussée sur le moteur, les principes techniques et autres explications qui tiennent de la recherche individuelle. La rédaction serait rallongée pour détailler un contenu qui est, à mes yeux, un travail personnel de construction intellectuelle (NDLR en plus d’être long et chiant).
On m’a également déjà fait remarquer que ce genre de sujet n’avait que peu de place sur un forum où les gens viennent tranquillement se détendre et parler de leur petit plaisir automobile. Bien que cela puisse être pensé, je n’en prendrais pas note tant le sujet sera fort en répercussion (et les plus lourdes ne seront ni climatiques, ni environnementales). Je me permettrais donc de le rédiger et à vous de le lire et commenter si vous souhaitez prendre part à la réflexion. Ce post ne restera que l’expression de ma vision sur le sujet et vous permettra de construire votre propre axe de réflexion sur des données que peu traitent.

Le ton employé lors de la rédaction de ses mots pourra sonner de manière négative, c’est le cas, mais il ne vous est pas destiné. Il est surtout en lien avec ce que font certains lobbyistes, notamment dans le milieu de la collection, qui poussent à l’absorption d’idées simplistes et décadentes fondées sur de l’affect et de la réflexion à court spectre. C’est contre ça que je suis remonté et je viserais notamment le magazine Youngtimers et les chaines Youtube « Vilebrequin » et « Voitures et Ingénierie » qui, sous couvert de fond de confiance acquis par leurs statuts entrainent un climat délétère et contre-productif (mais ce ne sont pas les seuls, il y a pire parmis les PDGs).

Rapidement, parce que je sens que ce sujet va vite se densifier :

Premièrement c'est une fois de plus une démarche intelligente et salutaire. Réfléchir est toujours une bonne chose.
Deuxièmement on pourrait effectivement objecter que sur un forum aussi spécialisé ce genre de sujet n'a pas sa place, MAIS, c'est quand même bien un forum consacré à une marque automobile et nous sommes donc totalement dans le cadre, et d'autre part je trouve que c'est une réflexion très adaptée à Alfa Romeo. En effet c'est une marque qui a construit sa légende sur ses moteurs thermiques, qui n'est plus du tout sur ce créneau et qui de toute manière devra exister dans une nouvelle ère où le moteur thermique ne sera plus la règle mais une exception.

Nous sommes donc légitimement amenés à discuter de ce sujet

[F6F-5]

Le sujet est une problématique sociétale et malheureusement bien trop politisée.
On se retrouve avec les égoïstes face aux convaincus, aux pauvres face aux riches ou encore aux moutons/pigeons face aux coqs français.
En gros, tout pour aller nul part...

La première partie sera la plus complexe mais je l'espère suffisamment simple pour être comprise. 
Si ce n'est pas le cas, dites le, je corrigerais pour détailler. 
Le but n'est pas de rentrer dans les détails, il faut donc que ce soit simple pour être facilement assimilé /compris.

[pandiwan]

pour moi c'est clair jusqu'à présent

[F6F-5]

2) Regardons un peu en arrière

Nous avons précédemment identifié les caractéristiques qui font énergétiquement défaut au moteur thermique automobile et, de mon point de vue, elles sont nombreuses. On nous parle souvent des progrès en la matière mais qu’en est-il vraiment ?

En fouillant, je suis tombé sur ceci :




C’est ici le bloc des 205 GTI 1.9 pondu en 1986 ; à mettre en comparaison avec nos moteurs cités plus haut dont notamment le Skyactiv-G dont il est la plus proche en cylindrée et à aspiration naturelle.
J’ai fait mes petits calculs, ce bloc donnerait sensiblement ces résultats (avec mes formules et une extrapolation des puissances en ¾ et 1/2 charge d’où le « sensiblement », ce n'est pas une vérité absolue mais la représentation est très proche de la vérité probable)



J’ai remis les calculs à plat pour le Skyactiv histoire de permettre la comparaison avec des données mises en liens avec une méthode de calcul identique. Cela confirme d'ailleurs la proximité des résultats du XU9JA.


Voici donc la comparaison:


Pour ceux qui tiqueraient à l'image des valeurs maximum de 36% alors que le graphique donne 37%. Et bien, c'est normal, les 37% sont obtenus dans une condition bien particulière que mes 3 hypotheses de charge (100/75/50) ne reproduisent pas. C'est également la preuve que nos rendements moteurs sont bien trop variables; en prenant une graduation de 100, nous aurions 100 courbes différentes pour 100 conditions de charges différentes.

