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 Hybride, retour vers le futur

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FunnyGames
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Membre le 29/11/2011

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MessageSujet: Hybride, retour vers le futur   Mar 3 Avr - 16:23

Trouvé sur le net, un article particulièrement intéressant.

Au delà du fait que la solution hybride était bien réelle chez Fiat en 1980, on retrouve dans l'article, globalement toutes les évolutions qui étaient à l'étude dont nous disposons aujourd'hui.

Comme quoi ce ne sont pas les idées qui font défaut ...




Dans l'Auto-Journal du 1er mai 1980...


... au sommaire, entre autres essais de nouveautés, une rubrique énigmatique, qui aujourd'hui comme hier, a fait, fait et fera encore longtemps fantasmer les lecteurs : "les voitures de demain".

A vrai dire, seule la façon de rêver a changé : de l'automobile nucléaire des années Cinquante, à l'auto qui vole au début des années Soixante, puis au moteur à air, et électrique, au gré de nos envies de vitesse dépassées par un besoin de bonne conscience écologique, l'automobile de demain a pris 1001 visages. Mais cette fois-là, ce n'était rétrospectivement, pas comme d'habitude.

En 1980, chez Fiat, la plus grande agitation secoue les cerveaux des bureaux d'études, et pas peu fier du tourbillon révolutionnaire que celle-ci a engendré, le Directeur des Recherches Avancées de la firme Turinoise, Ugo-Lucio Businaro, ouvre ses portes à l'Auto-Journal, représenté par André Costa.

Sous des dehors de Fiat 131, voiture classique s'il en est, le journaliste s'apprête au fil de la discussion puis d'un galop d'essai, à découvrir la voiture non pas de 1990, mais celle de 2010, avec trente années d'avance !



LES FIAT DE 1990 ? NON... MAIS L'AUTOMOBILE DE 2010...




UNE CONVERSATION AVEC LE DIRECTEUR DE LA RECHERCHE AVANCEE


André COSTA : Si je vous demande de me donner votre avis sur ce que sera la voiture de tourisme de quinze ans, que pensez-vous de ce délai ? Est-il trop bref ou trop long ?

Ugo Lucio BUSINARO : En tout premier lieu, il convient de savoir si l'on veut se livrer à un exercice de style, c'est-à-dire à de la prospection intellectuelle, ou si l'on veut penser en tant qu'industriel, avec des soucis intéressant en premier lieu les temps de planification.
Si l'on contente de l'excercice de syle, on peut bien entendu spéculer de manière passionnante.
Si l'on veut rester les pieds sur terre, il convient au contraire de se rendre compte de l'évolution actuelle de la manière de penser.

En 1970, les responsables d'une direction de recherches pouvaient penser cinq ans à l'avance. Maintenant, il faut se projeter vers des échéances beaucoup plus lointaines.
A mesure que les progrès introduits en série dans les voitures font intervenir des techniques de plus en plus complexes, leur prévision et leur mise en oeuvre demandent beaucoup de temps.
De plus et dans l'absolu, il est très difficile de prévoir aussi longtemps à l'avance, et il est également difficile de prévoir dans quel domaine il faut prévoir.
Les limites d'investigation résident non seulement dans les ressources mais aussi dans le porte-feuille des idées, tout au moins si l'on souhaite de sortir du domaine des rêveries fumeuses.

Dans le passé, les chercheurs de l'automobile avaient tendance à feuilleter le catalogue des progrès techniques généraux, de manière à choisir ce qui pouvait les intéresser sous l'angle de l'exploitation spécialisée.
Ou alors, si un service de recherches avait du temps et de l'argent, il se livrait à de l'exploration pure et exploitait ensuite ce que la chance et son intelligence lui avaient permis de découvrir.
L'époque a bien changé.
Pour vous donner un exemple, nous savons qu'il faut réduire la consommation. Il n'est donc pas question d'attendre que des chercheurs découvrent les techniques qui permettraient ensuite au spécialiste de les adapter à la voiture.
Il y a nécessité absolue d'innover et il nous faut découvrir rapidement les moyens, sans attendre que quelqu'un d'autre nous vienne en aide.


A.C. : Vous venez de parler de consommation. Est-ce là votre souci primordial ?

