[News] Un nouveau moteur adapté à n'importe quel type de carburant

[Adrien]

Des chercheurs du centre aérospatial allemand (DLR) ont développé un nouveau moteur à combustion interne basé sur le principe d'un générateur linéaire à piston libre. Cette nouvelle technologie permet de concevoir un moteur qui puisse transformer n'importe quel type de carburant (benzine, gaz naturel, hydrogène ou éthanol) en énergie électrique, sans les pertes de rendement habituellement rencontrées. Le vilebrequin d'un moteur traditionnel est remplacé par un générateur...

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[Van Halen]

Intéressant. On s'affranchit de tous les frottements induits par la chaine cinématique. On ne transforme même pas le mouvement alternatif en mouvement circulaire et on attaque directement un générateur linéaire. C'est très élégant, mais comment se fait l'équilibrage ?

[le proto]

c est quand meme vachement vieux comme moteur, il a d ailleurs plusieurs noms "freres Jarret" "Martini".
ce systeme a un rendement phenomenal, il s affranchit de tous les frottements dues a une cascade de pignon traditionnelle, ce moteur a ete mis aux oubliettes car les moteurs electriques, et surtout les cartes de commandes, ne pouvaient pas repondre aux besoins d un vehicule moderne.

par contre, il aurait pu etre largement utilise pour la realisation des groupes electrogenes...
vive le rachat des brevets

pour l equilibrage, il suffit de mettre deux pistons en opposition, dans l axe.
sinon, ca vibre un peu

[plb]

Le principe ressemble en effet grandement à celui du moteur thermique des frères Jarret, dont j'entends enfin de nouveau parler après m'être interrogé pendant des décennies sur les raisons de son oubli. Ce moteur avait eu la faveur des médias pendant une brève période dans les années 70.

J'aimerias cependant avoir plus de détails sur les raisons de cet oubli : Les frères Jarret avaient bien mis au point un moteur électrique et un sytème de contrôle-commande qui semblaient fonctionner. Ils ont été employés sur un véhicule utilitaire de leur invention.

[jul]

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine
http://www.moteurstirling.com/autres.htm

Ce qui est étonnant c'est que ce moteur est aussi vieux que la machine à vapeur. J'ai été assez étonné que son principe n'ait pas été proposé en cours de thermodynamique.
En plus avec un rendement optimal de 40% (vs 35% pour le moteur à explosion) on se doute qu'il y a des limitations que je ne saisis pas qui devait l'empêcher d'être industrialisé (PS ne pas me sortir la théorie du complot des pétroliers quand ce moteur a été breveté en 1816 (donc dans le domaine publique)).

Les articles évoquent un coût par moteur supérieur à un moteur à explosion. Quelqu'un voit-il le problème physique qui justifierait un surcoût, et connaît on le surcoût moyen pour un tel moteur ?

[cisou9]

On peut aussi parler du moteur wankel à piston rotatif qui a été utilisé sur des Citroën GS, mais il y avait des problèmes d'étanchéité.

[Krokoll]

quand on a des ressources infinies, on se pose pas la question de l'economiser

mais maintenant, enfin maintenant que la conscience collective est au fait du probleme de l'ecologie et des ressources fossiles plus que desastreusement amoindri sans espoir d'en decouvrir d'autre, on se dit que finalement, l'enerfie solaire... pardon ... l'economie du petrole fera vendre d'autre moteurs moins gourmand.

Mauvaise nouvelle cependant, qui dit moins gourmand, dit moins rapide et moins puissant. Donc, va falloir changer ses habitudes et accepter que sa voiture ne puisse depasser les 50km/h

par consequent, rejouissons nous, 50km/h c'est l'avenement d'un air ou l'accident de voiture ne sera plus meurtrier

[Van Halen]

Citoyen (ne) Cisou, le moteur Wankel est un moteur à huile perdue, comme un deux temps. Il est donc particulièrement polluant comparé à un quatre temps classique. Il y en a cependant plein en service encore à l'heure actuelle: le Norton Wankel, décliné en mono ou bi rotor, équipe encore des motocyclettes, des avions cibles, des installations de radar mobiles ainsi que les motoplaneurs de la firme Schleicher. J'en oublie peut-être.

