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

Sa durée de vie n’est pas
compatible avec celle d’un véhicule

Aujourd’hui, la durée de vie d’un véhicule est de l’ordre de 300 000 km. En fonction des conditions d’utilisation du véhicule, tous ses organes ne vieillissent pas à la même vitesse, de sorte que certains seront changés en cours de vie. Dans des conditions normales d’utilisation, le moteur doit assurer un service sans remplacement. Le MCE‑5 VCRi a été conçu pour répondre à ce besoin.

Le MCE‑5 VCRi a été conçu pour répondre à une
utilisation sur véhicule d’au moins 300 000 km

Le système d’engrenage du MCE‑5 VCRi est au
cœur de l’innovation. Après un rodage d’une
fraction de micron, il ne subit plus aucune
usure de ses surfaces de contact

La simulation, les essais en conditions sévères et
la validation sur les différents moteurs d’essai
sont au cœur des nombreuses investigations
qui ont permis de garantir la durée
de vie du MCE‑5 VCRi

Seul le dispositif d’engrenage du MCE‑5 VCRi diffère des moteurs classiques. Les autres organes (bielle, vilebrequin, piston) sont très chargés comme c’est le cas pour les Diesel modernes, mais leur dimensionnement les ramène dans les critères usuels de tenue en fatigue. Leur durée de vie reste ainsi identique à ce qui est commercialisé aujourd’hui. Pour leur part, les dentures du MCE‑5 VCRi offrent une grande résistance à la fatigue et sont insensibles à l’usure.

La durée de vie de tout dispositif d’engrenage est déterminée par la lubrification de ses dentures, par leur résistance à la flexion et par leur résistance à l’écaillage de surface (pitting, micro pitting).

Une lubrification défectueuse conduirait à une destruction rapide des dentures du MCE‑5 VCRi, par grippage. Aucun moteur automobile ne peut fonctionner plus de quelques minutes sans lubrification et le MCE‑5 VCRi n’échappe pas à cette règle. La bonne lubrification des dentures du MCE‑5 VCRi n’a jamais été mise en défaut, quelles que soient les conditions d’utilisation du moteur.

La résistance à la flexion répétée ou alternée concerne particulièrement le pied des dents d’engrenage : ce pied est soumis à de fortes contraintes de traction et de compression. Un engrenage convenablement conçu et convenablement dimensionné possède une durée de vie « quasi illimitée » sur ce critère, tant que sa limite de contrainte en fatigue n’est pas atteinte. À titre très sécuritaire, on peut considérer que la limite de contrainte en fatigue est équivalente à 50 % de la limite élastique du matériau. On peut néanmoins sortir de ce référent en procédant à des essais en fatigue. Ces essais s’effectuent en général sur 107 cycles répétés de une à trois fois. La contrainte alternée est la plus sévère (dans un sens, puis dans l’autre). À 6000 tr/min, 107 cycles correspondent à 27 heures de fonctionnement du MCE‑5 VCRi. Aucune défaillance du MCE‑5 VCRi n’a jamais été rapportée sur ce point, après plus de 3000 heures d’essai.

Un autre point est la résistance des dentures à l’écaillage. Le phénomène d’écaillage provient de la pression de Hertz exercée sur la surface des dents du fait du contact linéique entre les dentures (contact très localisé). Cette pression de contact cisaille le matériau en sous-couche, qui doit être en mesure de résister à la contrainte qui en résulte. La profondeur de cisaillement maximum est un critère déterminant pour le choix de la profondeur de cémentation du matériau.

Pour limiter les effets de la pression de Hertz, la conception de la géométrie locale de la denture est déterminante, de même que l’alignement des dentures les unes par rapport aux autres. De nombreux détails de géométrie permettent de conférer aux dentures une meilleure tenue à la fatigue, notamment en réduisant les effets de bord ou les conséquences d’un éventuel désalignement. L’alignement des dentures du MCE‑5 VCRi reste toujours « à l’idéal » tenant compte de la faculté des crémaillères à « s’auto-orienter » par rapport à la roue de transmission. L’optimisation du profil des dentures du MCE‑5 VCRi a conduit progressivement à leur conférer une excellente tenue aux efforts tangentiels et à une répartition optimale de la pression de Hertz sur toute leur ligne de contact et toute leur ligne d’action.

Au final, le dispositif de transmission par engrenage du MCE‑5 VCRi présente des facteurs de sécurité similaires voire supérieurs à ceux usuellement retenus pour les pièces de l’attelage mobile des moteurs classiques. Le dispositif d’engrènement et de roulement du MCE‑5 VCRi est ainsi le « maillon fort » de sa chaîne cinématique.

Les autres composants du MCE‑5 VCRi que sont la bielle, le piston ou le vilebrequin offrent une durée de vie comparable à celle des moteurs classiques.