Distribution variable

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La distribution variable est une technologie permettant de faire varier plusieurs paramètres dans un moteur à combustion interne : le calage (abrégée aussi VVT pour variable valve timing), la durée d'ouverture et/ou la levée (variable valve lift) des soupapes d'admission et d'échappement. Ces paramètres varient essentiellement en fonction du régime, de la charge et de la demande d'accélération.

Les bénéfices de la distribution variable sont un couple important à bas régime, une forte puissance à haut régime, un meilleur rendement (autorisant le fonctionnement du moteur en cycle d'Atkinson et la diminution des pertes par pompage) et une moindre pollution.

Présentation[modifier | modifier le code]

Système i-VTEC du moteur Honda K20Z3.
Moteur 1 962 cm3 Alfa 75 2.0 Twin Spark.

Bien que Fiat fut la première société à déposer des brevets autour de la distribution variable dans les années 1960, le premier moteur produit en masse disposant de cette technologie fut le 4-cylindres de l'Alfa Romeo 75 2.0 Twin Spark (en) dans les années 1980, il disposait en effet d'un variateur de phase sur l'arbre à cames d'admission. La variation d'angle était effectuée par un actionneur hydraulique, ce dernier était commandé par le calculateur d'injection (Bosch Motronic (en)), en fonction du régime et de la charge moteur.

Les gains conjoints avec le double allumage étaient plus de couple à bas et moyen régime (90 % du couple à partir de 1 500 tr/min), plus de puissance (148 ch contre 130 sans) et une consommation plus réduite.

Une des formes plus abouties de distribution variable est le système double VANOS (en) plus Valvetronic (en) développé par BMW dans les années 1990 et adopté sur le moteur EP de PSA/BMW (également appelé Prince) monté en moyenne gamme chez PSA et sur la Mini (notamment la 1.6 de 120 ch). Il est produit à la Française de Mécanique.

Encore plus évolué, le système MultiAir, mis au point par Fiat Powertrain Technologies (FPT) et Magneti Marelli en 2002, déjà à l'origine du common rail. La technique consiste à contrôler l'ouverture des soupapes d'admission via un système électro-hydraulique, ce qui permet de contrôler le débit d'air en se passant de papillon des gaz, de gagner environ 10 % de puissance et de rendement avec une augmentation du couple de 15 %, tout en abaissant la consommation et les émissions de CO2 de 10 à 25 %.

L’idéal reste la disparition complète de l’arbre à cames pour le remplacer par des « actionneurs » (technique camless, hydrauliques ou électromagnétiques. Ils augmentent encore les bénéfices susmentionnés. Les constructeurs semblent avoir mis en sommeil ces solutions.[réf. nécessaire]

Fiat a été le premier constructeur automobile à faire breveter un système de calage variable des soupapes fonctionnel qui comprenait la levée variable. Développé par Giovanni Torazza dans les années 1960, le système utilisait la pression hydraulique pour faire varier le point d'appui des suiveurs de came (brevet US 3641988). La pression hydraulique variait en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la pression d'admission. La variation d'ouverture typique était de 37 %.

En septembre 1975, General Motors a breveté un système destiné à faire varier la levée des soupapes. GM était intéressé par l'étranglement des soupapes d'admission en vue de réduire les émissions. Cela a été fait en minimisant la quantité de portance à faible charge pour maintenir la vitesse de prise plus élevée, atomisant ainsi la charge d'admission. GM a rencontré des problèmes en cours d'exécution à très bas régime, et a abandonné le projet(??)

Alfa Romeo a été le premier fabricant à utiliser un système de calage variable des soupapes dans les voitures de production (brevet US 4,231,330). Les modèles à injection de l'Alfa Romeo Spider 2000 de 1980 avaient un système de calage variable des soupapes mécanique. Plus tard, ce fut également utilisé dans les modèles Alfetta 2.0 Quadrifoglio Oro de 1983 ainsi que d'autres voitures.

