DIRECTION TECHNIQUE ET INDUSTRIELLE
Performance
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� VOIES D’AMELIORATION DES PERFORMANCES MOTEURS ESSENCE ET DIESEL
Présentation SIA du 31 Mars 2009
Christophe HANCKE
Le Système de Production PSA et l’expertise des métiers au service des objectifs du groupe
Contributeurs : P. MAREZ, B. SWOBODA, O. SALVAT, O. PAJOT, F. VIDAL
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■ PLAN DE L’EXPOSE
� Définition et description du périmètre
� Rappel de la physique des performances
� Voies d’améliorations techniques
� Conclusions
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■ DEFINITION ET DESCRIPTION DU PERIMETRE
� Performances moteurs
� Levier de réduction du CO2 : L’augmentation des performances spécifiques (kW ou Nm / L de cylindrée) permet de réduire la cylindrée (downsizing) et/ou de rallonger les rapports de boites → Tous les progrès intrinsèques en performances spécifiques peuvent être traduits en gain de consommation
� Levier sécurité active : L’amélioration des reprises bas régimes par l’optimisation du couple instantané et du temps de montée en couple amène une meilleure disponibilité du véhicule
� Levier apportant de la valeur au produit véhicule
�Puissance : élément de base de la construction de gamme qui traduit un « niveau » de motorisation et qui permet donc de la réalisation de montées en gamme (au même titre que certains équipements)
�Valorisation dans le prix de vente : fonction du segment, de l’énergie, des marchés
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■ DEFINITION ET DESCRIPTION DU PERIMETRE
� Description du périmètre
� Performances moteurs stabilisées et notions d’homologation
� Notions de performances instantanées et transitoires
� Notions d’adaptation
� Relation performances / CO2
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■ PERFORMANCES MOTEURS STABILISEES ET HOMOLOGATION
� Notions de performances homologuées : Couple (Nm) et Puissance (kW)
� Seuls les niveaux de performances stabilisées à puissance maximale (Pmax) et couple maximal (Cmax) ainsi que les régimes moteurs correspondants sont homologués et réglementaires.
� Rappel : Conversion kW ↔ ch : 1ch = 0.736kW
100.0110.0
120.0130.0
140.0150.0160.0
170.0180.0
190.0200.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Régime (tr/min)
Cou
ple
(Nm
)
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
Pui
ssan
ce (
KW
)
Couple Max,
Régime C Max
Puissance Max,
Régime P Max
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■ NOTIONS DE PERFORMANCES INSTANTANEES ET TRANSITOIRE S
� Performances moteurs suralimentés en transitoires caracté risées par :
� Couple instantané (Cinst) :
Couple disponible instantanément à l’enfoncement pédale d’accélérateur
� Pente de montée en couple (PMC) :
Aptitude à rejoindre la pleine charge le plus rapidement possible = fonction de la définition de la machine de suralimentation (typage turbocompresseur), autres paramètres d’adaptation Moteur,GMP,..
Iso reg im e
Tem ps (s )
Cou
ple
(Nm
)
tps de la tence
tps de m o n tée au C in s t
TM C
95% d u C stab
C stab
P M C
C in s t
Couple PC
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� Performances moteurs et performances vues par le client
� Conditions ambiantes + adaptation VHL + dispersions production
→ Puissance homologuée ≠ Puissance client sur véhicule
■ NOTIONS D’ADAPTATION
Puissance homologuée
au BM
Puissance dispo sur VHL
(Conditions Homologation)
Puissance dispo sur VHL
(Conditions ambiantes quelconque)
Pamb
Tamb
Adaptation VHL
kW
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■ RELATION PERFORMANCES / CO2
� Downsizing (effet de réduction de cylindrée)
Moteur référence
Zone principale d’utilisation de la map:Rendement moyen η = 0.17 (480 g/kWh)
Opti: rendement moyen η = 0.33 (250 g/kWh)
Régime
Cou
ple 270 g/kWh
300 g/kWh
400 g/kWh
500 g/kWh
700 g/kWh
350 g/kWhPartie
Moteurréférence
RégimeC
oupl
e
PartieCouple
supplémentaire
Zone principale d’utilisation de la mapRendement moyen η ~ 0.25 (330 g/kWh)
Moteur downsizé
260 g/kWh
280 g/kWh
350 g/kWh450 g/kWh550 g/kWh