U.L.B. : Le problème majeur est plus vaste. Il faut économiser de l'énergie !

Cette économie peut et doit être réalisée à tous les stades, aussi bien au moment de la fabrication de la voiture que lors de son utilisation.
En premier lieu, il faut définir les alternatives, c'est-à-dire ouvrir l'éventail des choix, de manière à étudier simultanément des solutions différentes, avant de développer le plus tard possible -pour bénéficier du progrès technique maximal- celles que les circonstances nées de l'époque rendront les plus rentables et séduisantes aussi bien pour le constructeur que pour l'utilisateur.


A.C. : Pouvez vous donner un exemple ?

U.L.B. : Le moteur est bien entendu au centre de nos préoccupations et je pense personnellement que l'un des termes de l'alternative "moteur" réside dans la voiture hybride.


A.C. : Voulez-vous préciser aux lecteurs de l'A.J. ce que vous entendez par "voiture hybride" ?

U.L.B. : Il s'agit d'une voiture utilisant tour à tour -ou simultanément- deux types de propulseurs différents. Mais, dans l'hypothèse de la voiture hybride, il existe également plusieurs scénario possibles.

Ainsi, les constructeurs américains ont tendance à penser à une voiture hybride utilisant comme propulseur principal un moteur électrique et comme propulseur d'appoint un moteur thermique.
Pourquoi cela ? Parce que les U.S.A. disposent de beaucoup de charbon et q'avec ce charbon, on peut facilement faire de l'électricité.
Donc, en rechargeant les batteries durant la nuit à des prix compétitifs et en utilisant un petit moteur thermique en secours, la solution est viable.
[ce n'est plus le cas aujourd'hui, car comme on le sait, produire de l'électricité avec du charbon n'est plus du tout une solution à la mode : charbon brûlé pour produire du courant signifie rejets de CO2 conséquents...]

Je crois qu'en Europe, c'est l'inverse qui serait préférable, sous la forme d'un hybride "parallèle" utilisant pour les déplacements en ville et, de manière générale, à faible vitesse, un moteur thermique modeste avec, en appoint un moteur électrique.
[telle est la voie choisie par Toyota depuis des années, et qui ressurgit enfin dans les projets européens... quant à la troisième solution exposée ci dessous, elle est finalement, près de trois décennies plus tard, celle qui fut choisie pour créer la GM-Chevrolet Volt !]


A.C. : Est-ce qu'une technique de ce genre peut conduire à une voiture agréable pour l'utilisateur ?

U.L.B. : D'abord, vous pourrez répondre vous-même à cette question puisque vous allez avoir l'occasion d'essayer un véhicule de ce type.

Ensuite, il faut dire à vos lecteurs que lorsqu'une voiture circule en ville -et la plupart des voitures circulent beaucoup en ville- les statistiques ont tendance à prouver qu'elles n'utilisent que 20% de leur puissance durant 90% du temps d'exploitation.

En se basant sur ces chiffres, il est permis d'espérer, en utilisant un moteur thermique actuel de faible puissance, une économie de carburant de 25 à 30% en circulation urbaine.

En troisième terme de l'alternative, on peut enfin penser un moteur thermique fixe chargé de fabriquer uniquement l'électricité servant à alimenter un moteur électrique attelé à une transmission plus ou moins classique.
Là, nous commençons à buter sur le problème des batteries.
Les batteries actuelles sont encombrantes, lourdes et coûteuses, puisque en général, elles ne supportent guère plus de 300-400 cycles charge-décharge.
Mais, comme je vous l'ai dit tout à l'heure, cette déficience -qui n'est sans doute que provisoire- ne doit pas nous empêcher d'explorer à fond l'hypothèse.

Déjà, nous savons fort bien qu'il est possible de concevoir un moteur thermique fixe à très haut rendement spécifique, c'est-à-dire fournissant une puissance motrice importance avec le minimum de consommation.
Pour ce faire, on doit exploiter des rapports volumétriques très élevés combinés à l'utilisation de mélanges air-carburant très pauvres.
Des expérimentations de ce genre sont en cours depuis longtemps mais il est d'ores et déjà certain que la solution est beaucoup plus facile à trouver dans le cas d'un moteur fixe travaillant à régime et à charge constants que dans le cas d'un moteur classique qui fonctionne très souvent en régime de transition.