PS: c'es vous, sur la photo ?

[StarDreamer]

Cela fait un moment que j'entends parler de système de production d'energie électrique embarquée, dont les tuyères à gaz (interne).

Je pense qu'il y aurait un réel progrès à utiliser un générateur électrique dans les véhicules, ce qui permettrait de placer les moteurs directement dans les roues, rendant le véhicule 4x4 directement pour un poids et un contrôle cinématique réduits.

L'avantage d'une telle architecture serait de pouvoir dissocier la partie génératrice (moteur, batteries, pile à combustible, ...etc...) de la partie motrice (roues motorisées).
Ainsi, un seul développement pour la partie motrice, et les moteurs pourraient évoluer bien plus vite !

Evidemment, les constructeurs doivent avoir des protos dans leurs besaces, mais pourquoi tout changer alors que ce qu'on a déjà (même si cela parait obsolète) se vend toujours si bien ?

[Maulus]

faut voir si un moteur thermique classique consomme moins en générant de l'éléctricité dédié à des moteurs électriques.

mais sa m'étonnerait vu qu'un moteur thermique à deja un rendement horrible. à sa tu rajoute la perdition d'energie de l'alternateur et des moteurs électrique...

le principal problème c'est le stockage de l'électricité. le jour ou on trouve, bybye les moteurs thermique tout pouri.

j'ai entendu parler d'une technique avec des nanomatérieaux à ce sujet.
un certain dispositif pour stocker jusqu'a 600x plus d'électron dans le meme volume que les piles classique actuelle. j'ai lu sa dans science et vie.

http://sciences.uqam.ca/scexp/12fev07/v ... rech3.html

[ryfxor1]

@ Maulus.

Il faut savoir qu'un moteur thermique consomme beaucoup en phase d'accelération. Pour le voir c'est simple avec les ordinateurs de bord qui donnent la conso instantannée.
Exemple avec ma Xsara 2.0L (pas écolo j'en conviens) En régime stabilisé à 2000tr/min : 6L /100km
En accélération : 15L/ 100km

Si maintenant en plus tu utilises un petit moteur genre 750cm3 de 50ch pour recharger des batteries, et qu'il n'a pas à entrainer alternateur et tout la mécanique des transmission, forcement tu obtiendra un rendement optimal et une conso ridicule.
ensuite le rendement du moteur électrique est d'au moins 80%.

Résultat avec un moteur hybride série on peut viser facilement 3L/ 100km

La limitation est en effet du coté des batteries, mais avec le Li-ion on fait des choses très convenable aujourd'hui (voir la cleanova : www.cleanova.com )

[Bertie63]

@ Maulus.

Il faut savoir qu'un moteur thermique consomme beaucoup en phase d'accelération. ......

Si maintenant en plus tu utilises un petit moteur genre 750cm3 de 50ch pour recharger des batteries, et qu'il n'a pas à entrainer alternateur et tout la mécanique des transmission, forcement tu obtiendra un rendement optimal et une conso ridicule.
ensuite le rendement du moteur électrique est d'au moins 80%.

Résultat avec un moteur hybride série on peut viser facilement 3L/ 100km
.........

Bonjour Maulus, bonjour Ryfxor1

La réponse de Ryfxor1 est parfaitement justifiée (de mon point de vue, évidemment). Un exemple pratique en est donné par les locomotives de type "green goat" ou "green kid" développées par le canadien RailPower Technologies ( http://www.railpower.com/ ) dont je défends le principe dans mon (petit) rayon d'action.

Je ne comprends d'ailleurs pas pourquoi les fabricants d'automobiles travaillent sur l'hybridation parallèle, beaucoup moins efficace me semble-t-il que l'hybridation série. On n'a pourtant pas affaire à un concept réellement nouveau puisque les sous-marins ont abandonné l'hybridation parallèle pour la série au début des années 50 (pour la France).

