Présentation du moteur VC-Turbo révolutionnaire d'Infiniti

Présentation du moteur VC-Turbo révolutionnaire d'Infiniti

Entretien avec les plus grands spécialistes de Infiniti et Renault-Nissan - Shinichi Kaga et Alain Raposto

Alain Raposto a l'air confiant. Le vice-président de l'alliance Renault-Nissan, responsable du développement moteur, a toutes les raisons de le faire. Adjacent au hall où nous parlons se trouve le stand d'Infiniti, la filiale de luxe de Nissan, qui présente aujourd'hui le premier moteur de série VC-Turbo au monde à taux de compression variable. La même énergie provient de son collègue Shinichi Kiga, chef du département moteur d'Infiniti.

La percée faite par les concepteurs d'Infiniti est vraiment énorme. La création d'un moteur à essence de série avec un degré de compression variable est vraiment une révolution technologique qui, malgré de nombreuses tentatives, n'a été donnée à personne jusqu'à présent. Pour comprendre le sens d'une telle chose, il est bon de lire notre série "Que se passe-t-il dans le moteur de la voiture", qui décrit les processus de combustion dans le moteur à essence. Ici, nous mentionnerons, cependant, que d'un point de vue thermodynamique, plus le degré de compression est élevé, plus un moteur est efficace - très simplement, les particules de carburant et d'oxygène de l'air sont donc beaucoup plus proches et le produit chimique les réactions sont plus complètes, de plus, la chaleur n'est pas dissipée à l'extérieur, mais est consommée par les particules elles-mêmes.

Le haut degré de compression est l'un des grands avantages du moteur diesel par rapport à celui à essence. Le frein sur ce dernier est le phénomène de détonation, bien décrit dans la série d'articles en question. À des charges plus élevées, respectivement une soupape d'étranglement ouverte plus large (comme lors de l'accélération pour dépasser), la quantité de mélange air-carburant entrant dans chaque cylindre est plus grande. Cela signifie une pression plus élevée et une température de fonctionnement moyenne plus élevée. Ce dernier, à son tour, provoque une compression plus forte des résidus du mélange air-carburant du front de flamme de combustion, une formation plus intensive de peroxydes et d'hydroxerxes dans la partie résiduelle et l'initiation d'une combustion explosive dans le moteur, qui est généralement à vitesse extrêmement élevée. , une sonnerie métallique et diffusant littéralement l'énergie générée par le mélange résiduel.

Pour réduire cette tendance à des charges élevées (bien entendu, la tendance à la détonation dépend d'autres facteurs tels que la température extérieure, la température du liquide de refroidissement et de l'huile, la résistance à la détonation des carburants, etc.), les concepteurs sont obligés de réduire le degré de compression. Avec cela, cependant, ils perdent en termes d'efficacité du moteur. Tout ce qui précède est d'autant plus valable en présence de turbocompresseur, car l'air, bien que refroidi par le refroidisseur intermédiaire, entre toujours précomprimé dans les cylindres. Cela signifie également plus de carburant et une tendance plus élevée à exploser. Après l'introduction en masse des moteurs turbo à réduction de taille, ce problème est devenu encore plus apparent. Par conséquent, les concepteurs parlent d'un «degré de compression géométrique», celui déterminé par la conception du moteur et «réel» lorsque le facteur de pré-compression est pris en compte. Par conséquent, même dans les moteurs turbo modernes à injection directe de carburant, qui joue un rôle important dans le refroidissement interne de la chambre de combustion et abaissant la température moyenne du processus de combustion, respectivement la tendance à la détonation, le taux de compression dépasse rarement 10,5: 1.

Mais que se passerait-il si le degré géométrique de compression pouvait changer au cours des travaux? Être élevé dans les modes de charge faible et partielle, atteindre le maximum théorique et être réduit à haute pression de suralimentation et à haute pression et température dans les cylindres pour éviter les détonations. Cela permettrait à la fois la possibilité d'augmenter la puissance avec suralimentation avec une pression plus élevée et un rendement plus élevé, respectivement une consommation de carburant plus faible.