En résumé, la voiture hybride sous ses diverses formes pose trois problèmes : son moteur thermique, ses batteries, et aussi, son équipement électronique.

Cette électronique va régenter la voiture de demain d'une manière extrêmement spectaculaire.
Les futurs ordinateurs automobiles, que l'on voit déjà poindre çà et là, seront capables de prendre une masse de décisions délicates, avec toute la rapidité et la précision nécessaires mais aussi avec une souplesse que la mécanique n'aura jamais permis.

L'électronique ne s'arrête pas à "tout ou rien". elle peut exploiter toutes les nuances d'un programme, qu'il s'agisse de régir un moteur, voire un ensemble moteur-transmission.

Toujours dans le cas de la voiture hybride, c'est l'électronique qui se chargera de commander le passage d'un moteur à l'autre et, de plus, elle contrôlera la récupération de l'énergie au freinage, qui peut atteindre 10% de la puissance développée
[le système KERS, cela vous dit quelque chose ? C'est ce système-même, obligatoire en F1 dès 2009 normalement !]

Bien entendu la même électronique peut gérer également une voiture 100% électrique. Il s'agirait là de véhicules spécifiques, utilisables entre autres pour le service en ville.

Nous avons actuellement des expériences en cours aux P.T.T. italiennes, avec des véhicules qui parcourent 30 à 40 km par jour et qui sont rechargés durant la nuit, bien entendu à des tarifs préférentiels. Techniquement parlant, le système fonctionne fort bien mais il est certain que son coût réel dépend de la longévité des batteries.

Cela étant, il est sûr que lorsqu'on trouvera de nouvelles formules de batterie, la solution sera aussi bonne pour la voiture électrique que pour la voiture hybride.


A.C. : Si l'on regarde seulement le moteur thermique actuel, comment le voyez-vous évoluer ?

U.L.B. : Etant donné la pénurie organisée de produits pétroliers dont nous souffrirons peut-être encore plus demain qu'aujourd'hui, la première préoccupation consiste à créer un moteur qui consommera pratiquement n'importe quel carburant liquide.

Déjà aujourd'hui, au Brésil, les pompes à essence ne garantissent plus la qualité du carburant qu'elles offrent et il appartient au moteur de demain de se plier docilement à cette contrainte.


A.C. : Devrons-nous revenir à des moteurs à rendement spécifiquement faible ?

U.L.B. : Pas forcément parce que, là encore, l'électronique peut nous apporter une aide puissante, ne serait-ce qu'en contrôlant les réactions du moteur.

Par exemple, il est maintenant facile d'adapter à un moteur un détecteur de cliquetis qui agit par l'intermédiaire d'un petit ordinateur sur la courbe d'avance et peut-être même sur d'autres paramètres.
Bien entendu, on est contraint dans ce cas à accepter une baisse des performances mais, tout au moins, le moteur continue à fonctionner à peu près normalement.

On peut aussi penser à un dispositif plus sophistiqué.
A une sorte d'analyseur, de détecteur préalable qui, après avoir déterminé les caractéristiques du carburant utilisé, incitera l'ordinateur de bord à changer de "carte" afin de sélectionner des lois d'allumage totalement différentes.


A.C. : Je conçois qu'il soit actuellement possible d'adapter un moteur à des carburants médiocres, mais peut-on penser à des moteurs, qui, en dépit de la qualité changeante des carburants, auraient les mêmes performances que les engins actuels ?

U.L.B. : Vous savez, un moteur thermique, c'est en vérité plus compliqué qu'un réacteur nucléaire !

Nous ne savons encore que très peu de choses sur ce qui se passe à l'intérieur d'une chambre de combustion. Dans le passé, ce problème primordial a toujours été abordé empiriquement.
Ce fut le règne des fameux "sorciers".
On dessinait un moteur et sa culasse. Il marchait tant bien que mal et puis l'artiste procédait à la mise au point par retouches préalables.

Pour réaliser la meilleure combustion, il faut connaître la répartition ainsi que le trajet décrit par les molécules au millième près. C'est actuellement impossible.

