Système Audi "valvelift" à double cames
pour le V6 2.8 FSI

Audi a équipé le V6 2.8 FSI (à injection directe) d'une distribution à deux profils de cames d'admission qui dispense de tout rajout d'élément intermédiaire entre les arbres à cames et les soupapes. C'est maintenant au tour du 3.2 FSI monté sur la nouvelle A5 présentée à Genève de recevoir ce système.

Comme nous l'avons vu dans notre dossier Les distributions à levées et durées d’ouverture variables, la plage d'utilisation d'un moteur est principalement déterminée par le profil de ses cames. Ainsi des cames optimisées pour un bon remplissage des cylindres à haut régime obèrent le remplissage et le rendement à bas régime, ce qui rend un compromis inévitable si ce sont les mêmes cames qui ouvrent les soupapes quelle que soit la vitesse de rotation du moteur.

Pour échapper à ce dilemme, des constructeurs comme Honda, Toyota, Nissan, Mitsubishi, Subaru et Porsche ont développé des mécanismes permettant d'ouvrir les soupapes par des cames différentes selon la charge et le régime du moteur. Cependant, BMW produit depuis 2003 le premier système de distribution à variation continue, le Valvetronic. L'inconvénient principal de tous ces systèmes est qu'ils interposent des composants supplémentaires entre la came et la soupape. La masse et donc l'inertie des culbuteurs, linguets ou poussoirs est accrue, d'où augmentation des pertes par friction ; la précision de commande des soupapes peut aussi être affectée en raison de la perte de rigidité globale de leur système de commande.

Les culasses à quatre soupapes par cylindre du V6 2.8 FSI sont apparentées à celles du 3.2 FSI. Les deux arbres à cames d’admission et les deux d’échappement sont entraînés par des déphaseurs travaillant en continu sur une plage de 42° d’angle de vilebrequin. Le côté échappement ne diffère que par quelques détails. Le côté admission, par contre, dispose du système "valvelift" dans lequel chaque linguet de soupape peut être actionné par deux cames différentes, placées côte à côte sur une douille cannelée intérieurement et pouvant coulisser sur son arbre de presque 7 mm. Comme il y a deux soupapes d'admission par cylindre, chaque douille comprend quatre cames jumelées deux à deux.

Le coulissement axial de cette douille sur les cannelures de son arbre doit bien sûr s'effectuer lorsque les soupapes sont fermées et que le rouleau du linguet tourne en appui contre le cercle de base commun aux deux cames. À cet effet, deux doigts en acier activés par des actionneurs électromagnétiques peuvent s'engager chacun dans une gorge spiralée placée de chaque côté de la douille.

Le tracé de ces spirales dicte et synchronise le déplacement axial de la douille porte-cames. L'alimentation électrique de l'actionneur cesse ensuite et le doigt est repoussé mécaniquement par la rampe terminant la gorge spiralée. La douille a alors été amenée en butée contre un des paliers de l'arbre où elle est maintenue en position par un verrouillage à bille et ressort hélicoïdal analogue à celui d'un baladeur de boîte à vitesses.

Un des doigts s'engage dans la spirale qui pousse du côté des grosses cames alors que la spirale et le doigt situés à l'extrémité opposée de la douille ont la fonction inverse. Le passage d'une came à l'autre s’effectue obligatoirement sur un cycle (2 tours de vilebrequin) et ce, entre 700 et 4000 tr/min. À ce dernier régime, les arbres à cames accomplissent un tour en 30 millisecondes.

Les linguets pivotant sur des socles hydrauliques ont un galet de diamètre accru mais particulièrement étroit, tout comme les cames, ceci afin de limiter le déplacement axial de la douille.

Le plus bombé des deux profils de came est adapté aux plages de pleine charge et de haut régime ; il lève les soupapes de 11 mm. Les deux petites cames sont différentes et donnent à la paire de soupapes d'admission des levées asymétriques: 5,7 mm et 2 mm, ce qui correspond aux plages de charge partielle avec une fermeture avancée de ces soupapes.

Cette levée inégale associe son effet à celui de la géométrie particulière des conduits d’admission et des chambres de combustion pour imprimer à l'air admis une turbulence hélicoidale (Swirl) et de rouleau (Tumble). Le tourbillonnement combiné ainsi obtenu (‘Drumble’) a permis de supprimer les volets de turbulence dans le collecteur d’admission caractéristiques des moteurs FSI.

Le 2.8 FSI de l’Audi A6 fonctionne en levée réduite des soupapes jusqu’à 140 km/h en 5ème et 150 km/h en 6ème. La combinaison d'interventions instantanées telles que retard à l’allumage, modification du calage de la distribution par le déphasage des arbres à cames et fermeture du papillon permet une transition imperceptible lors du passage d'un profil de came à l'autre.

La gestion du moteur s’effectue sans débitmètre d’air car elle utilise comme principaux paramètres la pression dans le collecteur, le calage des arbres à cames et le régime. En effet, la pression dans le collecteur d’admission est constante sur les plages de fonctionnement où le papillon est totalement ouvert et le boîtier électronique de gestion moteur ne pourrait pas disposer sur cette base des informations nécessaires. Il doit piloter deux programmes de travail complets et distincts, l’un pour les charges partielles et l’autre pour la pleine charge, ainsi qu’un gestionnaire de commutation pour les transitions entre les deux profils de came en s'appuyant entre autres sur les informations fournies par les capteurs de calage des arbres à cames d'admission.

Le système valvelift apporte un potentiel de baisse de consommation de 7% à vitesse constante dans la plage des charges partielles. Les économies s’avèrent particulièrement sensibles en roulant à vitesse moyenne sur le rapport le plus élevé possible. Les émissions toxiques lors des départs à froid sont diminuées elles aussi car le catalyseur atteint plus rapidement sa température de service.

La nouvelle version du V6 FSI qui a fait ses débuts sur l’Audi A6 développe une puissance de 154 kW (210 ch), constante entre 5500 tr/min et son régime maxi fixé à 6800 tr/min. Son couple maxi est lui aussi maintenu constamment à 280 Nm entre 3000 et 5000 tr/min. La cylindrée de 2773 cc est obtenue avec l'alésage de la variante 3.2, soit 84,5 mm et une course réduite à 82,4 mm au lieu de 92.8 mm.

Quant à cette variante 3.2, sa puissance augmente de 188 kw (255ch) à 6500 tr/min à 195 kW (265 ch) quasi constants entre 6000 à 7000 tr/min avec un couple maxi inchangé de 330 Nm, mais disponible également de 3000 à 5000 tr/min au lieu de 3250 tr/min.




Auteur : François Dovat
Source : Audi


mars 2007

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