Tant qu’à y être, j’ai également simulé la consommation (les chiffres étant des approximations du au manque de relevé complet sur le XU (il m’aurait fallu une vrai carto et non un tableau pour connaitre précisément la puissance)).




Le Skyactiv, plus puissant, s’en sort évidement mieux dans l’ensemble (en terme de rendement et donc d’agrément) mais tout cela amène quand même un question sur les évolutions des blocs modernes.
Le XU9 n’a qu’une pauvre injection de 1986 et aucun raffinement technique tandis que le bloc moderne à pour lui (attention la liste est longue) :
Des usinage de précision,
De meilleurs traitement de surface,
Une meilleure lubrification,
Des ensemble mobiles plus légers
Une distribution 16v à calage variable
Une injection bien plus précise
Un allumage moderne
Notons à sa décharge son système de dépollution mais ça fait beaucoup d’amélioration pour 4 % (8 pour le Skyactiv-X) de rendement en plus en près de 30ans de développement…
Ce XU n’a par contre rien à envier à un écoboost 1.6 de 2013…

Mais il y a bien plus intéressant :
Bienvenue en 1929 avec un moteur d’aviation Hispano-Breguet de 720 cv.
 

36 litres de cylindrée, compression 6,2/1 et la première traversée de l’Atlantique en sens Paris-New York pour ce poids lourd de l’Histoire.
Côté conso, j’ai refait un tableau pour remettre le tout à plat et avec le changement de carburant.


Bien sûr, ce moteur est bien différent d’un moteur automobile (il est plus comparable à un moteur de poids lourd de par son régime de rotation), mais le fond est de voir son rendement.
Avec un rapport de compression aussi faible, le carburant doit être additivé pour ne pas détonner, preuve de sa piètre qualité. Mais malgré tout, ce bloc se tient à plus de 25% de rendement.


Conclusion

Ce petit flashback est bien instructif, il permet de valider des faits et c’est le sujet de ce travail ; mais permet aussi de mettre en lumière de réalités « cachées ».
Oui, les moteurs modernes ont un meilleur rendement que leurs prédécesseurs, ils ont aussi plus d’agrément. Ce sont donc des progrès incontestables sur ces points mais cela n’est pas tout.
On peut juger ainsi des améliorations entre 1929, 1986 et 2020 avec, environ, un gain de 6/7% entre 1929 et 1986 et 6/7% supplémentaires entre 1986 et 2020 sans pour autant stabiliser ce rendement sur une plage complète (et régler les problèmes techniques cités plus haut).
Quand on compare les différences techniques entre ces blocs, il est visible que tous ces ajouts pèsent, c’est évident, mais le gain apporté reste faible avec un résultat que le banc moteur va réfuter.
Car, oui, sur banc, ce bon XU9JA aura le plaisir d’afficher une consommation plus faible que notre Skyactiv G, ou même qu’un THP. Vous aurez surement raison de me dire que ce sont des blocs plus puissants et qu’il est normal qu’il soit plus gourmand.
Vrai mais (une fois de plus), ces blocs équipent/équipaient des véhicules de même segment, ils ont la même destination mais 30 ans d’écart. Un moteur moderne consomme donc plus pour un service et usage identique. 
Sans ce besoin supplémentaire en puissance (comprendre couple à l’usage de ce terme, je fais juste un raccourci) nos blocs modernes pourraient être plus économiques que leurs ancêtres (je n’utilise pas « prédécesseurs » car parmi les blocs des années 90/2000, on a eu droit à de belles horreurs).
On peut donc affirmer que pour réduire la consommation, le premier levier est une baisse des puissances.
Il en découle alors la question suivante:

Pourquoi les constructeurs ne baissent-ils pas les puissances ?
Une autre question pourrait également se poser: Comment se fait-il que les consommations des voitures modernes soit généralement plus basses alors que leur moteur consomment plus?

[pandiwan]

Instructif ! Merci !

En réponse à ta première question :
poids d'une 205 GTI 1.9 : 910 kilos
poids d'une Mazda 3 : 1274 à 1488 kilos.

Soit dans l'exemple choisi une augmentation minimale de 41 % du poids Donc clairement si tu n'augmente pas la puissance tu te retrouves avec un veau.

