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

Il ne permet pas de contrôler la cylindrée

Divers constructeurs ont tenté de développer des moteurs VCR à cylindrée variable. Ce type de moteur n’apporte pas d’avantage réel, dans certains cas, il présente même divers désavantages.

Divers concepts et réalisations VCR existent
qui tendent à faire varier simultanément
le taux de compression et la cylindrée

Différencier la course admission-compression
de celle détente-échappement est rendu
possible avec le concept GoMecsys

Faire varier la course implique une variation
importante de la turbulence avec des conséquences
négatives sur le rendement thermodynamique

Les moteurs à cylindrée variable sont en réalité des moteurs à course variable. L’objectif est de minimiser les pertes par pompage en faisant aspirer au piston la charge nécessaire, à pression atmosphérique. En d’autres termes, pour réaliser une mi-charge, au lieu d’aspirer tout le volume du cylindre à la moitié de la pression atmosphérique ce qui génère des pertes par pompage, on n’aspire plus que sur la moitié de la course du cylindre, mais à pression atmosphérique. La masse introduite dans le cylindre est la même dans les deux cas, mais dans le cas de la course réduite, les pertes par pompage induites par le papillon d’étranglement sont éliminées.

La théorie est attractive, mais en pratique on se heurte à diverses difficultés.

La première difficulté est technologique, car il faut réussir à réaliser un moteur VCR capable d’une course variable. En général, ce type de moteur offre une course et un taux de compression liés, ce qui évite d’avoir un actionneur pour contrôler le taux de compression et un autre actionneur pour contrôler la cylindrée. Ceci veut dire que l’on exclut diverses combinaisons entre cylindrée et taux de compression. Par exemple, une cylindrée élevée et un taux de compression élevé est une combinaison impossible. Ce handicap est gérable car il ne compte que pour 1 ou 2 % de perte de rendement sur cycle NEDC, si le moteur dispose d’une loi de rapport entre cylindrée et taux de compression bien choisie.

Le deuxième problème provient de la troncature de la détente : s’il est intéressant de réduire la course d’admissioncompression, il est également utile d’utiliser l’entièreté de la course pour détendre les gaz. Ce problème a été résolu sur certaines technologies (GoMecsys).

Le problème le plus important est la turbulence et le développement de la combustion. En effet, pour que la flamme se propage suffisamment rapidement dans le volume de la chambre de combustion, elle a besoin de turbulence fine. Cette turbulence est majoritairement créée à partir des mouvements macroscopiques des gaz, dits de « tumble ». Le tumble est un effet aérodynamique qui imprime aux gaz un mouvement de rotation horizontale à l’intérieur du cylindre. Le tumble est généré par la position et l’orientation relatives des conduits d’admission par rapport au cylindre. Lorsque les gaz sont animés de ce mouvement de rotation puis comprimés par le piston, le tumble se transforme en turbulence fine, de sorte à créer les conditions nécessaires à la bonne propagation de la flamme dans le volume.

Sur un moteur à course variable, le tumble est variable à même régime : il dépend de la course. À faible course, il n’est ainsi plus possible de garantir un taux de turbulence suffisant pour « brûler » la charge en un temps suffisamment court. Pour pouvoir le faire, il faudrait un moteur à taux de tumble variable, ce qui est en pratique difficile (volets de tumble). La combustion étant lente lorsque le moteur est utilisé à course courte, il faut remettre de l’avance à l’allumage, ce qui sensibilise le moteur au cliquetis. Il faut donc prévoir un taux de compression plus bas, ce qui nuit au rendement. C’est la quadrature du cercle, et le gain espéré est perdu.

Principalement à cause de ce dernier phénomène, un moteur VCR à course variable n’apporte pratiquement aucun avantage en rendement par rapport à un moteur VCR à course fixe, et particulièrement si celui-ci dispose d’une VVA.

Pour bénéficier de tous les avantages sans aucune restriction, il est préférable de développer un moteur VCR à course fixe et à soupapes « intelligentes », ce qui est tout l’objet du MCE‑5 VCRi.