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

Il est robuste et fiable

Robustesse, fiabilité et durabilité sont trois qualités indispensables que doivent offrir les moteurs automobiles à combustion interne. La robustesse exprime la capacité du moteur à s’accommoder de conditions de fonctionnement exceptionnelles sans défaillance. La fiabilité reflète le nombre de défaillances et de pannes par kilomètre ou par année. La durabilité est l’aptitude du moteur à assurer un service sur un kilométrage élevé.

Les moteurs MCE‑5 VCRi monocylindre et
multicylindres sont soumis à des essais
en endurance et charges sévères

Les outils de simulation les plus avancés sont utilisés
pour maximiser la durée de vie et la résistance
aux charges extrêmes des composants MCE‑5

De nombreux bancs d’organe permettent d’étudier
isolément les différents sous-ensembles
du moteur MCE‑5 VCRi

Les limites de tenue en endurance des pièces
MCE‑5 VCRi sont étudiées sur des bancs d’organes
capables de surpasser les charges maximale

Ces trois notions sont potentiellement reliées entre elles. Par exemple, le moteur reste-t-il fiable après avoir fonctionné dans des conditions exceptionnelles ? Sa durée de vie en est-elle réduite pour autant ? Est-ce que les pannes se traduisent par une réduction de sa durée de vie ? Autant de questions auxquelles il faut répondre par anticipation, pour éviter que des constats pénalisants ne soient faits par les utilisateurs finaux.

Répondre à l’avance à ces questions passe par la validation du moteur. Pour cela, il faut conduire des essais en endurance dans des conditions variées de charge, de puissance et de température. Les essais peuvent être représentatifs de l’usage final, opérés en conditions sévères, ou destructifs. Les essais destructifs permettent d’évaluer les marges de sécurité dont on dispose. Dans ces trois catégories d’essai, toutes sortes de variantes existent. Cependant, même quand les essais de validation sont terminés, il subsiste encore et malheureusement des risques de défaillances, c’est pour cela que les réparateurs existent. Ces risques résiduels doivent être minimisés par tous les moyens.

La robustesse, la fiabilité et la durabilité sont des sujets extrêmement sérieux avec lesquels aucun constructeur n’a envie de prendre le moindre risque. Il en va de sa rentabilité (assurances en garanties), de sa réputation et de ses parts de marché.

On associe souvent complexité avec perte de fiabilité. C’est parfois le cas. En automobile, c’est plutôt l’inverse. Aujourd’hui, les automobiles sont beaucoup plus complexes qu’autrefois, et pourtant, elles sont beaucoup plus fiables. Quand on regarde vers le passé, on se rappelle des voitures en panne au bord de la chaussée dès qu’il faisait trop chaud, trop froid, ou trop humide. Bien des « complexifications » se sont traduites par un gain notable en fiabilité. Par exemple, lorsqu’on a électrifié les ventilateurs de refroidissement, on les a complexifiés par rapport à la simple hélice fixée sur l’une des poulies du moteur. Ce faisant on a considérablement fiabilisé les moteurs en évitant les « coups de chaud » conduisant à la panne. On a aussi considérablement réduit la perte énergétique liée à cette fonction. Les exemples similaires existent par centaine en technique automobile.

Les essais ne sont pas seuls à intervenir dans le processus de fiabilisation. Les progrès de l’informatique et les nouveaux outils de simulation numérique permettent aujourd’hui d’anticiper en grande partie la fiabilité des pièces mécaniques avant même qu’elles ne soient fabriquées. Le développement du MCE‑5 VCRi a eu massivement recours à ces outils. D’ailleurs, le mécanisme MCE‑5 VCRi n’aurait jamais pu être réalisé sans eux. Une fois les pièces MCE‑5 VCRi réalisées, elles sont dûment testées pour en caractériser la tenue en fatigue et les marges de sécurité. Les essais permettent de recaler les modèles numériques pour améliorer continûment la fiabilité des simulations. Ces processus ont conduit à l’excellent comportement des composants mécaniques du MCE‑5 VCRi.

La robustesse, la fiabilité et la durabilité ont toujours été au centre du processus de R&D du MCE‑5 VCRi. Ceci fut d’autant plus nécessaire que le hard downsizing-downspeeding est le principal objectif du VCR, conduisant à de fortes charges mécaniques et thermiques. Ces conditions opérationnelles sévères révèlent tout l’intérêt de la technologie MCE‑5 VCRi.

En effet, sous charges élevées, le MCE‑5 VCRi offre des avantages décisifs sur les motorisations classiques. Au premier chef, le piston et le cylindre du MCE‑5 VCRi sont protégés de l’effort radial exercé par la bielle. Ceci provient de la dissociation mécanique de deux fonctions essentielles : la reprise de la poussée des gaz par le piston, puis sa transformation en couple disponible sur le vilebrequin via un dispositif à roulement pur. Le MCE‑5 VCRi étant un moteur fortement chargé, ces fonctions dissociées lui permettent d’une part d’assumer de fortes PME (pression moyenne effective) et d’autre part d’assumer de fortes pressions maximales. Ceci s’opère sans nuire ni à la durabilité, ni à la fiabilité de l’ensemble piston-cylindre, et surtout, sans augmenter le PMF (pression moyenne frottement). Aussi, la tâche confiée au piston du MCE‑5 VCRi est simplifiée : c’est un simple « poussoir ». En conséquence, les mouvements parasites et la déformation du piston sont réduits, ce qui favorise le bon fonctionnement de la segmentation. Autre point positif : le piston du MCE‑5 VCRi est naturellement mieux refroidi du fait de son architecture.

On s’inquiète en général de la robustesse, de la fiabilité et de la durabilité du système d’engrenage du MCE‑5 VCRi . Pourtant, ce système est son point fort. Le système d’engrenage du MCE‑5 VCRi est dimensionné en fatigue pour théoriquement assurer un service sur plusieurs milliards de cycles, c’est-à-dire bien au-delà de la durée de vie d’un moteur. De plus, ce système a prouvé sa capacité à assumer de très fortes charges exceptionnelles, de plus de 250 bar. Or dans un moteur commercialisé, ces charges exceptionnelles sont impossibles à atteindre en pratique. Même si les essais en endurance restent en cours et n’ont pas été totalement achevés, les milliers d’heures d’essais effectués au banc d’essai par le MCE‑5 VCRi apportent déjà des garanties maximales.

Pour cet ensemble de raisons, le MCE‑5 VCRi présente intrinsèquement une grande robustesse et une excellente fiabilité. Il est conçu pour une durée de vie longue, au moins équivalente à celle des moteurs essence et Diesel modernes.