Ensuite, pour ce qui est de la relative stabilité des performances en termes de rendement il ne faut pas oublier que les normes anti-pollution et leur cortège de contraintes obligent les motoristes à diriger leurs efforts, et donc leurs budgets, en direction d'une adaptation aux dites normes, au détriment d'autre chose.

Quant à la consommation elle est fonction de bien d'autres facteurs que le seul moteur : aérodynamique, étagement et type de transmission, résistance au roulement des pneus, usage de la voiture. On roule très différemment en 2022 qu'en 1986, beaucoup moins vite, beaucoup plus en zones urbaines et périurbaines, largement plus sur autoroute et ce partout dans les économies développées. Dès lors les voitures sont conçues pour ces usages dans lesquels elles consomment moins.

[F6F-5]

Pas si vite Pandi, ne saute pas d'étape. 
La suite va venir. 
Nous ne sommes que sur les moteurs pour le moment. 
Il ne sont actuellement passés que sur un banc, pas encore dans le véhicule
Le Xu9JA a équipé les berline de l'époque, proche de ce qu'est une Mazda 3. C'est pour cela qu'à service identique mais à deux époque différente, ils restent comparables. 


Quant aux normes, elles font sûrement baisser le rendement de 1 ou 2 % mais elle ne sont aucunement la cause de cet effet d'instabilité de rendement.
Elle découle directement du moteur essence et de son principe de fonctionnement.
Les principaux coupable en sont un distribution trop"fixes" même si variables et des perturbations internes aux écoulements thermodynamique moteur. Tout ça réduit la PME et c'est elle qui fait que le rendement n'est pas optimisable sur une grande plage. (c'est vulgarisé mais le fond est là). 
On voit qu'un bloc diesel, qui n'a pas le même principe s'en sort clairement mieux avec une PME plus élevée car, même sans suralimentation, l'absence de papillon et le rapport de compression plus élevé sont des points qui permettent d'obtenir une meilleure qualité de fonctionnement et augmente la PME.

Il est ensuite très facile de démontrer que les voitures ne sont ni faites pour les zones urbaines (pneus trop large et masses trop élevées) et inadaptées au roulage rapide (Aero en retrait et mauvaise de toute façon). Tu connais très bien le sujet . 
Mais comme dit, cela sera pour plus tard, occupons nous du GMP en premier lieu, afin de voir se que les constructeurs mettent en place et  comment il peut être amélioré.

[F6F-5]

Down, Down, Down mais pas partout …

En fouillant sur le net, on trouve donc de quoi argumenter ce point :
Moteur EB2 - Le marketing d'ingénieur

Voici donc une présentation confidentielle qui va tout nous dire ^^ (NDLR: notez le Confidentiel chez PSA   ). Le bloc en question est donc le EB2DTS de 130 cv et cette présentation est clairement orienté pour donner une bonne impression (surement dans un but d’appel à financement ou pour un organisme quelconque). Mais elle a cependant une quantité précieuse d'information sur ce que font réellement les constructeurs.

Première info, bien accrocheuse d’ailleurs , « 2,85l/ 100 km et 1 810 km avec un plein ».
En 2022, on sait que dans la  vraie vie, ce n’est pas le cas.
Un lien pour apprécier qu’à l’usage on est plus à 6L/100
Conso 308 1.2 130cv

Dans les pages suivantes, on nous donnera ensuite la raison, le CO2  et donc la consommation!


40g/km gagné entre une EB2 et une 1.6 atmo selon l’article. Dont 25% grâce au GMP, voilà un petit exploit à regarder de plus prêt.
Au passage, Peugeot avoue clairement connaitre le véritable levier pour faire baisser les émissions d’une thermique ( la masse, l’aérodynamique et la résistance à l’avancement sont à travailler ; choses incompatibles avec des SUV… que la marque s’efforce à produire mais nous verrons cela plus tard).
Je vous encourage à lire le document par curiosité car il est fortement instructif et permet de se rendre compte du travail énorme fournit par les motorises pour un résultat que JE juge minable (NDLR, le chapitre plus montre l'evolution en plus de 20 ans et ce document vous le montrera entre 2 générations avec le travail fourni pour en arriver là, c'est édifiant!)
Sinon, pour ceux qui ont la flemme, voici un court résumé :
« Nous avons mis toute notre technologie et savoir-faire dans ce moteur !, C'est de la bombe, bébé   »
Il se veut donc que le résultat soit à la hauteur, et PSA va nous le montrer

Peugeot livre donc (sans explication, ni échelle graduée, ni le carburant utilisé) ses BFSC. Comme dit plus haut, c'est récurant chez les constructeurs (cf Mazda plus haut) et ça ne permet absolument pas la lecture et l'exploitation de ces courbes. Seuls les organisme indépendant se donnent la peine de fournir un travail de qualité.

