Le "Siamois" est un moteur thermique à combustion interne 4 temps, à rapport volumétrique variable et surcourse de piston à la détente (par rapport à l'admission). Le piston décrit un vrai cycle de Miller.

Pouquoi une surcourse à la détente ?
Dans un moteur à piston atmosphérique conventionnel, la pression des gaz d'échappement à l'ouverture de la soupape est d'environ 3 bars. Ces gaz peuvent fournir encore de l'énergie.

Ce graphique indique le couple moteur théorique en fonction de la surcourse de détente et de la pression de suralimentation. La pression de fin de compression est constante (50 bars), le rapport volumétrique diminuant quand la pression de suralimentation augmente.

Par conséquent, la surcourse de détente améliore le rendement du moteur, et ce surtout à forte pression de suralimentation.

Cependant, à cause de la pression moyenne de frottement (p.m.f. 1 à 2 bars), la surdédente n'a d'intérêt qu'à partir d'une suralimentation à 2 ou 3 bars.

De plus, les gaz d'échappement permettent encore, malgré la surdétente, d'entraîner un turbocompresseur.

Pourquoi faire varier le rapport volumétrique ?
Le rendement théorique du moteur augmente avec la hausse du rapport volumétrique. Mais un rapport volumétrique trop élevé engendre des pertes thermiques, des pressions de culasse trop grandes et l'auto-inflammation pour les moteurs à allumage commandé.

Faire varier le rapport volumétrique autorise la forte suralimentation, compense les variations de charge et de température d'admission, pour réaliser une combustion et une détente optimale.

Architecture d'embiellage - Rapport volumétrique variable
Le mouvement particulier du piston est réalisé par un embiellage à trois bielles, depuis deux vilebrequins parallèles. Un vilebrequin (dit "lent") tourne deux fois moins vite que l'autre (dit "rapide"). Les vilebrequins sont synchronisés par un engrenage. Le déphasage léger des deux vilebrequins engendre la variation du taux de compression.

Trajectoire du piston

Le piston décrit un vrai cycle de Miller (il n'y a pas de course d'attente et inutile).
La détente, temps moteur, est progressive et dure un tiers du cycle. L'échappement est plus rapide.

Vibrations
A partir de 3 cylindres, le "Siamois" est correctement équilibré statiquement par rapport à un 4 cylindres en ligne classique.
Les niveaux d'accélération de l'embiellage et du piston sont équivalents à une bielle-manivelle classique.

Couples délivrés
En pratique, c'est le vilebrequin lent qui fournit l'essentiel de la puissance. En fonction des configurations d'embiellage (rayons de vilebrequins et longueurs des bielles), du rapport volumétrique et de la combustion, le vilebrequin rapide délivre de +30% à -10% de la puissance moteur.
De plus, les vilebrequins "moyennent" le couple instantané des pistons. Par conséquent, peu de puissance circule par le mécanisme de transmission entre les deux vilebrequins.

Le vilebrequin lent est l'arbre moteur préférentiel.

Standardisation technologique possible
C'est un moteur à pistons. Il peut recevoir toutes les technologies classiques et modernes :
· Carburant essence, diesel, GPL…, ou polycarburant (réglages selon les taux d'octane et de cétane)
· Carburateur ou injections (directe, haute pression)
· Suralimentation par turbocompresseur, volumétrique…
· Catalyseur, filtre à particules
· Multisoupapes, soupapes électriques
· …

C'est un moteur à… vilebrequins et bielles ! c'est à dire composé d'éléments maîtrisés industriellement.

"downsizing" = Puissance massique plus que doublée !
Ce moteur, grâce au rapport volumétrique variable, apprécie les fortes pressions de suralimentation.
A puissance égale, la suralimentation permet de réduire le volume du moteur et diminuer ainsi sa masse, les frottements et les vibrations.

L'architecture d'un moteur siamois, suralimenté à 4,5 bars, permet de doubler la puissance massique par rapport à un moteur atmosphérique conventionnel.

Grande sobriété
En plus du gain engendré par le rapport volumétrique variable associée au downsizing (économie de 30% jusqu'à 45%, annoncée par la majorité des motoristes, voir Autres motoristes/liens), vient se combiner l'économie liée à la surcourse pouvant atteindre 25%.

Globalement, le moteur Siamois permet d'atteindre des rendements proches de 50% ! La plage de fonctionnement à haut rendement est très large, surtout avec des mélanges pauvres.

Balayage des soupapes
Les deux points mort haut (PMH) sont dissociés et le PMH d'échappement/admission peut être abaissé pour permettre un bon balayage des gaz, par un meilleur croisement de soupapes.

Applications
Partout où puissance massique et rendement sont nécessaires :
· automobiles, traction routière
· moteurs "industriels" (groupes, compresseurs, propulsion marine, ferroviaire)
· les avions de tourisme, les drônes : le régime (arbre lent) et le couple sont particulièrement bien adaptés à l'hélice.

Prototype moteur diesel automobile (virtuel)

· 3 cylindres en ligne, 4 soupapes par cylindre · Injection directe haute pression · Cylindrée d'admission 403 cm3 · Cylindrée de détente 617 cm3 · Alésage x Courses = 60 x Adm 48-Ech 74 mm · Surcourse de détente 54% · Entraxe vilebrequins 170 mm · Longueur vilebrequins 210 mm · 2 turbocompresseurs à géométrie variable en série suralimentant à 4,5 bars, avec intercooler et aftercooler · Puissance maxi 125 ch (92 kW) à 5500 tr/min · Couple maxi 170 Nm à 1900 tr/min (régime au vilebrequin rapide)

Animation (siamois.avi à télécharger - 383 ko - et à lire en boucle)

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