330 g/kWh
260 g/kWh
250 g/kWh
270 g/kWh
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■ RELATION PERFORMANCES / CO2
� Le downsizing (Effet réduction de cylindrée à iso performances ) : Exemple sur 307
� Source des données: EPCT
120
125
130
135
140
8 10 12 14 16 18 20
Reprise 80-120km/h sur le dernier rapport
CO
2 (g
/km
)
DV6ATED4
DV6TED4
-9% -6.5%
DW10ATED DW10TD
-22%
-21%
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■ RAPPEL DE LA PHYSIQUE DES PERFORMANCES
� Basiques de la performance
� Puissance Essence
� Puissance Diesel
� Rendements moteur
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
� L’énergie libérée par kg d’air admis dépend peu de la m asse de carburant
Pe = Qair * q * ηth * ηorg
�Débit d’air frai aspiré par le moteur
�Rendement thermodynamique
�Rendement Mécanique
�Energie libérée par kg de mélange carburé :
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Richesse
Ene
rgie
cal
orifi
que
spéc
ifiqu
e [k
J / k
g m
élan
ge]
q
Zone de fonctionnement moteur essence
�L’énergie calorifique (qs) dépend peu
du type de carburant :
�qs = PCI [kJ/kg] / Ψs
�qs supercarburant = 2780 kJ/kg
�qs éthanol = 2775 kJ/kg
�qs propane = 2782 kJ/kg
[kW] [kg/s] [kJ/kg]
Puissance en essence
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
� La puissance est directement proportionnelle au débit d’air et au rendement global moteur
Pleine Charge du moteur EW10A - Pressions Moyennes et Remplissage
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Régime Moteur [tr/min]
Pre
sssi
ons
Moy
enne
s [b
ar]
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
0,850
0,900
0,950
1,000
1,050
Rem
plis
sage
PME
PMI
PMI HP
Rendement volumétrique
1
2
� La courbe pleine charge d’un moteur atmosphérique est d irectement déduite de la courbe de rendement volumétrique, moyen nant :
� une pénalité liée à l’utilisation de l’air à bas régime (limite cliquetis)
� une pénalité liée aux pertes par pompage (PMIBP) et par frottements (PMF) à haut régime
Puissance en essence
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
� Par kg d’air admis, la puissance est directement proport ionnelle à l’énergie calorifique libérée dépendant elle-même de la richesse de fonctionnement et par conséquent du débit de carburan t introduit.
� Le débit maximum de carburant admissible est bornée p ar l’utilisation de l’air (Fumées/Température d’échappement)
Pe = Qair * q * ηth * ηorg
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Richesse
Ene
rgie
cal
orifi
que
spéc
ifiqu
e [k
J / k
g m
élan
ge]
q
�Débit d’air frai aspiré par le moteur
�Rendement thermodynamique
�Rendement Mécanique
�Energie libérée par kg de mélange carburé :
Zone de fonctionnement moteur Diesel
[kW] [kg/s] [kJ/kg]
Puissance en Diesel
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
ηglobal = ηth th * ηcomb * ηcycle * ηorg
Rendement de combustion Rendement de cycle
Rendement mécanique Rendement thermodynamique théorique
Rendement
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
( ) PththVththMthth zz ...... 1 : mixte Cycle ηηη ⋅−+⋅=
( )11 : constantepression à Cycle
1
1
.. −⋅⋅−= −
−
δεγδη γ
γ
Pthth
Rendement thermodynamique théorique
1..
11 :constant volumeà Cycle −−= γε
η Vthth
Essence Diesel
ε 11 17
γ 1.33 1.37
ηth.th.V 0.55 0.65
δ 1.75 1.75
ηth.th.P 0.45 0.58
z 0.25 0.25
ηth.th.M 0.48 0.60
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
Rendement de combustion
14710131619
1000 20
00 3000 40
000.95
0.9550.96
0.9650.97
0.975
0.980.9850.99
0.9951
0.995-1
0.99-0.995
0.985-0.99
0.98-0.985
0.975-0.98
0.97-0.975
0.965-0.97
0.96-0.965
0.955-0.96
0.95-0.955
1
4
710
13
16
19
1000 30
00 5000
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
0.95-1.00
0.90-0.95
0.85-0.90
0.80-0.85
0.75-0.80
0.70-0.75
Moteur Diesel Moteur Essence
� Les bas régimes en essence peuvent encore être amélior és mais les gains resteront faibles
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
Rendement de cycle 1/2
� Ce rendement comprend les pertes thermiques, les fuite s segmentations, le calage de la combustion et la form e du dégagement de chaleur, le pompage, ….
