Le DIESOTTO, un avenir pour la motorisation aéro ?

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cp1315
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Le DIESOTTO, un avenir pour la motorisation aéro ?

Message par cp1315 »

Salut

Vous avez entendu parler du DIESOTTO ?

Ce petit moteur essence de faible cylindrée (1.8l) dévellopant 238 CV et possédant l'auto-combustion.
Source : http://www.moteurnature.com

Depuis plus de 20 ans que le débat essence/diesel ennuie la vie de l'automobiliste, voici enfin une solution : un moteur qui n'est ni l'un ni l'autre, puisqu'il est les deux à la fois. Tous les constructeurs travaillent là-dessus. Volkswagen, Renault, Honda, mais c'est Mercedes qui présente son projet le premier, il l'a nommé DiesOtto. Ce qui tient pour la réunion des noms de Rudolf Diesel, l'inventeur du moteur qui porte son nom, et de Nikolaus Otto, l'inventeur constructeur du premier moteur à 4 temps à allumage commandé. 2 allemands du XIX° siècle, mais nous n'oublierons pas de préciser que le cycle d'Otto avait été préalablement conceptualisé par le français Beau de Rochas.

Le DiesOtto a été développé dans l'un des laboratoires de Daimler (ci-contre), c'est un assez gros moteur. De petite cylindrée, mais gros pour sa cylindrée. On penserait alors plutôt au bloc d'un diesel, mais la présence de bougies d'allumage déconcerte. Elles ne servent qu'en cas de besoin ! Pour expliquer simplement, écrivons qu'en usage courant, ce moteur fonctionne comme un diesel. L'allumage commandé ne sert que pour les démarrages à froid, et pour les régimes élevés, genre au-delà de 3500/4000 tr/mn*. Il faut imaginer de conduire un diesel, avec la frugalité d'un diesel, mais si on enfonce l'accélérateur, ce diesel se transforme en essence, parce que d'un coup les bougies se mettent à faire des étincelles, et le régime moteur peut atteindre les 6000 tr/mn* !

Pour être précis cependant, ce moteur DiesOtto ne fonctionne pas exactement comme un diesel, où l'allumage s'effectue par la compression du mélange air-carburant. Il s'agit ici d'auto-allumage contrôlé (CAI en anglais). C'est différent, mais Mercedes indique que c'est similaire, et choisit alors de ne pas faire la différence. Nous suivrons les ingénieurs Mercedes dans ce choix, en remarquant tout de même que la combustion CAI est très propre. Peu de NOx, très peu d'hydrocarbures non brulés ni de particules, le système de dépollution à l'échappement ne coûtera pas trop cher. Ceci compensant cela, car le DiesOtto a besoin d'une gestion électronique très sophistiquée. Une distribution intégralement variable est aussi nécessaire, et pour obtenir le meilleur rendement Mercedes a employé une injection directe et une suralimentation par turbocompresseur.

Il faudra pas mal d'années avant que toute cette technologie devienne abordable, et pour l'heure Mercedes envicage le DiesOtto pour un véhicule du gabarit d'une classe S. Mais un avantage de toute cette technologie est qu'elle n'a pas besoin de beaucoup de cylindrée pour fournir une grande puissance. Le DiesOtto qui sera présenté au salon de Francfort sera un 1800, 4 cylindres. Soit un petit moteur, mais qui donne 238 ch (175 kW) et 400 Nm de couple. Incroyable ! Et encore plus fort, Mercedes a calculé qu'avec un système Stop & Start qui coupe le moteur à l'arrêt, la consommation d'une classe S avec ce DiesOtto ne serait que de 6 l/100 km. Alors là, nous apprécions, parce qu'avec les 90 litres du réservoir d'une classe S, on pourrait faire Paris-Rome sans ravitailler ! Ce serait la voiture idéale pour les vacances...
Un avion Piel, sinon rien ....
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Philippe Dejean
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bonjour,

Message par Philippe Dejean »

Ce "nouveau" moteur est un des derniers rejetons d'une longue lignée qui essaie de combiner les avantages des diesels et des moteurs à allumage assistés (à essence ou à gaz) en évitant leurs avantages.

côté diesel : fort taux de compression, faible consommation spécifique, mais taux élevé d'oxyde d'azote du principalement à l'excès d'air, masse élevée et vitesse de rotation limitée par l'autoallumage.

côté allumage assisté : vitesse de rotation élevée, faible masse, conditions stoechiométriques qui induisent un faible taux de NOx (avec pot catalytique), mais risque d'autoallumage intempestif qui oblige à limiter le taux de compression et donc le rendement.

