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

Il a une plage de contrôle étendue

La plage de contrôle du taux de compression d’un moteur VCR est décisive. Elle est un des grands déterminants de la performance énergétique du VCR. Ce point doit faire l’objet de la plus grande considération : il serait dommage de produire un moteur VCR dont le contrôle du taux de compression limité, réduirait ses possibilités et son efficacité. La question est là : quels sont les taux de compression mini et maxi requis pour servir toutes les stratégies VCR, sans exception ?

Avec 10,8 mm de course utile de contrôle
du taux de compression le MCE‑5 VCRi autorise
une variation du taux de 6:1 à 15:1

Un taux de compression minimal de 6:1 évite
tout risque de hard-knocking à très fortes charges,
et en minimise les éventuelles conséquences

Les travaux conduits par la société MCE‑5 DEVELOPMENT conduisent à la conclusion qu’il y a deux besoins distincts selon que le moteur fonctionne uniquement en SI (spark ignited) ou en SI et CAI (Controlled Auto Ignition). Ce besoin est de 6:1 à 15:1 dans le premier cas, et de 6:1 à 18:1 dans le deuxième cas.

Paradoxalement, l’essentiel de la réduction de consommation du VCR provient du taux de compression minimal de 6:1. C’est lui qui autorise de très forts couples spécifiques à bas régimes en toute sécurité pour le moteur et avec des niveaux de CSE (Consommation Spécifique Effective) très acceptables à fortes charges. Par exemple, un moteur VCR MPFI qui peut délivrer 28 bar de PME à 1 500 tr/min avec un taux de compression de 7:1 délivre une PME de 35 bar avec un taux de 6:1 : le couple spécifique est augmenté de 25 %. L’impact de ce surcroît de couple permet un nouvel étagement des rapports de transmission avec à la clé environ 3,6 % de réduction de consommation supplémentaires sur NEDC, avec une transmission manuelle.
S’agissant de la puissance maximale, un taux de compression de 7:1 est acceptable pour atteindre de très fortes puissances spécifiques.

S’agissant du taux de compression maxi, on remarque qu’en allumage commandé, au-delà de 15:1, il n’y a pas de gain en efficacité énergétique à espérer : on est sur le plat de l’asymptote de rendement en fonction du taux de compression.
Le taux de 18:1 est cependant utile quand on utilise le moteur en allumage par compression (CAI-HCCI) pour des raisons de déclenchement de la combustion à très faibles charges tenant compte d’autres facteurs tel que le ratio EGR (Exhaust Gas Recirculation). Un tel rapport volumétrique est complexe à réaliser sur un moteur à essence à cause de la chambre en toit et des embrèvements de soupapes. Ces deux contraintes rapprochent dangereusement le piston de la culasse qui ne doivent en aucun cas se toucher.

Les prototypes actuels du MCE‑5 VCRi possèdent une course de contrôle du taux de compression de 13 mm pour une course totale de piston de 84 mm. Sur ces 13 mm, seuls 10,8 mm sont utilisés pour contrôler le taux de compression, le reste étant nécessaire au montage et au réglage initial (course restante jusqu’aux butées physiques de taux min taux max). Une telle course permet de répondre aux besoins les plus exigeants en amplitude de contrôle du taux de compression.

Particulièrement lorsque le véhicule est équipé d’une boîte à vitesses manuelle
(58 % du marché mondial en 2008), atteindre simultanément une puissance
et un couple spécifiques élevés réduit fortement les émissions de CO2/km

La cartographie idéale de taux de compression d’un moteur VCR GDI 2-stage turbo
met en évidence le besoin d’un contrôle du taux de compression compris entre 6:1 et 15:1