Quand les bonnes choses vont par trois

TROIS-PATTES Eléments essentiels des chaînes cinématiques hybrides, les moteurs thermiques semblent encore avoir de beaux jours devant eux. Le trois-cylindres devrait continuer à jouer un rôle important à cet égard.

Le moteur thermique à trois cylindres rencontre un certain succès depuis quelques années. Boosté par la suralimentation, il délivre effectivement des performances pour le moins remarquables tout en émettant relativement peu de CO2 selon les tests normalisés NEDC. Problème: ce test ne sollicite que très peu le moteur. En conséquence, en usage réel, les valeurs de consommation des petits 3-cylindres ont parfois tendance à s’envoler. Un constat confirmé par le WLTP, un nouveau cycle de conduite plus réaliste. Malgré tout, de nombreux constructeurs continuent à miser sur l’architecture à trois cylindres à l’heure d’équiper leurs nouvelles productions. C’est le cas de Ford, Hyundai, Toyota et pour les diesels General Motors. 

Booster en mode éco
Avec la deuxième génération de son moteur Ecoboost de 1.0 à distribution variable et turbocompresseur à géométrie variable, Ford cherche à exploiter son moteur au rapport stœchiométrique (Lambda-1) sur la totalité de sa plage de fonctionnement. Résultat: de gros avantages en matière de consommation et d’émissions. Sur base du 3-cylindres Ecoboost 1,5 litres, les ingénieurs Ford testent maintenant de nouvelles solutions techniques. Pour pouvoir opérer avec un taux de compression supérieur et, donc, de plus hauts pics de pression, ils ont optimisé le moteur de série au niveau de sa résistance structurelle. De plus, ils ont adapté le système de refroidissement afin de réduire le risque de détonation. Enfin, l’interaction d’un taux de compression supérieur, d’une variabilité accrue de la distribution et d’un compresseur VTG autorise en permanence de travailler à Lambda-1 ainsi que des puissances allant jusqu’à 220 kW.

Avec le cycle de Miller
Avec son tout nouveau 3-cylindres, Hyundai cherche également à améliorer la consommation et la qualité des gaz d’échappement. Comme l’a expliqué Chul-Ho Yu lors de son exposé au Symposium des moteurs de Vienne, la technologie Smartstream va être transposée sur les petits moteurs. Parmi eux, le 1,0 litre. Les caractéristiques de ce moteur suralimenté? Distribution optimisée CVVD (Continuously Variable Valve Duration), recyclage des gaz d’échappement à basse pression et gestion optimale de la température. Le système CVVD permet de moduler, côté admission, la phase et la durée et, côté échappement, la phase d’ouverture des soupapes. En outre, il permet de travailler sous le cycle de Miller (détente plus importante) dans certaines conditions. La combinaison des trois technologies induit une amélioration substantielle du rendement. L’injection directe d’essence à une pression maximale majorée à 350 bars optimise l’homogénéité du mélange et réduit les émissions de particules.

Distribution optimisée CVVD dans le moteur Smartstream de Hyundai.

En solo ou épaulé par l’électrique
Pour son utilisation dans la nouvelle Yaris, Toyota a mis au point un trois-cylindres atmosphérique de 1,5 l. Fonctionnant avec une distribution variable sous le cycle Atkinson, il se distingue par un rendement (maximum) de 40%, synonyme de baisse significative des émissions de CO2. Fabriqué dans l’usine polonaise de Jelcz-Lasowice, le moteur est utilisable en solo (M15A-FKS, 92 kW, 153 Nm) ou associé à un système hybride (M15A-FXE, 68 kW, 120 Nm). Parmi les caractéristiques typiques de ce moteur à course longue, citons le système d’injection directe à 200 bars, le refroidissement optimisé, le recyclage repensé des gaz d’échappement et la diminution des pertes par friction. En configuration hybride avec un moteur FXE, un prototype a affiché, par rapport au modèle actuel, une amélioration de 15% pour l’accélération de 0 à 100  km/h et une diminution de la consommation d’essence de plus de 20%. 

Une chance pour le diesel
Aujourd’hui, on n’accorde guère de chance aux moteurs diesel pour les citadines et les compactes, car les dépolluer coûte cher dans un segment où chaque centime compte. Pourtant, Roberto Golisano, de General Motors Global Propulsion Systems Torino, a présenté à Vienne un turbodiesel trois-cylindres destiné à l’Opel Astra. Un concept qui n’a rien de nouveau: en 1983, Daihatsu disposait déjà d’un diesel 1.0, un petit moteur développant 60 Nm et 38 ch. Mais cette motorisation diesel a disparu.

Pour ce trois-cylindres en aluminium, le groupe GM mise une fois de plus – comme avec le gros V6 de 3 l présenté en 2019 à Vienne – sur une cylindrée unitaire de 0,5 l ainsi qu’une longue course (84 × 90 mm). Grâce à son turbocompresseur VTG, le diesel comprimé à 15,5:1, avec des pressions d’injection jusqu’à concurrence de 2000 bars, délivre un couple maxi de 300 Nm et une puissance maxi de 90 kW (122 ch). Par rapport à son prédécesseur, le 4-cylindres 1,6 l, le trois-cylindres consomme 20% de carburant en moins. Les ­systèmes de recyclage des gaz d’échappement à basse et à haute pression ainsi qu’un pot catalytique à oxydation, un filtre à particules, deux systèmes passifs de catalyseur SCR et un catalyseur à oxydation avec ammoniac garantissent une qualité des gaz d’échappement compatible avec la norme ­EU-6d. 

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