La solution la plus évidente est de profiter des vitesses de rotation élevées des moteurs à allumage assisté, tout en augmentant le taux de compression pour augmenter le rendement par un fort taux de compression. Pour éviter l'autoallumage du mélange air/essence, on n'injecte l'essence qu'au dernier moment, comme dans un diesel. C'est le GDI et autres variantes qu'on trouve sur certaines voitures dites à injection directe de l'essence.

Pour aller plus loin, il faut travailler en conditions stoechiométriques à forte charge et avec excès d'air au faibles charges (comme un diesel) pour ne pas effondrer le taux de compression.

En gros, on a un diesel classique turbocompressé, mais avec un taux de compression volumétrique assez faible (10 ou 15). A faible charge, l'allumage assisté est indispensable car la température liée à la compression ne permet pas l'auto allumage à coup sûr. En montant en régime, le turbocompresseur remonte la compression globale à un niveau comparable à celui des autres diesels.
Le fait de baisser la compression volumétrique et d'assister l'allumage permet de limiter le pic de pression à l'autoallumage du carburant diesel. Et donc le poids du moteur.
Par contre le maintien d'un taux de compression global élevé induit un bon rendement.

La gestion de la richesse du mélange à forte charge se fait souvent par strates : Un peu de carburant "léger" (essence, gaz ou même gaz pauvre) est mélangé à l'air d'admission. On garde cependant le mélange suffisamment pauvre pour que l'auto-allumage soit impossible (bien sûr, la limite varie avec la pression, la température, et la viresse de rotation d'où une gestion électronique précise!!!)
Ensuite un produit plus lourd (kéro) ou de l'essence est injecté comme dans un diesel, mais l'allumage reste assisté permet d'éviter le retard naturel de l'autoallumage (et donc le pic de pression qui est très supérieur à la pression effective)
Suivant les besoins de puissance on complète l'injection par l'injecteur principal, mais aussi par plusieurs injecteurs secondaires.

Avec certains moteurs, on peut être amené à limiter le taux de compression volumétrique à 7 ou 8. Le turbocompresseur se chargeant du reste. Dans ce cas, il est intéressant d'utriliser un turbocompresseur lié au vilebrequin par des engrenages, car il y a plus d'énergie à récupérer dans la détente des gaz chauds que ce qu'il faut pour comprimer l'air d'admission. L'énergie excédentaire se retrouve donc sur l'arbre...

A ma connaissance, le moteur aéronautique le plus avancé dans ce domaine a été fabriqué vers 1945-1950 par Napier : Le Nomad était un moteur 2 temps diesel avec un taux de compression volumétrique de 7 et un turbo digne d'une turbine d'hélico. Il faisait plus de 3000 CV pour guère plus de 1000 kg et avait une conso spécifique de bon diesel...

Qu'avec les progrès récents sur les petits turbos et surtout par l'électronique, il n'est pas étonnant que ces idées ressortent...
Mais je crois qu'on va devoir attendre un peu avant de voir ces techniques transposées de manière économique à nos petits avions

Une piste possible pour les avions légers serait de développer l'injection directe (essence) sur base Wankel (taux de compression volumétrique 7) avec un bon turbo lié à l'arbre mécaniquement ou électriquement... Mais les températures et pressions risquent d'être incompatibles avec la segmentation particulière des Wankels!

De toute manière, l'utilisation des moteurs sur les avions (longues périodes de croisière à 75% de la puissance maximale) rend moins intéressantes ces méthodes que sur une voiture où la charge moyenne est plus faible. En effet, le moteur à essence à un mauvais rendement à faible charge (étranglement du moteur à l'admission), mais nettement meilleur papillon des gaz plein ouvert (croisière en altitude).
Le diesel, hormis son problème de poids, ferait certainement jeu égal avec le "Diesoto" sans tomber dans le travers de "l'usine à gaz"

Mais quitte à développer une nouvelle motorisation, la meilleure piste semble être la turbine à cycle régénératif que suit Damien...

Bons vols !
Les fourmis sont des guêpes comme les autres !
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