[Krokoll]

Si les fabricants de voiture n'ont pas d'actions chez les grands groupes petroliers, alors les boulangers n'achetes pas de farine

[Maulus]

perso, je suis pas convaincu du réel progres qui est de mettre un groupe électrogène dans une voiture électrique...

les rendements globaux sont toujours aussi mauvais... voir pire puisqu'on utilise l'énergie petrolifère pour en créer une autre...

je serais curieux de comparer les rendements des deux systèmes sur les rapports de distance et de polution.
sans parler des nuisances des moteurs qui fonctionnent à l'arret du véhicule.

[Krokoll]

sans parler des nuisances des moteurs qui fonctionnent à l'arret du véhicule.

bah justement, y'en a pas puisque quand le moteur electrique s'arrete, contrairement au moteur a explosion, il ne consomme pas d'energie. Mais je sais ce que tu vas me dire, les batteries ont bien besoin d'etre rechargées a un moment donné. C'est vrai mais pense bien, que les batteries ont besoin d'etre rechargee que si elles se vident.

[cyrille]

le moteur wankel n'est pas necessairement un moteur a huile perdue en fait, le probleme du moteur wankel c est que justement, pour ne pas perdre l huile, la segmentation est assez compliquée (même si elle semble simple sur les dessins).

Les moteurs wankel actuels (mazda RX8) sont sans uile perdue


Pour ce qui est de perdre de la puissance en economisant du jus, c est faux, en fait on ameliore le rendement du moteur, on aumente ainsi la puissance et on diminue la conso.

Dans un moteur a essence en raison des proportion stoechiometrique necessaires a la combustion , on peut en premiere approche determiner en fonction de la cylindrée du moteur et de sa vitesse de rotation avoir la conso.

De plus on peut calculer la puissance au litre du moteur (ca indique le rendement)

Ainsi une buick de 5,7 litre fait du 18 ch/litres
Une porsche de 3,6 litre fait du 100 ch/litres sans probleme
De plus la porsche boit beaucoup moins que la buick


Bref, baisse de comso n est pas égal a baisse de puissance

En fait pour avoir un bon rendement, il faut des equipes d'ingenieur qui ont pas mal de savoir faire. C'est pour ca qu'ils arrivent a faire des moteurs puissants quiconsomment peu

Alors que des ingenieurs inexperimenté n ont pas de probleme a faire un moeur peu puissant qui boit beaucoup (c est le plus smple a faire)

[HUET]

Le principe de tels générateurs sans système mécanique bielle-manivelle est extrêmement séduisant.
D'autre part, la technologie des moteurs électriques linéaires (et des générateurs de courant alternatif basés sur les mêmes principes) ont récemment fait des progrès extraordinaires (des"actuators" assurant les déplacements de la tête de lecture de cet ordinateur à la propulsion de véhicules à sustentation magnétiques). Sans oublier les expériences abandonnées par PSA en 2002 - projet EVE - (en même temps que l'aterno-démareur"), reprises aujourd'hui par BMW, consistant à assurer la commande des soupapes par des dispositifs électromagnériques.

