Quelle place pour le moteur à compression variable ?

copyright MCE-5 Development – Philippe Stroppa – Histoire d’Entreprise

La quadrature du cercle : tel est, à peu près, l’objectif des moteurs modernes, qui doivent à la fois être performants, silencieux, doux, sobres et émettre le minimum de rejets polluants. Le tout, bien sûr, en coûtant le moins cher possible à concevoir et fabriquer. Du coup, pour pouvoir s’adapter à toutes les conditions de conduite et respecter les normes antipollution, tout est variable dans nos moteurs : calage et levée des soupapes, alimentation, suralimentation… Tout, sauf un dernier paramètre, auquel personne ne s’est attaqué jusqu’à présent : le taux de compression.

Le taux de compression, kézaco ? Dans les moteurs thermiques auxquels nous sommes habitués, les pistons effectuent des allers-retours dans les cylindres afin de générer le fameux cycle « admission-compression-détente-échappement ». Le taux de compression est le rapport entre le volume défini par le mouvement du piston (le cylindre proprement dit, V2 sur le schéma ci-dessous) et celui de la chambre de combustion, volume minimal V1 atteint lorsque le piston est à son plus haut (point mort haut ou PMH). On l’appelle aussi parfois « rapport volumétrique ».

Le taux de compression se calcule comme suit : (V1+V2)/V1

L’idée, le Graal, le but ultime pour un ingénieur motoriste, c’est d’augmenter ce taux de compression afin d’améliorer le rendement. Mais c’est délicat, notamment sur les moteurs essence, où un taux de compression trop élevé entraîne une auto-inflammation du mélange (comme sur un diesel !), ou « cliquetis ». Un dysfonctionnement nuisible à l’agrément de conduite et pouvant à terme endommager la mécanique.

C’est là qu’intervient le moteur à compression variable, qui permet, selon ses promoteurs, d’offrir à la fois des performances élevées et une baisse des émissions et consommations de l’ordre de 30%. Un projet qui ne date pas d’hier : Saab y a longtemps travaillé, jusqu’à présenter au début des années 2000 son concept SVC (Saab Variable Compression). Pour les Saabistes nostalgiques, j’ai même retrouvé une vidéo de l’époque :

Mais le moteur Saab SVC n’a jamais dépassé le stade du prototype. Est-ce dû à des coûts de développements élevés, que la maison-mère General Motors ne pouvait supporter, où à des problèmes de mise au point, et notamment du vieillissement du curieux joint caoutchouc de l’articulation du bloc ? Les raisons de cet abandon sont floues.

Toujours est-il qu’aujourd’hui, plus aucun constructeur ne communique sur le moteur à compression variable. En France, la société MCE-5 travaille sur son moteur VCRi, qui repose sur une technologie différente de celle du Saab SVC : le VCRi emploie un deuxième piston, un « vérin de commande » relié au premier par un système de roue et crémaillères. Le mouvement de celui-ci permet de décaler la course du piston dans le cylindre, faisant varier ainsi le taux de compression.

Éclaté du moteur MCE-5 VCRi

En vidéo, ça donne ça :

Les ingénieurs de MCE-5 sont parvenus à obtenir une plage très large : le rapport volumétrique de leur moteur peut ainsi varier de 8:1 (à gauche sur l’image ci-dessous) à 18:1 (à droite). À titre de comparaison, sur un moteur essence conventionnel, ce taux est généralement voisin de 10:1.

À gauche, le taux de compression minimal, à droite, le maximal.

Concrètement, le moteur VCRi utilise un taux de compression plus élevé à faible charge, et, à l’inverse, un taux plus faible lorsque l’on écrase l’accélérateur. Le prototype du moteur VCRi, monté sur une Peugeot 407, affiche les caractéristiques suivantes :

• 4 cylindres essence bi-turbo
• Cylindrée : 1,5 litre
• Puissance : 245 ch à 5 300 tr/min
• Couple : 480 Nm à 1 800 tr/min
• Consommation mixte NEDC : 6,5 l/100 km
• Émissions de CO2 : 155 g/km

Une fiche technique plutôt impressionnante pour un moteur essence, mais nettement moins si on la compare à un diesel aux caractéristiques similaires. Ainsi, une Audi A4 3.0 TDI Quattro affiche la même puissance, un couple légèrement supérieur (500 Nm à 1 400 tr/min) et se contente de 5,8 l/100 km et 152 g/km de CO2 sur le cycle d’homologation, malgré sa pesante transmission intégrale. Difficile, donc, de parler de rupture… au moins du point de vue de l’utilisateur final.

Le prototype roulant équipé du moteur VCRi (© MCE-5 Development – Philippe Stroppa – Histoire d’Entreprise)

Dans une récente interview avec nos confrères de Techno Car, Henri Trintignac, le directeur général délégué de MCE-5, annonçait avoir « atteint un niveau de maturation proche de l’industrialisation » après « 14 ans » de recherches. Et de préciser : « Nous envisageons une utilisation d’ici 4 à 5 ans par un constructeur automobile. »

Roue de transmission et crémaillères d’un cylindre du moteur VCRi (© MCE-5 Development – Philippe Stroppa – Histoire d’Entreprise)

Reste qu’outre ses gains relatifs en matière de rendement, le moteur à compression variable est en concurrence avec d’autres technologies, à commencer par l’hybridation, à la fois plus « glamour » et aussi plus facile à adapter sur des véhicules existants. PSA ou les constructeurs allemands ont ainsi décliné à coûts raisonnables des versions hybrides de leurs modèles existants, soit en intercalant simplement un moteur électrique entre le bloc thermique et la transmission (la voie choisie par Audi, BMW et Mercedes), soit en greffant le moteur électrique sur le train arrière (l’option prise par PSA). Une facilité qui compense semble-t-il le poids élevé des batteries, et qui offre d’excellents résultats (le SUV Peugeot 3008 Hybrid4 affiche ainsi 200 chevaux et seulement 85 g/km de CO2).

Bref, même avec les futures normes de CO2 toujours plus sévères, le moteur à compression variable ne semble pas vraiment pour tout de suite… Mais peut-être que l’introduction du nouveau cycle d’homologation WLTP, plus sévère, va le ramener sur le devant de la scène ?