Nous avons pourtant réussi à créer une chambre d'explosion que j'appellerai semi-empirique.
Dans sa version expérimentale, elle accepte un large éventail de carburants, mettons entre 70 et 100 d'octane.
Il s'agit d'une culasse avec pré-chambre créant un vortex qui homogénise un mélange très pauvre. Cela marche mais la puissance spécifique est trop faible.


A.C. : Est-on parvenu à utiliser un ordinateur pour créer une simulation de la propagation du front de flamme à l'intérieur d'une chambre d'explosion ?

U.L.B. : Dans ce cas -comme d'ailleurs dans d'autres- les capacités de travail de l'ordinateur sont supérieures aux informations que nous pouvons lui fournir.

Pour l'instant, nous sommes capables de livrer à l'ordinateur de quoi se livrer à des simulations bi-dimensionnelles mais, comme on s'en doute, l'approche de la réalité nécessite des simulations tri-dimensionnelles. Un ordinateur ne peut déterminer et juger qu'en fonction des données qu'on lui a fournies.

Par exemple, la diffusion du mélange représente un problème énorme et nous ne connaissons pas grand-chose à ce sujet; qu'il s'agisse des répartitions moléculaires ou des taux de mélange.
Le transfert des calories entre l'intérieur de la chambre et sa périphérie pose également d'énormes points d'interrogation.
J'estime que dans dix ans, nous aurons les outils nécessaires à l'élaboration d'un véritable programme.
Le laser va entre autres permettre de regarder ce qui se passe à l'intérieur d'une chambre d'explosion. Après, nous verrons, c'est le cas de le dire...


A.C. : Permettez-moi maintenant de vous poser la question bâteau : turbo ou pas turbo ?

U.L.B. : En ce qui concerne le diesel, je ne pense pas qu'il y ait à hésiter : le diesel turbo à injection représente l'avenir
[quand on sait qu'aujourd'hui, les trois quarts des ventes automobiles en France concernent des diesels, voici une prophétie clairvoyante!].

Malheureusement, un problème subsiste, celui des émissions parasites.
La réglemantation américaine a accordé un délais supplémentaire de deux ans aun diesel pour rentrer dans les normes, mais, en dehors de l'oxyde d'azote, l'échappement diesel comporte des aérosols dont certains corpuscules sont peut-être cancérigènes, cela sans parler de l'aspect peu esthétique des fumées.

A part cela, nous avons réussi à faire fonctionner de façon très satisfaisante des petits diesels à injection directe mais nous rejoignons là le problème que nous venons d'évoquer.
Quand nous saurons ce qui se passe à l'intérieur d'une chambre d'explosion, le diesel turbo à injection directe connaîtra des progrès spectaculaires.


A.C. : Et pour le moteur à essence ?

U.L.B. : Là, je serai plus nuancé, et, en n'engageant que moi-même, je serais tenté de répondre par la négative.

Le turbo est relativement compliqué à contrôler et son comportement général ainsi que son rendement sont peu satisfaisants à bas régime.

A mon avis, le moteur à essence de demain sera un moteur à rapport volumétrique très élevé, à mélange pauvre et à injection directe. Il ressemblera en fait au moteur diesel.
Il sera géré bien entendu par un ordinateur qui possédera de multiples détecteurs capables de lui fournir une foule d'informations.
Ce qui nous manque actuellement, ce sont les "outils" capables d'agir sur le moteur en fonction des données de l'ordinateur.
Par exemple, on devrait pouvoir modifier la loi d'ouverture des soupapes, et, de toute manière, ces outils devront avoir des réactions suffisamment précises pourqu'on profite de la grande souplesse de l'électronique.


A.C. : Pourtant, les partisans du turbo font volontiers état de la diminution de l'encombrement résultant de l'utilisation d'un petit moteur turbocompressé
[et voici les principes qui régissent la mode récente du "downsizing", notamment sur les moteurs TFSI Volkswagen !]

U.L.B. : Oui, c'est vrai si l'on regarde uniquement le bloc moteur et le turbo lui-même.
Mais l'environnement de l'ensemble, c'est-à-dire l'échappement obligatoirement complexe, l'admission du turbo et quelquefois, sa lubrification, et son refroidissement ajoutent beaucoup de volume, de poids et de prix de revient.


A.C. : Vous nous avez parlé jusqu'à présent du moteur. Que peut-on dire ensuite de la voiture ?

