Résumé
La motorisation envisagée dérive du moteur 3 cylindres PSA récent,
ramené à 666 cm3 par suppression d’un cylindre. Ce bicylindre de 34 KW aura le
même bon rendement, mais avec une seule détente motrice par tour, il nécessitera
un double volant amortisseur à l’entrée de la boîte de vitesses.
Moteur thermique
Rappelons que TOUTE l‘énergie
mécanique d’un véhicule hybride non rechargeable vient du moteur thermique, et
donc du carburant, soit directement en mode thermique, soit indirectement,
après stockage dans la batterie, en mode électrique. Le rendement du moteur thermique est donc d’importance majeure.
Le rendement d’un moteur
thermique donné est éminemment variable selon son point d’utilisation dans le
plan « Couple vs. Vitesse de rotation ». L’optimum, variable d’un moteur à l’autre, se situe
généralement dans la zone autour de 50% de la vitesse maximum et de 75% du couple maximum, ce qui correspond à environ
50% de la puissance maximum (et non pas 50% x 75% = 38%, car les maximum du
couple et de la puissance ne sont pas au même régime).
Actuellement, les moteurs sont
presque toujours trop puissants car dimensionnés pour l’agrément de conduite
qui nécessite de bonnes accélérations. Le moteur devra ici être strictement
dimensionné pour que la vitesse autoroutière corresponde au rendement optimum,
au détriment de la capacité d’accélération. Le « downsizing » est
ainsi à son optimum. Grâce à la motorisation hybride
parallèle, l’appoint transitoire du moteur électrique, ainsi que la boîte de
vitesses pilotée remédieront largement aux inconvénients de cette faible
puissance permanente.
Solutions envisagées ou écartées:
Le moteur envisagé, à créer, dérive
du récent 3
cylindres en ligne PSA, ramené à 2 cylindres, pour aboutir à une cylindrée
de 667 cm3, une puissance de 30 KW à 6 000 t/min, et une courbe de couple
assez plate de 62 Nm de 3 000 à 5 000 t/min, avec maintien du
rendement.
- La disposition « flat twin » apporte un meilleur équilibrage dynamique, mais est plus encombrante et complique la distribution, l’admission et l’échappement, et le refroidissement. Elle n’est pas envisageable.
- La réduction de cylindrée unitaire en maintenant les 3 cylindres ne l’est pas non plus en raison de son poids et de son prix, et surtout car elle introduirait une baisse du rendement.
- En variante, conserver le moteur PSA à 3 cylindres avec de petites modifications (allonger l’admission au-delà du point mort bas, réduire le volume de la chambre de combustion) pour lui donner un cycle d’Atkinson améliorant un peu le rendement grâce un rapport de détente supérieur, mais réduisant la puissance maximum par baisse de le cylindrée d’admission. Seuls les motoristes pourraient en juger.
- Le diesel, qui permettrait un gain de l’ordre de 10% en masse de carburant et en CO2, c’est-à-dire de 20% en volume, et 30% en coût, est exclu : trop cher et trop lourd pour un très petit moteur (injection « common rail » et antipollution « Euro 6 »), et amortissement du surcoût impossible avec une aussi faible consommation, sans parler de sa mauvaise image rémanente.
Régularisation du couple moteur
Il reste que le bicylindre
envisagé, avec une seule explosion par tour, produit un assez couple irrégulier,
qui demande à être filtré :
Il est théoriquement possible de
régulariser le couple moteur en utilisant la machine électrique solidaire du même axe, qui serait motrice
pendant les compressions, et génératrice pendant les détentes, mais cette
solution nécessiterait une machine et une électronique de commande
dimensionnées au couple de crête du moteur thermique (peu après le point haut
de l’explosion) de l‘ordre de 500 Nm, trop élevé pour être envisagé, outre les
pertes qu’elle engendrerait inévitablement du seul fait de son intervention.
Un flux magnétique radial
engendré sans apport d’énergie par un aimant permanent, et parcourant un
circuit magnétique à entrefer variable, et donc à réluctance et flux variables, selon le croquis ci-dessous, pourrait
créer un couple variable suivant l’angle, en moyenne nulle sur un tour, s’additionnant
au couple moteur. La coïncidence des axes R et S correspondait au point mort
haut de l’explosion. Mais sa loi de variation
du couple selon l’angle serait fixe, alors que celle du moteur ne l’est pas,
outre le fait que les couples envisagés conduiraient à un dispositif lourd et
encombrant.
