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BMW Valvetronic (1)



par François Dovat

Pour la première fois, un moteur à allumage commandé (moteur à essence) se passe de papillon d'admission.

Les diesels n'en ont pas: ils aspirent une quantité d'air indépendante de la charge, c'est-à-dire que leur puissance est réglée uniquement par le volume de gazole injecté. C'est là une des raisons de leur meilleur rendement. En effet, le papillon d'admission, en freinant la respiration du moteur pour contrôler sa puissance augmente les pertes par pompage. Un moteur à essence a donc le rendement (inversement proportionnel à la consommation spécifique) le meilleur à pleine ouverture du papillon, autrement dit à pleine charge, et ce rendement baisse plus fortement avec la diminution de la charge que dans le cas d'un diesel. Beaucoup de constructeurs tentent de solutionner ce problème par le moyen d'une stratification de la charge, technologie qui consiste à appauvrir le mélange air/essence dans les zones périphériques de la chambre de combustion lorsque le moteur fonctionne sous faible charge, ce qui autorise ainsi à garder le papillon d'admission grand ouvert. L'injection de l'essence directement dans la chambre en fin de course de compression permet de concentrer un mélange en proportions inflammables près de la bougie. Mais c'est une voie difficile à cause de l'augmentation de la production d'oxydes d'azotes en raison de la combustion en excès d'air et par suite de contraintes thermiques accrues, notamment sur le segment de tête. De plus, les moteurs fonctionnant en charge stratifiée nécessitent de l'essence sans souffre, faute de quoi leur avantage en consommation devient illusoire.

BMW a choisi une technologie différente qui s'en prend au problème à la source, tout en en résolvant un autre.

La masse d'air aspirée est réglée par l'ouverture infiniment variable des soupapes d'admission et le papillon a pu être carrément supprimé. Depuis fort longtemps, les chercheurs, ingénieurs et autres inventeurs ont cherché un système capable de varier les durées et levées des soupapes pour les optimiser en fonction du régime. Malgré des sommes d'ingéniosité considérables, seuls quelques systèmes variant ces paramètres soit légèrement soit par escaliers ont été commercialisés. D'autre part, des dispositifs qui modifient le calage de l'arbre à cames d'admission sont maintenant courants, mais ils n'apportent qu'une amélioration marginale et ne changent ni l'angle total d'ouverture ni la levée. BMW fut d'ailleurs le premier constructeur à monter un tel mécanisme également sur la commande de l'arbre à cames d'échappement (Double Vanos). Ce système est désormais utilisé conjointement au Valvetronic, si bien que quasiment tous les paramètres de la distribution deviennent contrôlables.

Les soupapes d'admission sont actionnées par l'intermédiaire de deux leviers dont l'un repose sur des socles hydrauliques alors que l'autre est monté sur un arbre de contrôle à excentriques. Ce dernier est commandé par un moteur électrique et une vis sans fin; 3/10e de secondes suffisent pour amener cet arbre d'une butée à l'autre. La réponse transitoire du moteur est plus rapide qu'avec un papillon conventionnel car la pression atmosphérique n'est pas diminuée dans tout le collecteur. En charge partielle les pertes par pompage sont fortement réduites car les pistons n'ont pas à aspirer durant toute la course d'admission dans une dépression créée par un papillon partiellement fermé, mais seulement durant une fraction de cette course. En effet, la pression atmosphérique juste derrière la soupape permet de remplir rapidement le cylindre de la quantité voulue de mélange et, de plus, comme ladite soupape ne se referme pas après le PMB mais avant, une bonne partie de l'énergie dépensée en aspiration est récupérée lors de la remontée du piston.


(© François Dovat)
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Idée & conception © 1999-2011 van Damme Stéphane.


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