Ils ont également eu la bonne idée d'ajouter une courbe du 1.6 qui est posé sur une Base dont les valeurs ne suivent pas la PME. Le bloc est donné à 241g/kw/h au meilleur point (comme notre XU9 en gros).
Le 1.6 Atmo:


L'EB2:


PSA offre ainsi plusieurs pépites mais notons d’abord le "bon résultat" de la plage sous les 240g/kw/h.
C’est bien gros, on ne le loupe pas ; dommage que l’échelle positionnée à coté ne soit pas graduée. Nous avons vu précédemment que 240g/kw/h n’est pas non plus une valeur folle (37%)
Là, c'est 4g de gagné et une plage de rendement élargie. Rien de fou, c'est cohérent avec ce que nous avons vu précédemment. PSA fait donc comme les autres.

Viennent ensuite les "operating points", preuve s’il en est que le cycle NEDC était bidon et le WLTP bien que s’en rapprochant reste loin derrières les usages typiques sur autoroute et même routes.
Les puissances demandées en WLTP étant bien supérieures au NEDC. Les points donnés par PSA ne sont pas ici une complétude mais bien un échantillonnage hypothétique.
Pour rappel, voici le cycle NEDC face au WLTP:


Regardons le pointage qui nous explique la solution retenue par PSA :
Le « downspeeding ».
Pour les anglophones, c’est clair et pour nous aussi d’ailleurs car ce n’est juste que le simple fait de rallonger les rapports de transmissions …
Comme dans les années 70/80, la solution est simple (NDLR: chose, là aussi, révélatrice de la technique automobile actuelle, sous couvert de boite 6/8/9/10/12 rapports, on applique la bonne vielle solution de l'overdrive des années 50).
On baisse le régime de rotation, ce qui va entrainer une augmentation de la pression et augmenter le couple nécessaire en sortie moteur et donc baisser la consommation par augmentation du rendement à puissance égale.
(NDLR : si je ne suis pas clair, reprenez les graphique en Para 1) et suivez les courbes diagonales de puissance. On voit clairement le rendement augmenter à puissance identique. Comme la puissance est la même mais que le rendement augmente, la consommation ne peut que baisser.)

Les courbes sur la Map sont donc des phases d’accélérations/décélérations contrôlées (la précision est bien loin de celle d’un humain) et les points plus ou moins seuls sont des régimes constants ou des phases de décélération au frein moteur/ralenti. Peugeot annonce donc que la puissance est la même malgré la baisse de régime.
Il faut donc comprendre par relation que le couple est plus élevé. Cela nous donne enfin les raisons de l’existence de ce 3 cylindres, le besoin de couple à bas régimes !
(Je vous laisse par vous-même faire une extrapolation de la puissance utile en utilisation une BFSC donnée plus haut, vous verrez que ça ne vole pas très haut (environ 40cv pour un roulage à 120km/h)).

Peugeot donne ensuite une extrapolation du cycle WLTP:


On y voit clairement le gain apporté par le downspeeding et la suralimentation avec une zone de rendement qui matche avec le nouvel étagement de boite. Pour avoir le même résultat, avec un agrément de conduite identique, il aurait fallu à PSA un bloc atmo de 2.3 /2.5L de cylindrée !
Vous pourriez dire qu’il serait plus fiable, oui mais il consommerait plus…
Le turbo apporte ici une plage de rendement agrandie car la plage de PME se voit elle-même augmentée. Les phénomènes vus précédemment restent mais vous aurez plus de chance de placer vos conditions d’usage dans une bonne zone de rendement.
Si on reprend nos points en rouge sur la première map (cycle NEDC du 1.2, les noirs de la seconde slide me semblent étranges et incomplètes)), ils nous montrent les conditions de maintien de vitesse pour lesquelles peu de puissance est nécessaire. Bas régime, peu de charge, peu de puissance, peu de couple, un rendement plus faible et donc une « mauvaise conso ». Avec un moteur suralimenté downsizé, pour une puissance identique, vous trichez pour essayer d’atteindre une meilleure conso spécifique. (NDLR attention, contre toute idée facilement interprétable, il ne faut pas regarder les points en haut des « courbes ascendantes » mais bien descendre une fois en bout de ces courbes. Vous trouverez ainsi le point qui correspond au maintien de vitesse. Il est vraisemblable que cette homologation étant géré par un programme et sur un banc, nous n’ayons pas un nuage mais bien un seul gros point. On note bien le gain obtenu à 120 kmh.
C’est d’autant plus important que nous ne sommes pas sur circuit et que c’est le cas d’usage majoritaire de nos véhicule (maintien de vitesse à faible charge).
Vous noterez également qu’aucun usage prévisionnel émis par PSA ne dépasse 3500trmin.

Conclusion

Bien que les résultats donnés sur cette présentation soient en progrès, ils reflètent la lourde vérité du marché. La progression des moteurs thermiques est extrêmement lente et pleine d'artifices. Dans l’obligatoire baisse des consommations et donc de la pollution, la seule solution viable pour les constructeurs est la baisse des régimes de rotation, les obligeant ainsi à passer sur des moteurs suralimentés, plus onéreux et moins fiable coté client. De plus, l’usage en régime de ralenti et les faibles performances en faible charge rendent l’emploi du Stop and Start et de l’hybridation obligatoire à l’avenir pour pouvoir suivre le rythme. Nos moteurs actuels, bourrés de technologies avec les TS ultra poussés, les distributions variables, l’injection ultra moderne sont donc bien peu de chose face à des rapports rallongés.
Car oui, le véritable gain de ce moteur est sa boite. Le moteur est prévu pour cette même boite. Nous pouvons bien l'apprécier de nos jours, passer de MT à ET6 puis EAT8 les boites ne cessent de comporter plus de rapports et de brider l'usage par l'utilisation de l'électronique.
(NDLR: Et c'est pas moi qui le dit, c'est Carlos Tavares (ceux qui auront la réf comprendront)). 

Cela nous amène à une réflexion: Tenant compte de tout ça, quelle est la possible voie d'évolution du moteur thermique?
J'ai ma réponse, une réponse qui par son cout de production réduit, a de fortes chances de s'imposer. D'autant plus qu'elle existe déjà... (je suis sûr qu'au moins d'eux d'entre vous l'on dans les mains tous les jours   )

[-Seb-]

je lisais tranquillement le 1er sujet quand PAF!
après une actualisation de page, je découvre la suite!!!

c'est fort instructif mais je vais être à la traîne sur les commentaires XD

Bref, je poste un truc pas du tout constructif mais qui me permettra d'être alerté des nouveaux chapitres

Merci en tous cas pour tout ça, ça doit prendre du temps et c'est appréciable de nous faire partager

[F6F-5]

Y a pas de quoi Seb

Le but est vraiment de partager un avis technique sur le moteur thermique, son avenir et les conséquences/intérêt de sa conservation.
Ça prend du temps, certes, mais le sujet est très important car complètement fantasmé ou ignoré.

Donc si ce n'est pas clair, il ne faut pas hésiter à le dire, je corrigerais. 

Quant à la suite, je ne les pas encore écrite, donc ça va être un poil plus long entre les posts 

[lindien46]

Tres instructif , effectivement , même s'il me faut m'y reprendre a plusieurs fois pour certains passages et tableaux !

[F6F-5]

Attention Fred, il faut que tu suives. 

Je compte sur toi pour trouver l'axe suivant

Tu fais parti des concernés par ma remarque sur l'évolution possible du moteur thermique.

[Darvé]

euh c'est quoi la question

[F6F-5]

Avec ce qu'on vient de voir plus haut, comment les constructeurs peuvent-ils facilement réduire les consommations?