En 1986, Nissan a développé sa propre forme de VVT avec le (TT) moteur VG30DE pour le Mid-4 Concept. Nissan a choisi de concentrer son système N-VCT (en) (aussi appelé VCT, NVCS ou NVTCS) principalement à la production de basse et moyenne couple de vitesse parce que la grande majorité du temps, le régime du moteur ne sera pas à des vitesses extrêmement élevées. Le système N-VCT peut produire à la fois un ralenti en douceur, et des quantités élevées de couple à basse vitesse et à moyen. Même si elle peut aider un peu en haut de gamme également, l'objectif principal du système est la production de basse et moyenne gamme de couple. Le moteur de VG30DE a été d'abord utilisé dans le 300ZX (Z31) 300ZR modèle en 1987, ce fut la première voiture de production à utiliser la technologie VVT contrôlée électroniquement.

L'étape suivante a été prise en 1989 par Honda avec le système VTEC. Honda a commencé la production d'un système qui donne à un moteur la capacité de fonctionner sur deux profils de cames complètement différents, en éliminant un compromis majeur dans la conception du moteur. Un profil conçu pour actionner les vannes à de faibles vitesses de moteur fournit les bonnes manières[Quoi ?] de la route, faible consommation de carburant et la production de faibles émissions. La seconde est une grande levée, profil en long de la durée et de l'entrée en fonctionnement à des vitesses élevées du moteur pour fournir une augmentation de la puissance de sortie. Le système VTEC a également été développé pour fournir d'autres fonctions dans les moteurs conçus principalement pour une faible consommation de carburant. Le premier moteur VTEC Honda produit était le B16A qui a été installé dans les Integra, CRX et Civic disponibles au Japon et en Europe. En 1991, l'Acura / Honda NSX alimenté par le C30A est devenu le premier véhicule équipé de VTEC disponible aux États-Unis. Le VTEC peut être considéré comme le premier système de « commutation de came » et est également l'un des rares actuellement en production.

En 1991, les chercheurs de l'université de Clemson ont breveté l'arbre à cames qui a été conçu pour fournir un calage variable en continu indépendamment pour les deux soupapes d'admission et d'échappement sur un ensemble de simple arbre à cames. Cette capacité rend approprié à la fois pour poussoir et les applications aériennes des moteurs de came.

En 1992, BMW a introduit le système VANOS. Comme le système Nissan N-VCT, il pourrait permettre une variation de synchronisation de la came d'admission dans les étapes (ou phases), le système VANOS différait en ce qu'il peut fournir une étape supplémentaire pour un total de trois. En 1998, le système a été introduit Double Vanos qui améliore considérablement la gestion des émissions, augmente la production et de couple, et offre une meilleure qualité de la marche au ralenti et l'économie de carburant. Double Vanos a été le premier système qui peut fournir à commande électronique, la variation continue de synchronisation pour les deux soupapes d'admission et d'échappement. En 2001, BMW a introduit le système Valvetronic, qui est unique en ce qu'il peut continuellement varier la levée de soupape d'admission, en plus de cadencement pour les deux soupapes d'admission et d'échappement. Le contrôle précis du système a plus de soupapes d'admission permet la charge d'admission d'être commandé exclusivement par des soupapes d'admission, ce qui élimine la nécessité d'une vanne d'étranglement et qui réduit considérablement la perte de pompage. La réduction de la perte de pompage représente une augmentation de 10 % en puissance et économie de carburant.

Ford est devenu le premier fabricant à utiliser le calage variable des soupapes dans un camion pick-up, avec la Ford F-série la plus vendue dans l'année modèle 2004. Le moteur utilisé est le 5.4L 3-soupapes Triton.

En 2005, General Motors a offert le premier système de calage variable des soupapes pour I-tête moteurs V6, LZE et LZ4.

En 2007, DaimlerChrysler est devenu le premier fabricant à produire un moteur à cames en bloc avec un contrôle indépendant de came d'échappement calendrier par rapport à la consommation. La Dodge Viper 2008 utilise l'assemblage d'arbre à cames concentriques de Mechadyne pour aider à stimuler la puissance à six cents chevaux.

Références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]