a
b c
d
BP level in 0D
HP
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
Rendement de cycle 2/2
Moteur Diesel
� Potentiel de récupération d’énergie non négligeable si le calage de la combustion peut être optimisé en maitrisant les pollu ants et le bruit de combustion (actions optimisation chambre de combusti on, contrôlemoteur et post-traitement)
1
4
710
131619
1000 17
50 2500 32
50 4000
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
rend
emen
t (-)
Pme (bar)Rég
ime (
tr /min
)
0.65-0.7
0.6-0.65
0.55-0.6
0.5-0.55
0.45-0.5
0.4-0.45
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
Rendement mécanique
1
8
15
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
rend
emen
t (-)
Pme (b
ar)
Régime (tr/min)
0.9-1
0.8-0.9
0.7-0.8
0.6-0.7
0.5-0.6
0.4-0.5
� Potentiel d’amélioration du rendement organique sur les faibles charges
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Energie introduite sur cycle
⇒ Le rendement mécanique représente 25 %
■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
53%Chaleur
échappement et eau
2% Pertes pompage
20%Pertes moteur
(Pmf)
20%Energie
transmise au véhicule
Ene
rgie
m
écan
ique
ut
ile
Ene
rgie
m
écan
ique
P
erdu
e C
hale
ur n
on v
alor
isée
Pompe à vide; 4,0%
Alternateur 10A; 11,0%
Pompe HP ; 8,0%
Pompe à eau; 3,0%
Pompe à huile; 17,0%
Distribution; 5,0%
Ligne arbre; 15,0%
SPC+MBC; 37,0%
Ren
dem
ent e
ffect
if
Ren
dem
ent i
ndiq
ué5 % Pertes boîte
Engrénement; 19%
Barbotage; 13%
Synchros; 16%Roulement; 20%
Cisaillement; 32%
� Les enjeux et le poids des PMF sur la consommation h omologuée
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■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
⇒ Cette répartition est donnée pour moteur Diesel 1,6 HDI 110
0
500
1000
1500
2000
2500
Ene
rgie
[kJ]
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Temps [s]
Répartition de l'énergie dissipée par l'architectur e mécanique sur cycle MVEG
Pompe HpPompe à videAccessoires (alternateur 10A)Pompe à eauPompe à huileDistributionVilebrequin (masse équi)SPC+MBC
38 %
16 %
5 %
17 %
5 %
11 %
3 %
5 %
� Répartition de l’énergie dissipée par l’architecture m écanique moteur
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Répartition de l'énergie dissipée par l'architectur e sur cycle MVEG
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
1400.00
1 101 201 301 401 501 601 701 801 901 1001 1101
Temps (s)
Ene
rgie
(kJ
)
Accessoires (non débitants)Pompe à eauPompe à huileDistribution + entr.VilebrequinSPC+MBC
27 %
19 %
26 %
23 %
2 %
3 %
⇒ Cette répartition est donnée pour moteur essence
■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
� Répartition de l’énergie dissipée par l’architecture m écanique moteur
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Energie dissipée par la BV MCM sur cycle MVEG
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
350 000
400 000
450 000
500 000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Temps (s)
Ene
rgie
(J)
Energie engrènement
Energie barbotage
Energie synchros
Energie roulement
Energie cisaillement
⇒ Cette répartition est donnée pour C4 Picasso /1,6 HDI 110 – BVM 6
19%
13%
16%
20%
32%
Nota :
Engrénement : glissement sur denture
Cisaillement : pignons fous
■ BASIQUES DE LA PERFORMANCE
� Répartition de l’énergie dissipée par l’architecture m écanique moteur
Energie dissipée par BVM 6 sur cycle MVEG
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Paramètres d’optimisation
� Puissance Essence
� Puissance Diesel
� Impact augmentations performances sur contraintes dimensionnement
� Notions d’adaptation GMP
� Le Downsizing : Les limites
� Amélioration du rendement mécanique
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25
Typage couple / puissance
moteurs à géométrie fixe
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en essence
� Remplissage : Exemple moteur atmosphérique
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Régime (tr/mn)
Cou
ple
Spé
cifiq
ue (
Nm
/l)
2S, distribution fixe, 1,4L 75 Ch (TU3A)2S, distribution fixe, 1,4L 85 Ch4S, distribution fixe, 1,6L 110 Ch (TU5JP4)4S, distribution fixe, 1,6L 125 Ch (TU5JP4S)4S, distribution variable, 2,2L 165 Ch (EW12E4)4S, distribution variable, 1,6L 120 Ch (EP6)4S, distribution et acoustique variable, 3,2L 255 Ch (Audi FSI)4S, distribution et acoustique variable, 3,0L 258 Ch (BMW 630i)
40 55 50 45 60 70 75 kW/l 65
Longueur primaires admission½ onde soupapes admission (mode multi cylindres)
¼ d’onde primaires admission (mode monocylindre)
Distance soupape à soupape échappement (collecteur 4/1, 3Y, …)½ onde soupapes échappement (mode multi cylindres)