U.L.B. : Toujours dans le souci d'économiser de l'énergie, il faut agir sur les pertes aérodynamiques et le poids.

C'est l'aérodynamique qui doit être regardée en priorité et le meilleur procédé consiste vraisemblablement à prendre une forme de base -proche de l'idéal- puis à l'adapter à une utilisation réelle, en allant de compromis en compromis.
Il existe plusieurs formes de base, par exemple la "banane" de Pininfarina dont le Cx est d'environ 0,16.
D'autres formes de base atteignent 0,18. Pour l'instant notre but est d'arriver en série à des Cx de l'ordre de 0,35.


A.C. : Comment comptez-vous résoudre le problème du poids ?

U.L.B. : Il est extrêmement difficile de vous répondre car connaître les possibilités des matériaux est une chose mais apprécier aujourd'hui leur disponibilité et leur prix dans cinq ans-dix ans en est une autre. Toutes les solutions technologiques sont bonnes ou tout du moins, on peut toutes les adapter à la construction d'une carrosserie.

Il n'est pas certain du tout que la carrosserie sera entièrement en plastique dans quinze ans. Nous travaillons beaucoup sur les formules mixtes, avec une cage métallique formant châssis-coque, que l'on pourrait ensuite habiller avec une "peau" en plastique, par exemple à base de substances thermo-durcissables dont la fabrication ne demande pas plus de temps que celle d'un élément en tôle si l'on tient compte du laminage et de l'emboutissage.
Le plastique peut être renforcé par des fibres longues du style carbone, jusqu'à donner naissance à des ensembles 100% plastique extrêmement robustes.
Mais tout est une question de prix de revient et il est beaucoup trop tôt pour prendre position.


A.C. : A part le Cx et le poids, sur quoi peut-on gagner ? sur la résistance au roulement ?

U.L.B. : Là, c'est l'affaire des manufacturiers de pneus mais effectivement, de récents essais montrent qu'on peut progresser.

Mais, indépendamment de ce domaine, il existe celui des frottements internes. Là, les données de base sont mal connues.

Que peut-on gagner en améliorant la lubrification, en diminuant la surface des points de frottement ? On ne le sait guère et il faut aller y voir.
Il y a également un domaine d'une importance capitale dont l'exploration a tout juste débuté. Celui du meilleur accouplement entre le moteur et la voiture.
Je pense que la meilleure solution réside dans une transmission à variation continue, style convertisseur de couple.
Cette transmission serait entièrement placée sous le contrôle électronique de l'ordinateur de bord gérant par ailleurs le moteur.
On serait certain de toujours fonctionner ainsi dans les meilleures conditions et l'emploi d'une transmission de ce genre faciliterait énormément la réalisation d'une voiture hybride.

Bien entendu, pour éviter les pertes par glissement, un système de verrouillage mécanique bloquerait le convertisseeur en régime d'utilisation stable.
Ce verrouillage serait commandé, lui aussi par l'ordinateur de bord.


Propos recueillis par André COSTA.



***
Comme annoncé dans l'interview, André Costa obtint ensuite le droit d'essayer la voiture non pas de l'année 1990 comme il était clamé sur la couverture du magazine, mais celle de... 2010 ! en l'objet d'une Fiat 131 à motorisation hybride...


























Source: http://blog.doctissimo.fr/phedor/jamais-voiture-existait-2269463.html


Dernière édition par FunnyGames le Mer 4 Avr - 22:01, édité 1 fois
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Yop
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Membre le 11/12/2011

Localisation 35
véhicule Alfa Giulietta

MessageSujet: Re: Hybride, retour vers le futur   Mer 4 Avr - 21:16

Intéressant ! Cela prouve une fois de plus que cette entreprise sait innover, mais peut être pas au bon moment et surtout ne sait pas bien vendre ses innovations, cf le common rail revendu à Bosch. Par contre je serais curieux de savoir ou en est la recherche-développement de Fiat avec Marchionne. Fiat communique uniquement sur ce qui est commercialisé, en gros le Multiair et les moteurs fonctionnant au GNV et c'est à peu près tout. On ne voit pas de prototypes sur les salons comme chez les autres constructeurs, du genre pile à combustible ou hybride.
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Hybride, retour vers le futur
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