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À quelle vitesse (pas zéro) un moteur de voiture peut-il fonctionner sans endommager le moteur et économiser du carburant
Question
Les voitures neuves ont stop -start system (même si cela est disponible depuis longtemps) . Ma question est la suivante : pourquoi les constructeurs automobiles mettent-ils l'accent sur l'arrêt du moteur à un feu de circulation, plutôt que de faire tourner le moteur à un régime proche de zéro (mais certainement pas à zéro) sur vitesse de ralenti en utilisant l'ECU de la voiture ?
Mon idée est que le moteur de la voiture continue de tourner, et lorsque le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, le moteur revient à un régime de ralenti très bas. Dans le scénario actuel du constructeur, lorsque le moteur s'arrête, la puissance de la batterie est utilisée et peut exercer une pression/un stress sur la batterie.
Je vois que les voitures ont un compteur de tours/minute qui affiche des rotations par minute en milliers. Le moteur ne peut-il pas fonctionner à 100 tr/min, en consommant beaucoup moins d'essence/essence ?
D'autres ont des préoccupations. Et pourquoi les entreprises ne fabriquent-elles pas des voitures qui ont un moteur qui peut s'arrêter juste avant d'allumer un cylindre ?
Réponse acceptée
Le problème d'huile
Vous pouvez faire tourner le moteur à n'importe quelle vitesse tant que vous maintenez la pression d'huile élevée.
En raison de l'impossibilité d'obtenir un roulement à rouleaux sur un vilebrequin, les roulements de moteur sont des "paliers lisses" avec de l'acier poli flottant au-dessus du régule (un métal mou). La pression d'huile fait "flotter" les roulements, de sorte que les forces dynamiques des pistons projetés d'avant en arrière sont transférées par l'huile, et non par le contact acier dur sur régule. Le babbitt n'est là que pour les démarrages à froid et très occasionnels les creux involontaires. Des creux fréquents détruiront les roulements (cela ressemble un peu à du diesel).
Vous devez donc maintenir une pression d'huile suffisamment élevée pour faire flotter les roulements.
Le ralenti super lent ne fonctionne pas sur les moteurs courants du commerce car ils ont une simple cylindrée positive pompe à huile, dont le débit est grossièrement proportionnel au régime. Cela signifie que plus le régime est bas, moins la pression d'huile disponible pour "flotter" les roulements est faible. À très basse vitesse, il n'y a pas assez de débit pour maintenir la pression d'huile, et vous pouvez atteindre le niveau le plus bas des roulements, en particulier à plein régime.
Donc, pour tourner au ralenti à 100 tr/min, il faut résoudre le problème d'huile. Les grands moteurs de musée ont une pompe à huile auxiliaire électrique, spécifiquement pour préremplir les conduites de pression d'huile (qui ont fui et sont maintenant vides) afin que vous obteniez la pression immédiatement au démarrage du moteur. Mais cela ne suffit pas pour pressuriser - pour cela, vous avez besoin d'une pompe beaucoup plus grosse. Mais il n'a besoin de fonctionner qu'au ralenti.
Cette pompe va être un problème. À une vitesse trop basse, cela devient une perte nette d'énergie, car vous dépensez plus d'énergie à faire fonctionner la pompe que le moteur ne vous en donne. Ce qui va à l'encontre du but de faire tourner le moteur.
Le problème des impulsions de puissance
Disons que vous résolvez le problème de l'huile. L'expérience montre que le régime du moteur doit être compris entre 500 et 900 tr/min pour que les impulsions de puissance soient suffisamment moyennes pour ne pas ennuyer les clients. Vous ne voulez pas non plus toucher une fréquence de résonance du moteur, des supports, de la suspension ou de la structure de la route (ou des capteurs d'airbag, ha!)
D'autres en parlent longuement. Je vais l'agiter. Parce que je suppose que votre moteur sera directement boulonné à un gros moteur/générateur électrique, et vous pourrez utiliser le contrôle vectoriel de flux pour amortir activement ces impulsions de puissance : générer pendant les impulsions de puissance et la conduite automobile le reste du temps, de sorte que le régime moteur reste constant. Vous devrez le faire ou cela ne fonctionnera pas.
Réponse populaire
Vous avez raison de penser à utiliser moins d'essence et c'est exactement le but de la fonction start/stop. L'objectif principal de le faire (au moins ici aux États-Unis) est de zéro consommation de carburant / zéro émission lorsque le moteur est arrêté. Cela permet d'obtenir de meilleurs chiffres de consommation globale de carburant pour répondre à ce que l'EPA a mandaté pour que les entreprises restent en conformité avec les réglementations. Compte tenu de ce que le gouvernement exige, zéro RPM produira toujours zéro émission et consommera moins de carburant que 100 RPM ... tout s'additionne.
