Courbe de couple sur les moteurs à essence turbo modernes

Comment les moteurs à essence turbo modernes peuvent-ils avoir des plateaux à couple constant sur une large plage de régime. La relation mathématique entre couple et puissance est-elle toujours valable ici? Cela semble totalement différent d'un moteur à aspiration normale où le couple et la puissance augmentent progressivement.

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Le couple moteur produit est fonction de la quantité d'air ingéré et du rapport air / carburant brûlé dans le (s) cylindre (s), combiné à des variables `` statiques '' comme le taux de compression, l'alésage / la course, la conception du vilebrequin, la longueur d'admission, le profil de came , dimensionnement d'admission et d'échappement, etc.

Avec tous les autres paramètres désormais statiques (non variables) une fois le moteur construit et assemblé, et avec l'ECU contrôlant la quantité de carburant ajoutée au mélange (rapport air / carburant), dans les moteurs à essence, le couple produit dans ce moteur est maintenant presque entièrement fonction du débit d'air. Plus d'air dans les cylindres = plus de couple, moins d'air dans les cylindres = moins de couple (en parlant ici de masse, pas de volume).

Aspiration naturelle (non variable)

Pour cette raison, dans un moteur à combustion interne à aspiration non variable à came non variable à aspiration naturelle, il y aura un (et un seul) tr / min auquel le débit culminera, en fonction du profil de came et de la longueur d'admission (une bosse dans le graphique). Vous pouvez régler où ce pic se produit avec différentes cames et têtes et tailles de soupapes, mais il n'y en a qu'une. (Remarque: cela exclut la longueur d'admission variable et les systèmes de came variables, voir ci-dessous)

Aspiration naturelle (came et / ou apport variable)

Avec des profils de came variables, il peut y avoir deux pics ou plus (ou même une configuration variable en continu en théorie) où chaque profil de came ou longueur d'admission distinct connaît un débit de pointe (la plus grande charge de masse dans les cylindres). Cela peut faire varier la levée, la durée ou les deux soupapes. Des exemples de cela sont le VTEC de Honda , le VVT-i de Toyota , généralement connu sous le nom de distribution à distribution variable .

La longueur d'admission peut également varier en plus ou à la place du profil de came, pour d'autres maxima locaux (bien que généralement plus petits) le long du graphique (sous-pics). Des exemples sont VRIS de Mazda , collecteur d'admission variable de VW sur le VR6 , YCC-I Yamaha

Induction forcée (réglementée)

Maintenant, considérons l'induction forcée. Avec un compresseur capable (compresseur ou turbocompresseur), il sera capable d'une charge de masse variable à travers la plage de régime. Pour un certain nombre de raisons, les soupapes de dérivation / purge, les vannes, les embrayages et les dispositifs similaires limitent la quantité à une valeur connue, généralement basée sur la pression (disons, 21 psi). À cette pression, si nous pouvons supposer une température constante (ce que nous ne pouvons pas en pratique), cela produirait une masse d'air théoriquement constante entrant dans les cylindres sous une poussée suffisante. Avec une masse d'air définie et un calculateur injectant une quantité correspondante de carburant, le moteur produira une quantité constante de couple .

Chaque événement de détonation subira la pression d'expansion de cette quantité définie de masse d'air et de carburant, et votre ligne de couple devient plate lorsque 21 psi d'air sont forcés à travers l'admission sous pression de manière constante (contrairement à l'aspiration variable de l'aspiration naturelle). Cela ne sera pas `` plat '' lorsque le compresseur n'est pas en mesure de produire plus de pression que la quantité régulée, ce qui se produira à la fois lorsque le compresseur ne tourne pas assez rapidement (trop bas de régime) et lorsque la quantité d'air circule dans le moteur. à un régime est supérieur à ce que le compresseur peut fournir (trop de régime).

Induction forcée (non réglementée)

Maintenant, en théorie, si les composants de votre moteur étaient surdimensionnés pour supporter beaucoup plus de couple qu'ils n'en auraient besoin autrement, vous pourriez supprimer le système de soupape de décharge / embrayage et déréglementer la pression de pointe, permettant essentiellement aux caractéristiques de débit du compresseur de définir le pic qu'il pourrait produire, jusqu'à ce que le compresseur soit si en dehors de son efficacité qu'il chauffe la charge d'air (et donc la dilate) à tel point qu'il provoque une prédétonation, une défaillance des composants ou réduit la masse d'air efficace même avec une pression plus élevée ou une combinaison de ceux-ci.

Induction forcée - Théorie vs pratique

Notez également qu'il existe une grande différence entre un graphique dyno «théorique», avec des lignes parfaitement plates / lisses, et un «véritable» graphique dyno comme dans la pratique. Même avec un système d'induction forcée parfaitement régulé à une pression définie (21 psi dans l'exemple ci-dessus, 7,5 psi dans le graphique ci-dessous), il y aura de légères variations en raison des caractéristiques de température et de débit du système d'admission et de came à divers régimes, ce qui peut conduire à des pentes et de petits pics / vallées dans la région «plate».

Pourquoi Flat Torque?

Il serait possible, en théorie, d'introduire des restrictions de variables artificielles dans un moteur à aspiration naturelle pour produire les mêmes résultats, mais ce serait juste du gaspillage. Alternativement, si vous pouviez concevoir un système de came et d'admission à variation continue parfait, ce système pourrait peut-être (en théorie) atteindre une masse d'air constante et donc une courbe plate.

La raison pour laquelle la régulation de la pression est effectuée par induction forcée est généralement liée aux contraintes de conception, telles que le prix de la construction excessive des composants pour gérer la courte pointe de couple, y compris éventuellement tout, du dimensionnement de l'injecteur de carburant à la métallurgie des pistons et des tiges, et le coup correspondant qui sera pris en fiabilité pour de très petits gains.

chevaux = (couple * tr / min) / 5252 toujours.

En règle générale, les moteurs doivent aspirer leur air et leur carburant pour ne pouvoir aspirer qu'une quantité optimale dans une certaine plage. Avec un turbo, vous forcez l'air à entrer, de sorte que le moteur peut produire plus de couple sur une plage plus large. S'il y a un couple maximal que le fabricant veut régler (pour la limite de couple sur la transmission / transmission), ils peuvent définir une limite de suralimentation pour qu'il y ait une ligne de couple plate. Shelby a fait cela avec le GLHS, ils ont fait un couple maximum sur une plage de 2000 tr / min.

Ce n'est pas un graphique réaliste à couple plat. Cela devrait ressembler davantage à ce qui suit dans le monde réel:

Bien que vous constatiez que le couple en chevaux-vapeur est vrai si vous appliquez le calcul à tout moment sur la bande de régime.