Attention Hervé, toi aussi, t'as la pression car t'es dans le même cas que Fred 

[Darvé]

j'aime bien la pression

[Cedric - 16440]

j'aime bien la pression

Toi tu la bois

[F6F-5]

Gros teasing, la réponse est là, je vous laisse chercher le pourquoi du comment
(ça n'a rien à voir avec ce camion en particulier, un autre modèle aurait fait l'affaire)

[lindien46]

Alors , ils y arrivent en réduisant la vitesse de rotation du moteur en allongeant les rapports de boite , ici , l'overdrive , qui donne un couple plus grand , la résistance a l'effort , avec des pneumatiques "spéciaux" et enfin , ce qui n'est pas expliqué dans le texte mais qu'on voit sur les photos , un meilleur aérodynamisme a l,aide d'un déflecteur de pavillon , des déflecteurs de cabine et des carénages de cotés .
J'ai bien compris le cours professeur F6F-5 ?

[F6F-5]

Ou la, Fred, toi aussi tu vas trop loin dans le sujet

Tu as raison, les constructeurs sont bien sur ces modifications. Mais nous verrons plus tard ce qu'il en est

 Pour les modifications de GMP, il faut voir les choses simplement, et depuis 2014 nous en avons eu des preuves.
Les constructeurs développement généralement des moteurs pour 20 à 30 d'exploitation.
Le Tu a tenu 30 ans, idem pour les dérivés du XU et il y a fort à parié que ce sera le cas pour le puretech et le THP. Nous verrons sûrement un nouveau bloc commun stellantis pour notre marché mais en attendant il n'y a qu'une possibilité, augmenter les rendement à bas régime et tourner lentement pour augmenter les PME à puissance identique.

Nous avons déjà vu qu'en 2014, PSA ne donnait comme utile, lors des roulage WLTP,  une plage de rotation allant de 1000 à 3500 trmin.
C'est dans cette veine qu'iront les modifications de nos moteurs.
Comme vu auparavant, la plage de rendement est difficile à stabiliser. Réduire la plage de rotation, c'est s'offrir la possibilité de mieux gérer le rendement et l'améliorer grâce à justement une optimisation de la distribution. 
Avec ces modifications de distribution, il sera plus simple de gérer 3000 tours plutôt que 5000 de plage. (c'est un peu déjà ce qu'il font mais réduire définitivement la plage de 2000tr, c'est s'assurer que les consos ne s'envoleront pas).

Côte boîte, pas besoin de développer, depuis 2014, PSA nous à fait la MT6, puis la EAT6 et maintenant la EAT8. 
Le but est de tenir un 1200trmin avec un bon couple dispo pour tenir un régime faible allié à une PME plus élevé. 
Je n'ai pas trouvé les rapports de ces 2 boîtes mais cela semble évident que les rapports ne sont pas plus courts 

Si on ajoute à cela que tous les constructeurs ont comme amélioration possible l'usage de système à autoallumage plutôt que des allumage commandés, nous en arrivons pour sur à ce resultat:

Moteur au régime max de 4500trm (voir moins suivant leur cylindrée), auto allumage au possible, boîte 8 avec overdrive pour un roulage au plus près des 1000trmin (cela demandera une grosse amélioration du couple à bas régime). 

C'est pas vraiment le descriptif du moteur V8 que certains viennent à glorifier quand ils s'attaquent au VE.

[F6F-5]

Maintenant que nous en sommes là, offrons nous une petite digression (petite pour le coup).

Qu'en serait-il de nos moteurs avec les évolutions que nous pouvons entrevoir aujourd'hui?

Pour le test, j'ai pris notre extrapolation du puretech mais avec un rendement de 44%. Ce rendement correspond à une amélioration équivalente au moteur 2T Diesel à piston opposés mais retranscrit sur un bloc essence avec 4% de rendement en moins. Pour ceux qui sont allez voir, ce 2T Diesel est sur un style régime lent; ici, nous somme sur 4000trmin en max( ça n'apporte rien à la démonstration de toute façon). 
La charge prise en référence est 1/2WOT mais cela n'a  pas d'importance vu que nous avons volontairement defini le rendement.
 La seule valeur impactée sera celle de la puissance et donc la consommation finale. Cette 1/2WOT nous  permettra, grâce aux valeurs précédentes du puretech, de pouvoir comparer nos divers pronostiques.

J'ai également gardé le XU9 pour comparer

Le sujet sera maintenant de voir ce que nous pouvons espérer d'un tel bloc.


Dans un premier temps, la puissance reste identique mais seul le rendement est modifié.
Puis nous verrons ce qu'apporteront une réduction de puissance de 20%sur le puretech d'origine puis une combinaison de ces 20% de puissance en moins et de cette amélioration de rendement.