Distance soupapes échappement – silencieux¼ onde soupapes – silencieux (mode multi cylindres)
Distance soupapes
admission – filtre à air¼ d’onde filtre à air
(mode multi cylindres)
Perméabilité lignes d’air et
culasseEffet de saturation 2 soupapes
Diamètre et longueur primaires
admissionEffet Kadenacy (mode monocylindre)
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Performance
26
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en essence
� Remplissage : Exemple moteur suralimenté
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Régime (tr/mn)
Cou
ple
Spé
cifiq
ue (N
m/l)
2S, distribution fixe, 1,4L 75 Ch (TU3A)4S, distribution fixe, 1,6L 110 Ch (TU5JP4)4S, distribution fixe, 1,6L 125 Ch (TU5JP4S)4S, distribution variable, 2,2L 165 Ch (EW12E4)4S, distribution variable, 1,6L 120 Ch (EP6)4S, distribution et acoustique variable, 3,2L 255 Ch (Audi FSI)4S, distribution et acoustique variable, 3,0L 258 Ch (BMW 630i)4S, turbo injection direct, distribution variable, 1,6L 150 Ch (EP6DT)4S, turbo injection directe, distribution variable, 1,6L 175 Ch (EP6DTS)
40 55 50 45 60 80 kW/l 70 75 65
Sur
alim
enta
tion
Typage turbo (Compromis haut/bas régime)
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Performance
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en essence
� Utilisation de l’air par le cylindre
� Une combustion rapide (fort niveau d’aérodynamique) permet de repousser la limite cliquetis : la combustion normale consomme les gaz frais avant que les réactions d’auto-inflammation dans ces gaz brûlés aient eu le temps de déclencher le cliquetis.
� A charge élevée, les moteurs suralimentés fonctionnent avec des combustions calées très tardivement par rapport aux moteurs atmosphériques. Tout ce qui repousse la limite cliquetis est très bénéfique à la conso PC et à la conso à l’usage.
In f lu e n c e n ive a u a é ro s u r c o n s o P C E P 6 D T
2 5 0
2 6 0
2 7 0
2 8 0
2 9 0
3 0 0
1 0 0 0 2 00 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 00 6 0 0 0R é g im e m o te u r (tr /m in )
CS
E [g
/kW
h]
F a ib le tu m b le
F o rt tu m b le
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Performance
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� Puissance en essence
� Adaptation : Impacte les performances par 2 effets
� les contraintes d’implantation ont un impact sur les pertes de charge (effet perméabilité) et le dimensionnel des lignes (effet acoustique)
� la position du col d’entrée d’air et la thermique sous capot ont un impact sur la température de l’air admis
� La contrainte d’adaptation VHL qui a le plus d’impact sur les performances est la T°admission
70
75
80
85
90
95
100
105
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Régime (tr/mn)
Cou
ple
Spé
cifiq
ue (
Nm
/l)
1,6L Valvetronic - véhicule 1 (CPE 400 mbar - dPadm 25 mbar)1,6L Valvetronic - véhicule 2 (CPE 330 mbar - dPadm 25 mbar)
1,6L Valvetronic - véhicule 1 - air admission +10°C (CPE 330 mbar - dPadm 25 mbar)1,6L Distribution Fixe - véhicule 1 (CPE 400 mbar - dPadm 25 mbar)
■Exemple d’enjeu sur des moteurs 1,6L atmosphériques
(Valvetronic et distribution fixe)
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
positif
négatif
Impact CPE (+70 mbar)
Impact technologie moteur (Valvetronic / Distribution Fixe)
Impact température admission (+10°C)
(Tair entrée moteur initale = 30°C)
Impact acoustique
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Performance
29
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en Diesel
� Remplissage
� Tenue culasse + besoins aéro (swirl) pour la combustion contraignent la géométrie des conduits dans la culasse et donc la perméabilité (Débit d’air) → Compromis aéro/perméabilité/tenue culasse
� Régime moteur maxi limité par les vitesses de combustion atteignables et les contraintes architecturales de résistance à la masse de l’attelage mobile
� Richesse de fonctionnement maxi en PC hauts régimes <<1. Elle est limitée par les contraintes températures échappement (+ fumées et vitesse maxi combustion atteignable)
� Suralimentation obligatoire pour viser les mêmes objectifs de Pmax qu’un moteur essence de même cylindrée → Il n’y a plus de moteurs Diesel atmosphériques
Comparaison Pmax DW10BTED4 / EW10J4
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Nmot (trs/min)
Pui
ssan
ce (
kW)
DW10BTED4 (SansOverfuelling)
EW10J4
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Performance
30
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en Diesel
� Utilisation de l’air
� La conception du système de combustion intègre un compromis entre les prestations pleine charge, charge partielle (émissions polluantes, conso, bruit) et le coût du système.