Et, tout aussi extraordinaire, est la maîtrise désormais assurée de la transformation des courants électriques, en fréquence et bien entendu en intensité/tension, avec le développement des onduleurs dont les progrès ont été fulgurants.
Avec, à notre disposition, les moyens informatiques permettant de piloter et réguler des systèmes complexes.
Si l'industrie a profité de ces avancées, les réalisations dans le domaine des moteurs à source thermique paraissent particulièrement en retrait.
Ceci posé, il faut s'interroger sur les problèmes propres aux machines à pistons libres.
Les expériences et réalisations pratiques, commencées dans les années 1920 (Pescara, Junkers), malgré quelques réussites, n'ont pas connu les développements espérés, avant d'être purement et simplement abandonnées.
Quels ont donc été les freins à l'émergence de techniques qui paraissaient pourtant prometteuses ?
Il y a sans doute une raison tenant à l'incroyable conformisme des motoristes, qui par petites touches, ont permis de maîtriser, de perfectionner les moteurs à piston-villebrequin.
Les résultats d'une approche aussi traditionnelle ne peuvent être niés. Ils sont même assez extraordinaires en matière de puissance massique (sur les diesels à turbo-compresseur notamment), avec, il faut bien le reconnaître une fiabilité sur laquelle personne n'aurait parié il y a seulement trente ans.
Et ce bilan est sans doute la meilleure justification du maintien de la bielle-manivelle.
Il n'en reste pas moins que le développement de la motorisation hybride (non comme une technique d'appoint de réalisations telles celles de Toyata ou Honda, mais comme le principe même d'une architecture moteur-transmission utilisant les deux modes), met en évidence la complexité des systèmes existants.
L'autre raison à l'échec des pistons libres tient aux lois de la physique.
Les réalisations du passé substituaient à "l'équipage mobile" un simple système à "rebond pneumatique" dont la fréquence des cycles était dictée, en première approximation par la fréquence propre des pistons, elle-même dépendant de leur masse.
Les premiers moteurs (ou moteurs-compresseurs) comportaient deux pistons moteurs opposés se déplaçant dans un même cylindre, fonctionnant en cycle à deux temps, presqu'exclusivement en mode diesel, de manière très analogue aux moteurs Junkers à doubles villebrequins ou à balancier de renvoi comme les fameux CLM (compagnie Lilloise de Moteurs devenue Indénor) ou encore les moteurs MAP à deux basculeurs de renvoi (des pistons vers des bielles et un villebrequin unique situé sous le cylindre horizontal).
Vues les masses en jeu la fréquence ne pouvait guère dépasser 500 pulsations/minute.
Y eut-il des tentatives de réduction des masses en adoptant des modules de plus faible dimensions?
En système à deux pistons opposés, je n'en connais pas.
La recherche - y compris chez Pescara consista à adopter un piston unique avec une chambre de compression sur chaque face, abandonnant ainsi le système "Junkers" remarquable par son équilbre des masses et la compensation, propre à ce système, des actions et réactions entre parties fixes et mobiles, à la simplicité et à l'efficacité des flux des gaz "uni-directionnelle" dite à équi-courants.
On perdait aussi l'assymétrie entre la vitesse (élevée) de détente et celle plus lente de la compression, chaque demi-cycle étant devenu symétrique.
Du moins la fréquence n'était plus liée au "rebond" et à la "liberté" des pistons.
Les réalisations en cours, à simple piston, ont cherché à réaliser l'équilibre des masses en mutipliant les cylindres et en créant un système de synchronisation non mécanique.

La question que l'on peut aujourd'hui se poser est celle de la faisabilité d'un moteur alternatif à deux pistons opposés dont des bobines d'induction joueraient le rôle d'un "villebrequin virtuel". En transformant l'énergie mécanique au moment de la détente en courant électrique, puis en absorbant de l'energie électrique pour produire la compression.
Le volant moteur étant remplacer par des "capacités", batteries, condensateurs, selfs....moteur électrique disposant d'un volant d'inertie.
Ou bien, plus élégamment, grâce à la juxtaposition de plusieurs modules.
Au delà de deux, on peut imaginer que le nombre de modules en service pourrait varier.
C'est à dire qu'en dehors de la capacité de chaque module de fonctionner en course et compression variables, on pourrait encore améliorer les possibilités d'économie en ayant à chaque instant "le moteur convenant au besoin".
L'effet du "villebrequin virtuel" pourrait libérer ce moteur du défaut des pistons à rebond pneumatique qui imposaient leur fréquence de pulsation comme on l'a vu ci-dessus.
Ce type de moteur fonctionnant en deux temps nécessiterait de l'air comprimé que pourraient fournir, comme autrefois, les pistons moteurs eux-mêmes.
La disponibilité d'une "centrale électrique" à bord, fournissant toute une gamme de courants serait d'un intérêt évident.
L'architecture des véhicules, libérée des contraintes dues à la tranmission mécanique, pourrait innover. Chaque roue pouvant disposer d'un moteur-générateur, le 4X4 ne serait plus un engin apparenté aux véhicules miltaires, etc...

Il reste tout de même à regarder de près le progrès des batteries qui devraient assurer une autonomie supérieure aux 5km de véhicules abusivement nommés hybrides, ou 80-100km des véhicules électriques actuels. Des réalisations en cours laissent espérer les 250-300 km, pour une masse acceptable.