8 octobre 2014

Explication du fonctionnement Atkinson/conventionnel du Toyota 1.0 VVT-i

Toyota a annoncé que 14 nouveaux moteurs ou évolutions d’existants seront lancés dans sa gamme d’ici 2015. Le premier d’entre eux a été présenté au Mondial de l'Automobile et équipe les Aygo et Yaris : c’est un 3 cylindres 1,0 litre VVT-i à 12 soupapes et 2 arbres à cames. Le constructeur annonce son point de meilleur rendement à 37%, notamment grâce au fonctionnement en mode Atkinson lorsqu’il est utilisé à bas régime sous faible charge. Etant donné que ce mode n’est généralement bénéfique que dans une plage restreinte de régime/couple, les motoristes ont programmé un retour à un diagramme de distribution conventionnel en dehors de cette zone.

Gerald Killmann, vice-président recherche et développement de Toyota Motor Europe, explique : « Le passage entre ces deux modes de fonctionnement est effectué par un décalage de l’arbre à cames d’admission. Le déphaseur est nouveau et permet une variation angulaire de 41°, soit 82° au niveau du vilebrequin. Ce changement de mode de fonctionnent est imperceptible par le conducteur car il s’opère très rapidement ». Conséquence induite, le rapport volumétrique qui était de 11 :1 sur la version précédente est passé à 11,5 :1. D’autres moteurs qui fonctionnement en mode Atkinson sur toute la plage régime/charge ont des rapports volumétriques pouvant atteindre 13,5 :1, mais ce taux n’a pas été possible pour le 1,0 litre VVT-i en raison de son mode conventionnel en pleine charge. Gerald Killmann : « Les courbes d’iso-rendement sont similaires aux moteurs plus conventionnels sur le reste de la plage d’utilisation ».

D’autres évolutions ont été appliquées. Le débit massique de gaz provenant de la vanne EGR a été accru afin de réduire encore plus les pertes par pompage. Les gaz sont maintenant refroidis car leur circuit traverse la culasse. Les conduits d’admission et les pistons ont été redessinés afin d’augmenter le Tumble (turbulence verticale), ce qui accélère la vitesse du front de flamme. Les améliorations du balayage et du refroidissement de la chambre de combustion permettent de retarder l’apparition du cliquetis. En outre, les frottements diminuent grâce à plusieurs mesures : adoption d’un revêtement de carbone ultra-dur pour les commandes de soupapes, nouveau traitement de surface des pistons et du mécanisme d’entraînement de la chaîne de distribution ainsi que modification de la forme du carter d’huile. Gerald Killmann précise : « Le collecteur d’échappement est intégré dans la culasse, ce qui apporte une montée en température plus rapide qui réduit les frottements et un refroidissement en pleine charge permettant de rester en dosage stœchiométrique et éviter un éventuel enrichissement ».

Le moteur développe 51 kW (69 ch) à 6000 tr/min et un couple maxi de 95 Nm à 4300 tr/min, 85 Nm étant déjà délivrés à 2000 tr/min. La nouvelle Toyota Yaris équipée de ce moteur est homologuée à 99 g de CO2/km en cycle mixte NEDC (consommation de 4,3 l/100 km), alors que ses émissions étaient auparavant de 110 g/km. Une version à 95 g/km avec Stop-Start est également prévue. Ce moteur équipe aussi la nouvelle Yago annoncée à 88 g de CO2/km en cycle mixte NEDC et consommant 3,8 l/100 km contre 4,3 l/100 km sur l’ancienne version.

Notons que le V8 de 351 kW (447 ch) du nouveau coupé Lexus RC F utilise également ce fonctionnement bi-mode grâce à des décaleurs électriques sur les arbres à cames d’admission. Le rapport volumétrique est supérieur : 12,3 : 1. Le recours au mode Atkinson est une des stratégies mises en œuvre pour optimiser la consommation de carburant et respecter les normes de dépollution Euro 6 alors que le retour à un diagramme de distribution conventionnel permet d’obtenir la puissance maximale.

Gerald Killmann termine avec cette information : « Nous allons pouvoir commercialiser bientôt un moteur qui offrira un rendement de 40% ».

  Yvonnick Gazeau

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