– Choix de la buse injecteur, Prail maxi accessible
– Choix du swirl, choix du taux de compression
– Géométrie générale du système de combustion (position de l’injecteur, …)
� L’exemple suivant illustre ce compromis entre puissance maximale et émissions polluantes pour le choix de la buse (exemple DW10C)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17
D_trous (mm)
Par
t (g/
kWh)
40.5
41
41.5
42
42.5
43
43.5
52 52.5 53 53.5 54 54.5 55 55.5 56 56.5
Qcarb
Rdt
ihp
0
1
2
3
4
0 0.5 1 1.5
320cc Cd0.75 (1.5 / 12) 8H400cc Cd0.73 (1.5 / 12) 8H480cc Cd0.70 (1.5 / 12) 8H400cc Cd0.73 (1.5 / 12) 7HIso-PMIhp
Buse opti perfos
Buse opti charge partielle
Iso puissances
Puis
sanc
es c
rois
sant
es
Particules = f(diamètre des trous)
Point de fonctionnement 1500 – 6 bar
4000 rpm Pleine Charge – iso contraintes
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Puissance en Diesel
� Contraintes de dimensionnement
� Contraintes bas régime : Fumées, Pcyl, pompage compresseur, flux thermiques
� Contraintes haut régime : Techappement, Pcyl, régime turbo ou T°sortie compresseur, Flux thermiques
T3
[°C
]
750
800
850
900
Pcyl max [bar]150 160 170 180 190 200 210 220
Iso Pmax
Exemple impact Pcyl et T3 @ Pmax
Augmentation des contraintes →augmentation des performances
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Impact augmentations performances sur contraintes dimen sionnement
� 3 leviers principaux en architecture mécanique pour répondre aux exigences de performances du moteur :
� Le matériau et le process
� L’architecture
� Les stratégies contrôle moteur (Limitation performances =f(situation de vie))
�Bimétallique, Nimonic,…
�Refroidissement sodium,
Soupapes échappementSoupapes échappement
�Fonte, aluminium
�Traitement thermique
�Refroidissement
�Longueur moteur ( épaisseur interfût )
�Fonte, aluminium
�Traitement thermique
�Longueur moteur ( largeur palier )
Carter cylindresCarter cylindres
�VBQ Fonte, acier
�Longueur moteur ( épaisseur bras )
Attelage mobileAttelage mobile
�Nuance aluminium
�Traitement thermique
�Refroidissement
�Nuance aluminium
�Traitement thermique
Culasse, pistonCulasse, piston
�Fonte ( 800°C ), Tôle (850°), Acier ( 900°C )
�Refroidissement turbo
Collecteur Collecteur échappement, Turboéchappement, Turbo
Flux thermiquesPression cylindreT°gaz
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Notions d’adaptation GMP
� Influence contre pression échappement (CPE) (Exemple turbo Diesel)
cpe
Σ Contraintes thermomécaniques
Contrainte max (T3max, Pcylmax)
55 kW/l 53,5 kW/l 52 kW/l
30°C ou 10 bars
100 mbar
Limite tenue et
fumée
CdC CPE
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Le Downsizing : Les limites
� Essence atmosphériqueCO2
Satisfaction client en performances
Technologie « TU »
Technologie Valvetronic « EP »
207 TU5JP4
207 TU5JP4 rapports rallongés
207 EP6
207 EP6 rapports rallongés
207 EP3 rapports rallongés
207 TU5JP4 masse diminuée
207 EP3
207 EP3 masse diminuée
Allongement des rapports de boîte
Diminution de la masse VHL
Diminution des performances par réduction de la cylindrée
Augmentation des performances spécifiques par l’ajout de la technologie valvetronic
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� Le Downsizing : Les limites
� Essence suralimenté
� Potentiel bas régimes important en Turbo IDE (effet balayage)– Effet balayage : Lorsque la pression admission > échappement, les gaz frais
passent directement de l’admission vers l’échappement, entraînant ainsi les imbrûlés au passage : Effet bénéfique sur le rendement volumétrique ainsi que sur la masse d’air frais enfermée dans le cylindre, donc sur le couple moteur
� Limite du potentiel d’augmentation des performances à explorer (problématique ‘’rumble’’)
■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
Régime tr/min
Ren
dem
ent V
olum
étriq
ue [-
]
EP6DT
DV6T
Effet balayage
EP6DT vs DV6T
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Le Downsizing : Les limites
� Diesel suralimenté : Exemple sur 307 à iso rapports de BV
Limite de faisabilité émission?
