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

Il est rapide

La rapidité de variation du taux de compression variable requise pour un moteur VCR est, dans la majorité des cas, surévaluée. Au début des années 2000, cette surévaluation avait conduit les concepteurs du MCE‑5 VCRi à se donner pour objectif 100 ms pour couvrir toute la plage de taux de compression de 15:1 à 6:1. Même si le MCE‑5 VCRi peut offrir une telle réactivité, celle-ci est inutile.

Les efforts générés par la pression des gaz
et les inerties des pièces en mouvement
permettent un rapide déplacement du vérin
de commande du MCE‑5 VCRi, via un
dispositif robuste de levée de billes

Le fonctionnement du vérin de commande
du MCE‑5 VCRi a été longuement étudié
sur banc spécifique avant son
implantation sur le moteur

Le cas le plus exigeant est une demande pour le plein couple avec pression de suralimentation maxi depuis le régime de ralenti, papillon fermé. Il est alors nécessaire de passer rapidement de taux de compression 15:1 (CR 15), à CR 6. Pour rencontrer ce cas dans la vraie vie, il faut imaginer un conducteur arrêté sur le bas côté de la chaussée qui voudrait s’insérer immédiatement dans une circulation rapide, ou un autre qui souhaiterait effectuer un démarrage fulgurant, départ arrêté. Ces cas peuvent exister, mais ce n’est alors pas le moteur qui fera le délai, mais la suralimentation. En effet, tout moteur VCR se doit d’être équipé d’un ou deux turbocompresseurs, or, la boucle d’air de suralimentation a besoin d’un certain délai pour monter en pression. Le moteur « attend » donc ses turbocompresseurs pendant 1 à 1,5 secondes. Même équipé d’un compresseur mécanique plus réactif, ce délai est d’au moins une seconde. Le MCE‑5 VCRi, qui est aujourd’hui conçu pour réduire le taux de compression de CR 15 à CR 6 en environ 200 ms, « attend » donc bien sa suralimentation. Toutefois, cette survitesse est partiellement utilisée pour « amorçer » la suralimentation : diminuer brutalement le taux de compression permet d’augmenter l’enthalpie des gaz d’échappement, ce qui favorise la montée en régime de la turbine.

Si on considère à l’inverse la remontée rapide du taux de compression de CR 6 à CR 15, on voit que son utilité est limitée. En effet, une augmentation de taux de compression d’une telle amplitude correspond à une baisse brutale de la charge. En ce cas, l’inertie du moteur et celle du véhicule provoque une coupure momentanée de l’injection, de sorte que maximiser le taux de compression pour obtenir le meilleur rendement possible est inutile : on a le temps de remonter le taux de compression.

Le cas le plus exigeant en rapidité est l’allumage par compression (CAI/HCCI). Le besoin s’exprime alors cycle à cycle car il faut pouvoir accompagner le moteur en transitoires de charge et de régime. Par contre, les déplacements de la position du piston au PMH (point mort haut) sont minimes, de quelques dixièmes de millimètres par cycle, car il s’agit de faibles charges, plutôt localisées dans les taux de compression élevés. Servir ce type de stratégie ne pose aucune difficulté au MCE‑5 VCRi.

Si le besoin en rapidité des moteurs VCR est assez faible, le MCE‑5 VCRi a été testé avec des systèmes d’asservissement extrêmement rapides, pour caractériser sa rapidité « intrinsèque », c’est-à-dire sa rapidité maximale en dehors de toute contrainte d’asservissement induite par les électrovannes à levée de bille. Ceci donne des temps de déplacement pouvant descendre jusqu’à 30 ms pour couvrir l’entièreté de la course de contrôle du taux de compression.

Quand on considère les besoins en rapidité du contrôle VCR tels qu’identifiés aujourd’hui et tels que prévus dans le futur, le MCE‑5 VCRi est conçu pour y répondre, quel que soit le scénario.

Mis dans la meilleure configuration possible, le vérin de commande du MCE‑5 VCRi
est extrêmement rapide. De telles vitesses sont inutiles dans la pratique