MCE-5 VCRi : repousser les limites de la réduction de consommation de carburant

Il « booste » tout ce qui existe

Le MCE‑5 VCRi n’est en concurrence
avec aucune stratégie ou technologie, au contraire, il en « booste » l’efficacité

On parle souvent de technologies secrètes qui seraient à l’étude chez les constructeurs automobile et qui pourraient changer le monde : il n’en est rien. Tous les constructeurs travaillent sur les mêmes sujets à peu près au même moment. S’il en était autrement, depuis que ce mythe existe, cela fait longtemps que la solution miracle serait sortie de ses cartons. La situation est tout autre : tous les constructeurs automobiles tentent d’améliorer le rendement énergétique de leurs véhicules, bien souvent sans parvenir à tenir leurs objectifs. Dans le cadre du protocole de Kyoto ouvert à ratification le 16 mars 1998, et entré en vigueur en février 2005, l’ACEA (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles) s’était engagée à réduire les émissions moyennes des véhicules vendus en Europe à 140 g de CO2/km. Cet objectif n’a pas été tenu non pas par manque de volonté, mais parce que c’est difficile, preuve que la technologie idéale n’est dans les cartons d’aucun constructeur.

Les premiers véhicules électriques
remontent au milieu du XIXe siècle

L’injection directe d’essence est apparue
sur les moteurs Junkers en 1937

Duesenberg 1931 : 4 soupapes par cylindre
et double arbre à cames en tête

1954 : première injection directe d’essence
en automobile sur Mercedes SL

Le Valvetronic de BMW :
Plus c’est « variable », plus c’est « efficace »

L’essentiel des stratégies développées aujourd’hui est ancien : le premier véhicule automobile à dépasser les 100 km/h fut électrique en 1899 avec la « jamais contente » construite par l’ingénieur belge Camille Jenatzy, les premiers hybrides datent de 1906, l’injection directe existe sur les moteurs d’avion (Junkers Daimler Benz) depuis les années 30 et est apparue en automobile dès 1954 sur la Mercedes 300SL, le turbocompresseur date de 1910. En 1931, la firme Duesenberg proposait déjà des moteurs à 4 soupapes par cylindres et double arbre à cames en tête. Rien n’est radicalement nouveau, pas même le taux de compression variable dont on avait déjà identifié l’intérêt dans les années 20 sans jamais toutefois trouver de solution technologique applicable à la grande série.

On parle du « downsizing » comme s’il s’agissait de quelque chose de nouveau, alors qu’on le pratique depuis 100 ans. En effet, le downsizing consiste à obtenir le même couple et la même puissance de moteurs de plus petite cylindrée, or, entre 1900 et 2010, on a réduit la cylindrée d’un facteur 25 pour obtenir la même puissance. Ceci veut dire que le plus gros travail de downsizing a été fait avant l’an 2000.

Les principales stratégies applicables à la motorisation pour en améliorer le rendement et les performances et pour en maîtriser les émissions ont été identifiées depuis longtemps…

Les véritables progrès des moteurs automobiles viennent de la mise en application toujours plus fine de stratégies anciennes, avec notamment des moyens électroniques, informatiques et mécatroniques toujours plus sophistiqués. Entre un carburateur tel qu’en avaient les automobiles il y a 15 ans et un système d’injection électronique moderne, la fonction est la même : mélanger l’air avec le carburant de la façon la plus homogène possible. Ce qu’apporte l’injection électronique, c’est à la fois plus de précision dans le dosage du carburant, et plus « d’intelligence », en réalisant le mélange air/carburant en fonction d’une multiplicité de paramètres et selon des lois que l’on peut adapter à n’importe quelle situation. Ceci constitue l’essentiel des progrès des moteurs : plus de précision, plus d’intelligence, et aussi, plus de variabilité. En parallèle, la science des matériaux, du calcul, du dimensionnement et des procédés de fabrication a fait progresser les moteurs thermiques dans des proportions considérables.

Quand on développe une nouvelle technologie telle que l’injection multipoints, on ne voit pas immédiatement tous ses champs d’application. Par exemple, l’injection était prévue initialement pour un dosage plus précis du carburant, et cette précision a pu être utilisée pour mettre en œuvre la dépollution par catalyse 3-voies. La coupure d’alimentation du moteur en décélération est également devenue possible, de même que les pré injections avant démarrage qui ont remplacé le volet de « choke » dit aussi « starter ».

Un autre point important est la « variabilité ». Cela fait longtemps que l’on injecte la quantité de carburant que l’on veut quand on le veut, puis qu’on allume la charge au moment voulu. On cherche aujourd’hui à rendre les soupapes plus intelligentes : après les arbres à cames à déphaseurs permettant de recaler la distribution pour que les soupapes s’ouvrent ou se ferment au moment le plus opportun, on voit désormais fleurir divers dispositifs pour en contrôler la hauteur de levée, voire le temps de levée (Valvetronic®, Variocam plus®, Avus®, VVTLi®, Multiair®). On rêve aujourd’hui de dispositifs de commande des soupapes qui permettraient de « variabiliser » à l’envi leurs lois de levée (systèmes camless).

On peut alors s’étonner que l’on n’ait pas encore « variabilisé » le taux de compression : c’est le paramètre qui a le plus d’incidences sur tout ce qu’il est possible de faire avec un moteur à combustion interne alternatif. Le taux de compression conditionne directement le rendement du moteur. Le taux de compression détermine la sensibilité au cliquetis du moteur et sa faculté à être suralimenté et donc, à être « downsizé ». Le taux de compression détermine la compatibilité du moteur avec les carburants. Le taux de compression est le principal déterminant de l’auto-inflammation du mélange air/carburant lorsque celui-ci est allumé par compression (HCCI, CAI). Le taux de compression est tellement influent qu’en devenant variable, il permet virtuellement de disposer de plusieurs moteurs en un seul. En devenant variable, le taux de compression corrige une grave lacune des moteurs à combustion interne : le taux de compression des moteurs conventionnels est trop bas à faibles charges, et trop haut à très fortes charges en mode suralimenté. En réalité, un moteur à taux de compression fixe est comme une horloge arrêtée qui donne la bonne heure deux fois par jour. Quand on dispose du taux de compression variable, le taux de compression est toujours à sa valeur optimale.

Le taux de compression variable n’est en réalité en concurrence avec aucune autre stratégie, au contraire, il en « booste » le potentiel, avec des effets de levier conduisant à une amplification considérable de leur efficacité. C’est le cas pour le downsizing, le downspeeding, l’allongement du taux de détente, la combustion en mélange pauvre homogène ou stratifiée, l’allumage par compression ou les stratégies de dethrottling par VVA (Variable Valve Actuation). À ce titre, le GDI, la suralimentation ou les dispositifs de VVA sont des technologies dont l’efficacité est renforcée lorsqu’elles sont combinées avec le VCR.

Dans ce contexte, la technologie MCE‑5 VCRi sera une nouvelle composante du mix technologique applicable aux moteurs à essence pour « variabiliser » le paramètre le plus incident : le taux de compression. Ceci va permettre de repousser les limites des moteurs à essence en « boostant » l’efficacité de toutes les stratégies et technologies existantes.

Le principe du downsizing n’est pas nouveau :
il s’applique au moteur thermique depuis le début de l’automobile

Le VCR est avantageusement combiné avec toutes les technologies pour maximiser
l’efficacité de toutes les stratégies de la motorisation

MCE‑5 VCRi sera une nouvelle composante du mix technologique
applicable aux moteurs à essence