Moteurs à taux de compression variable

Le rendement thermodynamique d'un moteur à combustion interne est une fonction croissante du rapport volumétrique de compression, que ce soit pour les moteurs à allumage par compression, « moteur Diesel » ou les moteurs à allumage commandé « moteur à essence ».

Malheureusement, il n'est pas possible d'augmenter indéfiniment celui-ci du fait d'autres contraintes :

• pressions de fin de combustion trop élevées incompatibles avec les charges admissibles par le moteur ;

• risque d'une baisse du rendement global du moteur notamment par la chute du rendement mécanique ;

• risque d'une auto-inflammation du mélange dans le cas du moteur à essence qui, en général, doit être évitée.

Ce rendement thermodynamique est défini par rapport au cycle thermodynamique théorique du moteur. Dans les zones de faibles charges, le fonctionnement du moteur s'éloigne de ce cycle théorique. La pression de fin de compression n'est plus directement liée au rapport volumétrique de compression et dépend fortement de la charge et du régime de rotation du moteur. Les bénéfices d'un dispositif de rapport de compression variable (VCR : Variable Compression Ratio) seront prépondérants dans ces zones. L'augmentation du rapport volumétrique de compression permettra de rétablir la pression de fin de compression à la valeur requise pour un fonctionnement optimisé du moteur ; cette valeur pouvant être guidée par des impératifs de consommation ou de pollution.

Dans le cas de l'automobile, une situation de très faibles charges est rencontrée en circulation urbaine. Elle est surtout préjudiciable au moteur à allumage commandé du fait d'une régulation de la charge réalisée principalement par le vannage de la quantité d'air admise.

Les potentialités d'un rapport volumétrique de compression variable pour le moteur Diesel ne sont pas aussi importantes mais l'application de cette technologie pour ce type de moteurs n'est cependant pas dénuée d'intérêt.

Les avantages et bénéfices d'un rapport volumétrique de compression variable sont connus depuis fort longtemps. Dès 1932, un premier brevet a été déposé et depuis, ces dernières années, on assiste à une explosion de solutions de moteurs à rapport de compression volumétrique variable. Aucun véhicule n'est aujourd'hui doté en série d'un moteur à rapport volumétrique de compression variable, du fait de sa complexité de réalisation et des coûts supplémentaires engendrés. Cependant, compte tenu des contraintes futures en terme de réduction des émissions de CO₂ des véhicules automobiles, l'EUCAR (European Council for Automotive R&D) envisage l'application de cette technologie dans les années 2015.

Après une étude détaillant l'intérêt de la compression variable et les moyens pour réaliser celle-ci, les différentes solutions constructives proposées seront présentées.