Article du 23 novembre 2016

Evolution moteur - Vers des blocs sans arbres à cames ?

Texte de Patrick

Sur un moteur 4-temps conventionnel, la moitié d'un cycle implique des valves actionnées par des arbres à cames. Le calage de ces derniers est primordial pour un bon fonctionnement. La tendance est même au calage variable s'adaptant au régime moteur, par exemple avec une partie excentrique actionnée par la force centrifuge sur la dernière GSX-R 1000.

Mais peu importe le nombre de cylindres, le vilebrequin doit quelque part entraîner la distribution pour que les cames tournent de concert avec le reste des parties mobiles. FreeValve, société fille du constructeur suédois d'hypercar Koenigsegg, propose un système de valves indépendantes actionnées de façon électronique. Gain de place, gain de poids, gain de couple et gain de puissance. Alléchant, non ?

Au stade de premier prototype roulant, ce système équipe un moteur 4-cylindres turbo 1.6l conçu en 2012 environ. En remplaçant la culasse, le moteur est déjà 50mm moins haut et en supprimant la distribution ce sont 70mm en longueur qui sont libérés. En terme de poids, ce sont entre 15 et 20kg de moins sur la balance. Pour une moto, ces chiffres seraient moins avantageux, vu qu'elle pèse sept fois moins qu'une voiture compacte.

Le secret de ces valves, c'est qu'elle sont à actionnement pneumatique, maintien et amortissement hydrauliques, avec capteur de course (d'une précision de 1/10 de mm en temps réel), tout en étant toutes parfaitement indépendantes. Leur programmation permet de choisir : le moment où elle s'ouvre, de combien (25%, 50%, 100%, etc.), pendant combien de temps et quand est-ce qu'elle se ferme.

Premier avantage, avec un échappement sur deux valves, la forme du conduit peut être différente d'une valve à l'autre et privilégier l'une ou l'autre en fonction du régime. Pareil pour un moteur turbo, pas besoin de wastegate si une valve va au turbo et pas l'autre. Avec ce contrôle, la chauffe du système d'échappement devient aussi plus simple, rendant un démarrage à froid bien moins polluant, adieu pré-catalyseur. L'extinction de cylindre pour l'économie de carburant devient aussi plus facile.

Sur le prototype dépourvu d'injection directe, les ingénieurs suédois obtiennent une compression de 12 à 14:1. Le moteur dont il est dérivé n'affiche "que" 9:1, soit une belle progression qui permet de se passer de l'injection directe qui est coûteuse à défaut de peser lourd et permet une combustion plus propre en son absence.

En chiffres, les ingénieurs relèvent un gain de 47% de couple, de 240 Nm à 320 Nm. La puissance passe de 160 à 240 ch, soit 45% de mieux. Réduction de la consommation d'environ 15%, 35% de moins d'émissions polluantes. D'autres tests, menés de 2009 à 2011 sur la partie admission d'une Saab 9-5 a prouvé que le système est opérationnel à des températures inférieures à -20°C tout en parcourant 55'000 kilomètres. Ce prototype aura ensuite fait 10'000 kilomètres avec l'admission et l'échappement opérés par FreeValve.

Nous garderons un oeil sur ces avancées qui pourraient devenir intéressantes sur nos deux-roues, autant en gain de poids qu'en performances. Cependant, ce système FreeValve pourrait aussi bien atteindre rapidement des limites de régime, quand une voiture aura une zone rouge à 7'000 tr/min, une sportives 4-cylindres en fera facilement 10'000 de plus.

Le site officiel FreeValve.

Patrick
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