La fierté de Mazda

DIESOTTO Le Skyactiv-X de Mazda promet de lier les avantages d’un moteur essence à ceux d’un diesel. Le secret, le taux de compression élevé.

Le voilà enfin! Depuis l’annonce du moteur Skyactiv-X, il y a quelques années, cette technologie innovante a suscité un intérêt immense. Un intérêt encore accru depuis le lancement de la nouvelle Mazda 3. Car, même si les Japonais sont des gens modestes, ce sujet leur tient à cœur et le «petit» (tout est relatif) constructeur en est également très fier. C’est peut-être pour cette raison que les premiers essais sur 3 de présérie ont été une surprise. Dans le sens que ce moteur n’est pas le feu d’artifice escompté. Ses 180 ch et son couple maximal de 224 Nm confèrent à ce quatre-cylindres de 2.0 litres la linéarité et les montées en régime d’un moteur atmosphérique, mais on ne peut pas parler de sportivité. «Comme nous n’avons jamais voulu faire du Skyactiv-X un moteur à hautes performances, il n’a jamais été question de l’équiper d’un turbo», explique Heiko Strietzel, responsable du département Powertrain chez Mazda. L’acoustique suggère aussi que ce moteur n’est pas un foudre de guerre. Bien que le bloc soit complètement encapsulé, ce qui devrait favoriser une sonorité réduite, le niveau acoustique est assez élevé à hauts régimes. On se situe à un degré comparable à celui des moteurs essence similaires. Toute-fois, Mazda demeure le premier constructeur à maîtriser cette innovation, ce qui est déjà remarquable en soi. Un taux de compression plus élevé – le principe sur lequel repose le Skyactiv-X – pré-suppose davantage de travail et, dès lors, davantage de bruit. Ainsi, bien que le carburant soit de l’essence, la sonorité rappelle celle d’un diesel. Ce qui nous amène au cœur du sujet: le Diesotto.

Pour la première fois en série
La technologie Diesotto combine les avantages d’un moteur à essence à ceux d’un diesel, à savoir l’efficacité et la propreté des gaz d’échappement. L’idée de ce moteur à la croisée des chemins, d’où l’appellation X, n’est pas nouvelle. Mercedes, par exemple, avait présenté l’étude F700 – équipée d’un moteur reposant sur le même principe – au Salon de Francfort 2007. En 1949, le moteur auxiliaire Lohmann, installé sur un vélo, fonctionnait déjà selon le principe d’un allumage par compression homogène. Mais Mazda est le premier constructeur à produire en série ce moteur à essence pas comme les autres. «Il s’agit d’une étape importante vers notre objectif, qui est d’obtenir la combustion idéale», souligne Heiko Strietzel. L’allumage par compression homogène résulte de l’augmentation du rapport air-carburant, dans le but d’obtenir un mélange très pauvre. L’avantage, c’est que le rap-port thermique spécifique augmente aussi, ce qui a un effet positif direct sur le rendement. De plus, ce type de moteur – qui tolère de plus grandes quantités d’air – présente aussi une diminution des pertes par étranglement typique des moteurs à essence, à charge intermédiaire. «Dans le Skyactiv-X, le papillon des gaz est de toute façon presque toujours ouvert, explique Heiko Strietzel. C’est pourquoi nous renonçons également à des solutions telles que la désactivation des cylindres, car cela ne réduirait pas significativement les pertes liées à la variation de charge.» Mazda se limite également à l’essentiel avec l’hybridation douce. Alors que la tendance est aux 48 volts, le constructeur japonais s’est contenté de 24 volts pour tous les moteurs. «Nous pensons que c’est suffisant», argumente l’ingénieur.

Après une première injection, le mélange air-essence est comprimé. Là, une deuxième quantité d’essance est injectée (image 2). La bougie inter-vient pour créer une surpression et la compression requise (image 3).