WRT le démarrage/arrêt provoquant l'usure du démarreur/de la batterie qui autrement ne serait pas là, vous avez raison de le penser. Le fabricant peut faire deux choses pour aider à atténuer ce à quoi je peux penser (qu'ils les fassent, c'est une autre histoire) :
- Ils peuvent concevoir un système de démarrage/batterie plus robuste dans le véhicule.
- Ils peuvent (et le font) concevoir le moteur pour qu'il s'arrête juste avant d'allumer un cylindre. Lorsque le moteur redémarre, il actionne ce cylindre pour aider le démarreur à démarrer le moteur, aidant ainsi à éliminer l'usure du système de démarrage.
Solar Mike est correct à propos des moteurs V8 par rapport aux moteurs 3 cylindres et des vitesses relatives pour lui permettre de fonctionner. Cela dépend moins de la taille (cylindrée ou nombre de cylindres) du moteur, mais plus de la physique. Un moteur doit avoir une masse rotative suffisante pour continuer le mouvement (l'ancienne masse en mouvement a tendance à rester en mouvement en quelque sorte). Plus la masse rotative est grande, plus il est facile de faire avancer les choses. Si la masse n'est pas présente, elle doit tourner plus vite pour rester en mouvement. Secondaire à cela, il y a le nombre de cylindres et le nombre de cylindres allumés par tour de manivelle. Un V8 déclenche quatre cylindres à chaque tour (tous les 90 ° de rotation de la manivelle), tandis qu'un 3 cylindres ne déclenche qu'un cylindre tous les 240 ° de rotation de la manivelle (étant donné que les deux sont des moteurs à 4 temps). La raison pour laquelle je le souligne est que les moteurs plus gros, tels que ceux qui sont utilisés dans les grands cargos, tournent à pleine vitesse à ~ 120 tr/min. Idle serait quelque chose de beaucoup plus bas. Le fait est que la masse en rotation du moteur lui permet de fonctionner beaucoup plus bas en régime. Cependant, vous ne pouvez pas installer un moteur Wartsila dans une voiture.
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Le moteur a besoin d'un minimum de tr/min pour tourner au ralenti en douceur - un v8 peut tourner au ralenti entre 500 et 600 tr/min mais un 3 cylindres de 1 litre a besoin d'environ 700 à 900 tr/min...
Ce ne sont pas les entreprises qui ont vraiment décidé pour faire le démarrage/l'arrêt, si vous faites des recherches, les divers gouvernements ont mis en place une législation au fil des ans qui oblige les conducteurs à éteindre le moteur lorsqu'ils attendent aux feux pour réduire le smog et les fumées. Les entreprises ont conçu les systèmes start/stop car certains chauffeurs ne s'en sont jamais souciés... il doit parfois être trop difficile de tourner la clé...
D'un point de vue physique, abaisser le régime signifie que vous devez stocker l'énergie nécessaire pour maintenir le moteur en marche (et surmonter les frictions) avec une vitesse angulaire plus petite. Et l'énergie cinétique est proportionnelle à la vitesse au carré.
Si vous voulez passer de 600 RPM à 100 RPM, vous devrez (entre autre) faire le volant d'inertie 36 fois plus lourd. Bien sûr, c'est une légère exagération car les frottements diminuent également avec la vitesse, mais le travail utile qu'un volant moteur doit faire (compression, actionnement des soupapes, etc.) ne change pas grand-chose.
Par le De cette façon, s'arrêter juste avant d'allumer un cylindre aide à redémarrer le moteur, mais allumer un seul cylindre n'est pas suffisant pour faire passer le moteur de 0 à 600 tr/min. Une telle astuce facilite le travail du démarreur, mais vous avez toujours besoin d'un démarreur.
Quelques réflexions concernant le Stop/Start : il n'économise pas de carburant à chaque arrêt, mais il permet d'économiser du carburant sur moyenne. Les feux de circulation typiques fonctionnent par cycles de 30 à 60 secondes, donc en moyenne vous vous arrêtez pendant la moitié de ce temps, 15 à 30 secondes. Il y a des cas où cela n'a pas de sens d'arrêter le moteur, comme un embouteillage lent, ou lorsque vous avez besoin de courant alternatif et que le compresseur de courant alternatif est entraîné uniquement par le moteur. C'est pourquoi vous avez ce bouton pour désactiver Stop/Start.
