Moteur Atkinson à compression variable
Plan de l'article :
Dévoilé par Infiniti mais réfléchi depuis longtemps par de nombreux autres constructeurs, le moteur à compression variable en utilisant des bielles "modulaires" existe désormais sur le marché automobile.
Nous allons aussi voir que le cycle Atkinson peut aussi être obtenu pas la levée variables des soupapes.
Compression ?
Tout d'abord il est important de connaître ce qu'est un taux de compression pour un moteur. C'est tout simplement le ratio entre le volume d'air quand il n'est pas compressé (quand le piston est en bas : point mort bas) et quand il est compressé (quand le piston est en position haute : point mort haut). Ce taux n'est pas variable car la position du piston en bas ou en haut reste toujours la même, les allers-retours se font donc bêtement du point A (PMB) au point B (PMH).
Sur ce moteur en V classique on peut voir en même temps un PMH et un PMB. A gauche l'air comprimé et à droite non comprimé
PMB : le piston est tout en bas
PMH : le piston est tout en haut
Avantage d'un taux de compression élevé ?
Sachez que plus on augmente le taux de compression plus on augmente le rendement d'un moteur, il devient donc alors moins énergivore. Le but des constructeur est donc de l'amener le plus haut possible. Toutefois, il est logique que plus il y a de pression plus il y a de contraintes sur les éléments mécaniques, il faut donc veiller à ne pas y aller trop fort. De plus, compresser un gaz augmente sa température, c'est d'ailleurs le grâce à ce principe physique que les moteurs diesel fonctionnent. A un certain stade, si on comprime trop l'essence dans un gaz (l'air donc) la température va être si élevée que l'essence va brûler d'elle-même avant même que la bougie n'y mette le feu ... La combustion va alors se produire trop tôt, ce qui va endommager les cylindres (mais aussi soupapes) et provoquer un cliquetis.
Le phénomène de cliquetis va alors s'accentuer quand il y aura beaucoup de carburant, c'est à dire quand vous monterez en charge (plus vous appuyez sur la pédale plus l'injection envoie du carburant).
L'idéal serait alors d'avoir un taux de compression important quand la charge est faible et un taux qui se"calme" un peu quand on appuie franchement.
Taux de compression variable : mais comment ?
Il y a pour cela deux méthodes, l'utilisation de bielles modulaires ou encore de soupapes à levée variable.
1) Bielles modulables
Sachant que le taux de compression dépend de la hauteur à laquelle peut aller le piston (PMH) il suffit alors de pouvoir faire varier la longueur des bielles (ce sont les "barres" qui tiennent les pistons et qui les relient au vilebrequin). Le système inventé par Infiniti fait donc varier cette hauteur grâce à un système électromagnétique, les bielles sont donc désormais extensibles ! Les deux ratios possibles vont alors de 8:1 à 14:1, le mélange gaz/carburant peut alors être compressé jusqu'à un facteur de 8 ou encore de 14, ce qui fait une jolie différence !
Voici l'embiellage mobile en question, les connaisseurs remarqueront rapidement que ça ne ressemble pas à ce que l'on a l'habitude de voir
Voici la différence avec un moteur classique dont les bielles sont de simples barres reliées au vilebrequin
Voici les deux repères indiqués par Infiniti pour indiquer les deux PMH possibles
En faible charge le taux sera maximal soit 14:1 alors qu'en charge élevée on descendra à 8:1 afin d'éviter l'auto-combustion avant que la bougie ne fasse le travail. Il faut donc s'attendre à voir les économies se réaliser quand on a le pied léger, en conduite sportive rien ne change finalement puisque la compression redevient "normale". Reste maintenant à savoir si ce type de bielles mobiles sera fiable sur le long terme, car ajouter des éléments mobiles est toujours risqué ...
2) Soupapes à levée variable
En plus du système par bielles variables, une autre méthode permettant d’obtenir un taux de compression variable repose sur le **calage et la levée variable des soupapes**. Ce système ajuste l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission en fonction des conditions de charge du moteur. En modifiant le moment où les soupapes se ferment pendant la phase de compression, il est possible d’imiter les effets d’un taux de compression variable.
Dans cette méthode, lorsque le moteur fonctionne à faible charge, les soupapes d'admission restent ouvertes plus longtemps, ce qui diminue la compression effective, comme dans le **cycle Atkinson**. Cela permet de réaliser des économies de carburant en réduisant la quantité d'énergie gaspillée lors de la phase de compression. En revanche, en cas de forte sollicitation, les soupapes se ferment plus tôt, augmentant ainsi la compression et permettant une combustion plus puissante. Ce système est utilisé dans plusieurs moteurs modernes, y compris dans certaines motorisations hybrides, pour maximiser l'efficacité énergétique sans avoir à modifier mécaniquement les composants internes tels que les bielles.
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