La bougie n’est pas abandonnée
Revenons-en à la combustion. Avec un mélange appauvri à l’extrême, une combustion par bougie d’allumage et propagation de flamme serait ins-table. De plus, l’essence, fortement comprimée, ne s’enflamme que dans des conditions particulières et le plus souvent non contrôlées. Ce phénomène d’auto-allumage s’accompagne de bruits de cliquetis et annonce la mort du moteur à essence. «Nous avons axé tout le développement sur la manière dont le carburant est brûlé», précise Strietzel. Pour cette raison, Mazda s’est arrêté à un taux de compression 16,3:1, qui représente le bon com-promis pour éviter un auto-allumage prématuré et pour atteindre les pressions et les températures nécessaires pour un allumage par compression. Il faut en effet éviter que le mélange air/essence ne s’appauvrise trop; faute de quoi, le front de flamme ne se propage plus dans toute la chambre et la combustion s’interrompt pratiquement. L’allumage par compression, par contre, en-flamme tout le mélange pauvre en même temps, ce qui entraîne une vitesse de combustion beaucoup plus élevée. On y parvient en injectant le carburant à des moments différenciés. Grâce à une injection précoce, on obtient un mélange homogène qui a suffisamment de temps pour se répartir dans toute la chambre de combustion, mais qui est suffisamment pauvre pour ne pas s’auto-enflammer. En-suite, le piston coulisse vers le haut afin de comprimer le mélange. Une deuxième injection, avec une quantité nettement plus importante d’essence, intervient alors dans ce qu’il reste de la chambre de combustion. Un mélange se forme ainsi localement autour de la bougie d’allumage, et est enflammé à l’aide de cette dernière. Ce «mini-incendie» produit une augmentation soudaine de la pression, ce qui déclenche l’auto-allumage.

Rendement optimal
Mazda nomme SPCCI (Spark Controlled Com-pression Ignition) ce procédé qui rend le moteur Skyactiv-X unique. Puisque l’allumage par com-pression était impossible auparavant dans certaines plages de charge et de régime, le principal problème était de passer du mode allumage com-mandé au mode allumage par compression. Le système SPCCI résout ce problème, car Mazda s’est débarrassé de l’idée selon laquelle aucune bougie n’est nécessaire pour obtenir un allumage par com-pression. «Quand il est si difficile de passer d’un processus de combustion à l’autre, pourquoi rejeter tout compromis?» se demande Heiko Strietzel. Avec la bougie à fonctionnement continu, l’allumage par compression fonctionne dans une zone beaucoup plus large et couvre presque toutes les conditions de conduite. Mazda affirme que le moteur tourne maintenant à un rendement optimal pendant 80% du temps. De plus, à pleine charge, le passage à une combustion par allumage commandé peut se faire de manière imperceptible. «En ville, la baisse de consommation atteint 30% grâce à cette technologie. Sur autoroute, en revanche, l’économie par rapport aux moteurs conventionnels est négligeable», précise Heiko Strietzel.
L’un dans l’autre, le mécanisme SPCCI peut être décrit comme suit: on utilise une petite combustion localisée (provoquée par une bougie) pour créer une compression supplémentaire; grâce à celle-ci, la pression et la température dans le cylindre atteint le niveau requis pour obtenir l’allumage par compression.

Une étape importante
Une fois que l’on a intériorisé tout cela, la carence en performances de la Mazda 3 paraît secondaire. On se réjouit plutôt de la faible consommation moyenne, déclarée à 4,3 l/100 km dans le cycle NEDC (CO2: 96 g/km). Accessoirement, les 8 secondes pour accélérer de 0 à 100 km/h témoignent d’un brio certain et permettent au moteur Skyactiv-X d’exploiter le châssis remarquable de la Mazda 3. Toutefois, plus que les valeurs de puissance pure, c’est surtout pour ses innovations que le moteur Skyactiv-X se démarque du reste. «Nous avons franchi une étape importante avec la production en série du Skyactiv-X et sommes d’avis que ce moteur nous accompagnera pendant les 10 à 15 pro-chaines années, complété par une électrification croissante, conclut Heiko Strietzel. Cela signifie aussi qu’il y a encore beaucoup de potentiel d’optimisation.»

La 3 sera la première Mazda à bénéficier du nouveau propulseur Skyactiv-X. La CX-30 suivra.

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