Koenigsegg, désigné constructeur automobile le plus innovateur en 2016 avec son moteur sans arbre à cames Freevalve
Koenigsegg, c’est un petit constructeur automobile suédois bien connu pour ses supercars et autres voitures de sport, qui a remporté le grand prix annuel de la revue de vulgarisation scientifique américaine « Popular Science » au nez et à la barbe des plus grandes marques automobiles du monde.
Sur un moteur à quatre temps on pourrait résumer en disant aspire, comprime boum et recrache…. Ce sont les quatre coups temps, d’un moteur à combustion interne (MCI) qui a été breveté par Nikolaus Otto au 19ème siècle. L’action des soupapes d’admission qui permettent à un moteur de respirer et les soupapes d’échappement qui lui permettent d’expulser les gaz usés étaient, jusqu’à très récemment, défini par un arbre à cames excentriques en rotation deux fois moins vite que le vilebrequin du moteur. Koenigsegg avait présenté son moteur sans arbre à cames début 2016.
L’arbre à cames tourne encore moitié moins vite que le vilebrequin dans un moteur moderne, mais avance comme l’arbre à cames phasage, mais est capable de varier l’ouverture relative et la fermeture des soupapes par rapport à la position de du vilebrequin, améliorant ainsi l’efficacité et la performance. Ceci est maintenant monnaie courante. Les fameux moteurs VTEC de Honda change effectivement le profil de came, ce qui augmente la durée de croisement des soupapes et sa levée à haut régime. BMW et Nissan ont des systèmes de levage de levée variable des soupapes d’admission qui contrôlent en fait la quantité d’air d’admission, par opposition à papillon des gaz.
Koenigsegg Freevalve Engine 2 Si vous pouvez imaginer un moteur libre des contraintes mécaniques d’un arbre à cames en acier (ou même de quatre), vous avez les bases du moteur sans arbre à cames Koenigsegg Freevalve. Par opposition à un arbre à cames imposant une position à une soupape, chaque soupape dispose de son propre dispositif d’actionnement commandant le déclenchement de la soupape et la synchronisation.
L’idée tourne chez les spécialistes depuis des années, et de nombreuses entreprises ont travaillé sur la mise sur le marché de cette solution. Mais le constructeur de supercar Koenigsegg a passé les 13 dernières années à travailler sur une culasse sans arbre cames, et il vient de publier cette vidéo astucieuce
Freevalve from Freevalve on Vimeo.
Il y a plus d’avantages potentiels pour une culasse de cette conception que nous ne pouvons en lister. En théorie, un moteur sans arbre à cames peut fonctionner sur une combinaison quelconque de ses cylindres, avec des cycles classiques ou des cycles d’Atkinson plus efficace ou de type Miller et diesel (grâce à leurs taux de compression relativement plus important), (bon là on rentre dans la thermodynamique).
Dans tous les cas le croisement de soupape est très important, en fonction de ce que l’on recherche. Ou pas. Un moteur sans arbre à cames à aspiration naturelle de 1,5 litres à quatre cylindres capable de consommer 5.88 litres aux 100 km et en plus sur deux cylindres et en proposant plus de 250 chevaux quand vous le désirez n’est pas impossible.
Mais vous désirez utiliser un carburant avec un indice de 87 d’octane ? Pas de problème, mais quand vous décidez de choisir le meilleur, de partir pour celui qui a l’indice d’octane le plus élevé, votre moteur pourrait instantanément proposer plus de puissance, surtout s’il y a un turbocompresseur qui pousse fort le mélange dans les cylindres.
Lorsque les moteurs sans arbre à cames vont arriver, il n’y a pas de doute là dessus, les taxes TIPP n’auront plus de raison d’exister, ou au moins il faudrait les repenser, parce que chaque moteur sans arbre à came pourrait très bien fabriquer, presque son propre carburant lors des tests d’homologation. Le potentiel est presque illimité aux deux extrémités du spectre : efficacité et puissance.
Augmentation du taux de compression
Dans les moteurs à allumage par étincelle classiques, la compression est limitée par le cognement à pleine charge et à chaud. Avec les systèmes à soupapes conventionnels, cela signifie que le taux de compression doit être suffisamment bas pour fonctionner à pleine charge avec le carburant le plus sensible au cognement (indice d'octane le plus bas autorisé dans le moteur).
Avec le système Freevalve, le taux de compression effectif peut être abaissé à la demande en réduisant la quantité d'air dans le cylindre avant la compression (cycle de Miller ou d'Atkinson).
Cela permet d'optimiser le taux de compression du moteur pour un indice d'octane élevé (comme les carburants 100 % alcool) tout en étant capable de fonctionner à pleine charge avec des carburants à indice d'octane plus faible (comme l'essence ordinaire). Le moteur fournira moins de couple et de puissance avec l'essence qu'avec un moteur à faible taux de compression, mais il sera plus économe en carburant.
Par conséquent, le taux de compression d'un moteur multicarburant équipé d'un système à soupapes libres sera probablement fixé à 15:1 ou plus. L'augmentation du taux de compression de 10 à 15 augmentera la température.
Cela permettra d'obtenir des performances et un rendement énergétique très élevés avec les carburants alcoolisés et une excellente capacité de démarrage, tout en étant capable de fonctionner avec de l'essence normale et des carburants similaires.
Il y a quelques petits inconvénients, cependant. Il y a un fait important quand même pour que ce moteur fonctionne il faut une source de pression pneumatique (un compresseur d’air et / ou un accumulateur est nécessaire) et des actionneurs hydrauliques (une autre pompe à huile). Mais ces pertes ne sont pas aussi importantes que les pertes parasites de la friction dû à l’entraînement de l’arbre à cames, les chaînes et les soupapes maintenues fermées par des ressorts. De plus, ces actionneurs sont plutôt bruyants et dans leur état actuel ne seraient jamais adoubés par public.
Les nouvelles technologies prennent un certain temps à mûrir avant qu’elles ne soient prêtes à entrer en production. La bonne nouvelle est que le moteur à combustion interne voit son espérance de vie diminuer comme peau de chagrin.
Mis à part tous les avantages, le moteur sans arbre à cames donnera également un sursis nécessaire avant que les moteurs électriques n’envahissent le monde entier.
source Koenigsegg