Avant de regarder les chiffres, il faut garder à l'esprit que ces 10 % de gains représentent une transformation majeure (équivalente à l'évolution entre1920 et 1980 ou entre 80 et aujourd'hui). Bref, une gros gros gap entre nos moteurs actuels.

Les résultats; d'abord le rendement sans modification de puissance, nous arrivons à des chiffres proches du XU.
Il est bon, maintenant que nous savons que le régime de rotation sera faible, de regarder le bas de plage jusqu'à 3000 (usage défini par PSA pour son puretech). Les gains sont notables mais discutables.
A 1500trmin, ce bloc version 2030, sortira 22cv pour 4L à l'heure soit environ 4.4L/100km suivant une estimation de la vitesse moyenne hypothétique pour une vitesse de 80/90kmh constante.
C'est un nett progrès mais en regardant ce que donne le puretech dégonflé, on voit qu' on arrive au même résultat. 
On voit bien qu'entre 20% de puissance en moins et 44% de rendement moteur, les résultats sont proches entre eux et proche du XU.

En combinant les 2, les résultats sont plus parlant  avec près de 40% de consommation en moins par rapport à notre bloc moderne. Notons quand même qu'une injection modernisée sur le XU apporterait un résultat équivalent. 

La seule alternative viable est donc un meilleur rendement allié une baisse de puissance consequente. Le score de ce Puretech dégonflé 2030 à 1500trmin est obtenu avec un peu moins de 18cv, soit de quoi tenir un 80km:h Ce qui donnerait environ 3,5L aux 100km.

Malheuresement, tout cela est bien bien peu. La cible pour 2020 était d'arriver à 2L/100 et en l'état, les choses nous montrent que nos moteurs thermiques sont limités. 
Car oui, dans les meilleures hypothèses, il faut absolument un facteur supplémentaire entraînant une diminution de la puissance moteur. 
S'offre donc plusieurs choix (deux majeurs), 
la baisse de la puissance nécessaire, 
ou bien la baisse de la puissance fournie par le moteur via une hybridation.
Or, c 'est clairement cette solution que nos constructeurs ont choisis (pour le confort). 

Il reste cependant judicieux de voir pourquoi les puissances n' ont pas baissées alors que cela semble pourtant bien moins honereux que de travailler sur un
 nouveau moteur. 


Pour info, voici une courbe de rendement de moteur de BMW I3, y a pas photo et il est clairement honnête de souligner l'écrasante suprématie du bloc électrique (qui au passage se passe de BV ...



Ce bloc électrique aura toujours au moins besoin de 2 fois moins d'énergie pour un même résultat (on peut même aller jusqu'à 3 fois moins si on fait des moyenne réalistes basées sur les carto du premier post)

[F6F-5]

A ce stade, nous pouvons ainsi nous livrer à une conclusion globale sur nos moteurs thermique.

Les constructeurs n'arrêtent pas de communiquer sur de réels progrès, les médias et les lobbys relayent ces avancées comme étant l'avenir mais un simple regard sur ces communications nous laisse entrevoir les réelles possibilités.

Inutiles d'avoir un diplôme de thermodynamique, ni d'être motoriste, la petite étude que nous venons de faire a permis de voir les limites à ce discours.
La possible évolution des rendements permet juste que de compenser le besoin supplémentaire en puissance de nos véhicules. Les moteurs progressent extrêmement lentement à l'échelle de l'échéance fixée à 2035. (je met mon billet que les 44% présenté plus haut ne seront pas industriellement atteint sur la grande diffusion de VP).
Un simple tableur Excel nous permet d'en voir les limites pour nous rendre finalement compte que les boites de vitesses ont permis de réduire directement les consommations.

La solution ne se trouve donc pas dans le groupe motopropulseur mais bien ailleurs, dans ce qui demande cette puissance
C'est ce que nous allons maintenant voir avec pour question:
"Comment pouvons nous baisser les puissances?

[F6F-5]

J'ai pas trop eu le temps d'attaquer la suite, je vais essayer de m'y remettre ce soir.

Pas de question sur cette première partie suite à cette petite présentation rapide du problème "moteur"?
Personne n'a de point à éclaircir avant d'envoyer la suite ?

[pandiwan]

Pour moi non. Jusqu'à présent c'est assez clair et compréhensible

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