Les constructeurs automobiles se concentrent sur l'arrêt/démarrage du moteur simplement parce que
- Il y a un régime minimum auquel le moteur peut tourner. Vous pouvez en quelque sorte l'étendre en utilisant un double calage variable des soupapes d'admission et d'échappement, mais il y a des limites à cela.
- Si le moteur tourne, il consomme toujours une certaine quantité de carburant.
De plus, certaines entreprises vont un peu plus loin que le stop/start. Ils arrêtent le moteur en roue libre, dans un hybride léger, utilisant généralement un système de 48 volts.
Certaines entreprises vont encore plus loin que les hybrides légers et proposent un hybride complet qui peut couper le moteur à des vitesses importantes (jusqu'à 80 km/h environ), lorsque la demande de charge est faible, fournissant la demande entièrement à partir de la batterie.
Les meilleurs hybrides ont une pompe à liquide de refroidissement électrique séparée pour fournir de la chaleur à l'habitacle lorsque le moteur est éteint , et un compresseur de climatisation électrique pour refroidir l'habitacle lorsque le moteur est éteint.
Je dirais que l'avenir est clairement celui des hybrides et des voitures électriques. Votre idée de bas régime n'a pas sa place dans cet avenir. De plus, à des régimes très bas, la pompe à huile peut ne pas être assez bonne car elle est conçue pour fonctionner à des régimes de ralenti normaux.
J'ai le même sentiment que @dmitry-grigoryev a dit,
il n'économise pas de carburant à chaque arrêt, mais il économise du carburant en moyenne. Les feux de circulation typiques fonctionnent par cycles de 30 à 60 secondes, donc en moyenne vous vous arrêtez pendant la moitié de ce temps, 15 à 30 secondes. Il y a des cas où cela n'a pas de sens d'arrêter le moteur, comme un embouteillage lent, ou lorsque vous avez besoin de courant alternatif et que le compresseur de courant alternatif est entraîné uniquement par le moteur. C'est pourquoi vous avez ce bouton pour désactiver Stop/Start.
C'est pourquoi j'accède si au feu de circulation à venir si la voiture s'arrêtera pendant longtemps ou pendant moins de 10 secondes, si elle est inférieure à 10 secondes, je désactive le Stop/Start. Si plus de 10 secondes, je laisse le moteur de la voiture s'arrêter. Le bouton que le constructeur automobile met est sur le côté, si le bouton Stop/Start est sur le volant, ce sera mieux.
Mais la question a raison de sensibiliser aux moyens alternatifs d'économiser. carburant sans endommager la batterie de la voiture ou le moteur global avec des arrêts/démarrages complets fréquents.
Peu de points qui méritent d'être étudiés (je comprends que l'avenir peut être hybride/électrique), mais
- Concevez le moteur pour qu'il s'arrête juste avant d'allumer un cylindre. Lorsque le moteur redémarre, l'ECU actionne ce piston pour aider le démarreur à faire démarrer le moteur démarré, aidant ainsi à éliminer l'usure du système de démarrage.
- Faire du Arrêt des cylindres
- maintenir la pression d'huile suffisamment élevée pour faire flotter les roulements à l'aide du calage variable des soupapes d'admission et d'échappement ou de la pompe à huile à entraînement électrique
- Quand une voiture s'arrête au feu de circulation, comme Un moteur froid doit tourner au ralenti à un régime plus élevé parce que l'huile est plus visqueuse, donc au début le moteur sera chaud, donc réduisez le RPM de 10 à 15 % supplémentaires, puis après 30 secondes, augmentez le RPM (car le moteur pourrait être devenu plus froid)
Le 328i x-drive 2014 de mon fils s'arrête tout seul et redémarre dès que le frein est levé. Mon x-drive 328D (turbodiesel) 2016 fait la même chose. Les deux sont 2L avec turbo. Je passe un feu particulier qui est rouge pendant 90 secondes dans ma direction, j'apprécie de ne pas voir ma consommation de carburant baisser pendant 90 secondes, et parfois un 2ème cycle, en étant assis là à attendre de traverser. Pendant la partie froide de l'hiver et lorsque la climatisation fonctionne en été, elle semble redémarrer après seulement 60 secondes.
Je préférerais de loin que le moteur s'arrête plutôt que d'essayer de traîner quelque chose RPM très lent. J'ai un petit avion avec un moteur de 360 pouces cubes (je pense que cela correspond à environ 5,9 L), et il tournera au ralenti à environ 500 tr/min après l'atterrissage avec la manette des gaz tirée et roulant lentement, mais on se demande s'il va s'arrêter. Je pense qu'avoir cette grosse hélice de 86" à l'avant pourrait aider à arranger les choses. Cela sonne beaucoup mieux à 700-800 tr/min.