Cylindrée
PME
Consommation Spécifique
Plainte client Décollage
307 DW10ATED
307 DV6TED4
NOx
Aptitude au décollage critique
Hyp 307 1.2L Turbo Diesel
Nécessité d’enrichir la définition du moteur pour maîtriser l’augmentation de NOx
2.0L
1.2L
1.6L
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Amélioration du rendement mécanique
� les axes prioritaires à traiter sont :
� Axe fonctionnel :
o Recherche des besoins fonctionnels minimum pour optimiser les points de fonctionnement,
o Optimisation des couplages thermo-hydrauliques (eau, huile, carburant) par la matière (échanges thermiques).
� Axe organique : – Optimisation des composants constituants les postes majeurs de consommation
(pompe à huile, attelage mobile) sur les points de fonctionnement donnés,
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
� Les choix d’architecture :
� Etagement BV grande ouverture,
� Moteur 3 vs 4 cylindres, 2 vs 3 cylindres,
� 1 AAC,
� Désaxage vilebrequin,
� Entraînement de distribution,
� Evolutions des paliers BVM (roulement, palier lisse),
� Synchro simple cône,
� Linguets à rouleaux hydrauliques,
� Gestion hydraulique des fluides :
� Circuit de lubrification et huile :� Huile moteur basse viscosité,� Pompe à huile à cylindrée pilotée,� Optimisation Lubrification BV (traitement
barbotage)� Huile BV Fuel Eco,
� Thermomanagement :
� Thermostat piloté,
� Split-cooling,
� Split-cooling + thermostat piloté,
� Gestion Hydraulique des débits externes
� Pompe à eau débrayable,
� Echangeur eau/huile
� Gicleurs fond de piston pilotés
� Circuit carburant,
� Géométrie / état de surface / tribologie
� Jupe de piston revêtue,� Rodage cylindres sous contrainte,
� Revêtement sur segments, axe piston,
� Revêtement sur poussoirs mécaniques,
� Dimensionnement et allégement des pièces mobiles :
� Attelage mobile : jupe, vilebrequin,� Diminution diamètre tige soupape
� Tri (jeux) des composants (démonstrateur)
�Amélioration du rendement mécanique
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■ VOIES D’AMELIORATIONS TECHNIQUES
Vehiclespeed
NEDC
Zone 10
Torque
Zone 9
Zone 3Zone
12Zone 13
Zone 14Zone
111 / 2 / 3 / 4
5 / 6 / 7 / 81 / 6
/ 7 / 8Zone
10
Zone 9
Zone 3Zone
12Zone 13
Zone 14Zone
111 / 2 / 3 / 4
5 / 6 / 7 / 81 / 6
/ 7 / 8
RPM
Zone 10
Zone 9
Zone 3Zone
12Zone 13
Zone 14Zone
111 / 2 / 3 / 4
5 / 6 / 7 / 81 / 6
/ 7 / 8
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■ CONCLUSIONS
� L’augmentation des performances spécifiques est un levier important pour réduire les émissions de CO2
Rapport coût / efficacité
� Le couple instantané bas régime est un paramètre client clé (d’autant plus que le véhicule est lourd)
� Forte importance de l’adaptation (T°sous capot, T°a ir entrée moteur, géométrie lignes admission et échappement)
� Opportunités architecture à mettre en œuvre tant sur le plan du downsizing que sur celui de l’amélioration du rendement mécanique