Ici, après 20 ans de travail, le moteur Infiniti montre que c'est possible. Selon Raposto, le travail des équipes pour le créer a été énorme et le résultat d'un tourment au tantale. Différentes variantes ont été testées en termes d'architecture moteur, jusqu'à il y a 6 ans, cela a été atteint et les réglages précis ont commencé. Le système permet un réglage dynamique et continu du taux de compression dans la plage de 8: 1 à 14: 1.

La construction elle-même est ingénieuse: la bielle de chaque cylindre ne transmet pas son mouvement directement aux cols de bielle du vilebrequin, mais à un coin d'une liaison intermédiaire spéciale avec un trou au milieu. L'unité est placée sur le col de la bielle (elle est dans son ouverture) et la réception de la force de la bielle à une extrémité la transmet au col car l'unité ne tourne pas, mais effectue un mouvement d'oscillation. De l'autre côté de l'unité en question se trouve un système de levier qui lui sert en quelque sorte de support. Le système de levier fait tourner l'unité le long de son axe, déplaçant ainsi le point de fixation de la bielle de l'autre côté. Le mouvement d'oscillation de l'unité intermédiaire est préservé, mais son axe tourne et détermine ainsi différentes positions de départ et d'arrivée de la bielle, respectivement du piston et une variation dynamique du degré de compression en fonction des conditions.

Vous direz - mais cela complique infiniment le moteur, introduit de nouveaux mécanismes de déplacement dans le système, et tout cela conduit à une friction accrue et des masses inertes. Oui, à première vue, il en est ainsi, mais avec le mécanisme moteur VC-Turbo, il y a des phénomènes très intéressants. Les unités supplémentaires de chaque bielle, commandées par un mécanisme commun, équilibrent largement les forces du second ordre, de sorte que malgré sa cylindrée de deux litres, le moteur quatre cylindres n'a pas besoin d'arbres d'équilibrage. De plus, comme la bielle n'effectue pas le mouvement de rotation large typique, mais transmet la force du piston à une extrémité de l'unité intermédiaire, elle est pratiquement plus petite et plus légère (cela dépend de toute la dynamique complexe des forces transmises à travers le système ) et - surtout - a une déviation dans sa partie inférieure de seulement 17 mm. Le moment de frottement le plus important est évité, avec les moteurs conventionnels, typique du moment du démarrage du piston à partir du point mort haut, lorsque la bielle appuie sur l'axe du vilebrequin et les pertes sont les plus importantes.

Ainsi, selon MM. Raposto et Kiga, les lacunes sont largement éliminées. D'où les avantages de changer dynamiquement le taux de compression, qui est basé sur des programmes logiciels prédéfinis basés sur des tests au banc et sur route (des milliers d'heures) sans avoir besoin de mesurer en temps réel ce qui se passe dans le moteur. Plus de 300 nouveaux brevets ont été intégrés dans la machine. Le caractère avant-gardiste de ce dernier comprend également un système à double injection de carburant avec un injecteur pour injection directe d'un cylindre, utilisé principalement pour les démarrages à froid et des charges plus élevées, et un injecteur dans les collecteurs d'admission offrant de meilleures conditions de déplacement de carburant et un plus petit consommation d'énergie à charge partielle. Ainsi, le système d'injection complexe offre le meilleur des deux mondes. Bien entendu, le moteur nécessite également un système de lubrification plus sophistiqué, car les mécanismes décrits ci-dessus ont des canaux de lubrification sous pression spéciaux, qui complètent les canaux principaux dans le vilebrequin.

Le résultat de cela dans la pratique est que le moteur à essence à quatre cylindres de 272 ch. et 390 Nm de couple consommeront 27% de carburant en moins que le moteur six cylindres atmosphérique précédent avec une puissance proche de cette puissance.

Texte: Georgi Kolev, envoyé spécial d'Auto Motor und Sport Bulgaria à Paris

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