GM : moteurs et boîtes de vitesse

Moteurs et boîtes de demain

• General Motors Powertrain Europe ouvre ses portes pour un Tech Show
• De multiples concepts pour les nouveaux besoins de propulsion
• 9.000 employés développent et produisent moteurs et boîtes
• Objectif : consommer moins et diversifier les sources d’énergie
• Le 1,4 litre Turbo sera monté sur plusieurs plateformes mondiales, et le 1,6 litre GNV Turbo arrivera d’abord sur l’Opel Zafira

General Motors va proposer à compter de 2009 deux nouvelles motorisations offrant des gains considérables en consommations. Elles seront destinées à des véhicules commercialisés en Europe et sur d’autres marchés. L’annonce en a été faite cette semaine lors d’une présentation chez GM Powertrain Europe, où était dévoilée la panoplie de technologies de propulsion avancée actuellement en cours de développement.

Le moteur quatre cylindres 1,4 litres suralimenté sera monté sur des plateformes mondiales à partir de 2010. Le moteur quatre cylindres 1,6 litre Gaz Naturel pour Véhicules (GNV) arrivera d’abord sur l’Opel Zafira in 2009. les deux moteurs sont des nouvelles versions de familles existantes de groupes GM utilisés dans le monde entier. « Ces nouveaux moteurs illustrent la démarche que nous poursuivons, consistant à remplacer les moteurs de plus grosse cylindrée par des blocs plus compacts en utilisant la suralimentation pour obtenir des performances maximum tout en gagnant sur le rendement, » explique Dan Hancock, Vice-président de GM Powertrain chargé de l’Ingénierie internationale.

1,4 litres Turbo
Le moteur 1,4 litre Turbo vient enrichir une famille de motorisations qui couvre des cylindrées allant de 1,0 à 1,4 litre. Le moteur délivrera une puissance prévisible comprise entre 88 kW/120 ch et 104 kW/140 ch avec des valeurs de couple échelonnées entre 175 et 200 Nm. Il permettra de gagner environ 8% sur les consommations (comparé à un moteur atmosphérique de plus forte cylindrée et de puissance similaire) et sera conforme à EURO 5. Parmi ses caractéristiques principales : turbocompresseur intégré au collecteur d’échappement, distribution totalement variable, gestion des flux thermiques, pompe à huile à débit contrôlé, bielles et vilebrequin renforcés. Le moteur sera fabriqué dans l’usine GM Powertrain d’Aspern, en Autriche.

1,6 litre GNV Turbo
Le 1,6 litre GNV Turbo est une nouvelle version dans la famille des 1,6 litre comprenant déjà un bloc atmosphérique et un moteur GNV. Le moteur devrait proposer une puissance de 110 kW/150 ch avec une valeur de couple de l’ordre de 210 Nm. Il se caractérisera par le montage d’un turbocompresseur intégré au collecteur d’échappement, par un collecteur d’admission doté d’une rampe d’alimentation pour l’essence et d’une autre pour le gaz, par un refroidissement des pistons et par un radiateur d’huile. Le 1,6 litre GNV Turbo sera produit par l’usine GM Powertrain de Szentgotthard, en Hongrie. Le GNV permet d’abaisser de 25% les rejets de CO2 par rapport à un moteur à essence comparable. GM rencontre le succès en Europe avec le GNV sur l’Opel Zafira, qui dispose d’un moteur atmosphérique 1,6 litre GNV. Au sein de l’Europe, les principaux marchés pour le GNV sont l’Italie et l’Allemagne.

Comment seront propulsés les véhicules de demain ? Le Tech Show de GM Powertrain Europe donne la réponse. Branche de la structure internationale de GM Powertrain, GM Powertrain Europe a la responsabilité globale des petits moteurs diesel, des systèmes de contrôle diesel, des petits moteurs essence et des boîtes de vitesses manuelles. L’entité regroupe 15 usines dans 7 pays européens, emploie 9.000 personnes et produit en moyenne plus de 17.000 moteurs et boîtes de vitesses par jour.

« La première des priorités stratégiques de tous les travaux de développement est de parvenir à augmenter le rendement des moteurs, réduire les émissions de CO2 et renforcer la diversité des énergies, » explique Mike Arcamone, Vice-président de GM Powertrain Europe.

Le Tech Show de GM Powertrain donne aussi la mesure du réseau mondial existant au sein de General Motors. GM Powertrain est le leader mondial de la production de moteurs et de boîtes de vitesses, avec 86 usines et centres de développement répartis dans 17 pays sur tous les continents. Plus de 48.000 employés développent et construisent en moyenne chaque jour 33.000 boîtes de vitesses et 37.000 moteurs. Les clients sont aussi bien l’ensemble des marques GM que de nombreux autres constructeurs.

Moteurs diesel : début de la technique de combustion informée
GM travaille depuis 20 ans sur le pilotage de la combustion diesel à retour d’information. Il s’agit aussi de la poursuite d’une démarche qui a toujours souri à GM : se focaliser sur l’optimisation des processus à l’intérieur du moteur lui-même, en évitant de ce fait de recourir dans la mesure du possible à de très chers systèmes de retraitement des gaz. Dans ce domaine, le procédé de combustion à retour d’information représente une percée importante : un capteur dans la chambre de combustion mesure les conditions de pression en temps réel, et les mesures sont intégrées dans le système de pilotage de l’injection. Ce procédé en circuit fermé fera son début commercial en 2009 dans un V6 diesel qui fournira 184 kW/250 ch avec un couple maxi de 550 Nm. L’utilisation du procédé de combustion informée ne restera pas cantonnée au nouveau V6 diesel : GM Powertrain Europe travaille sur une nouvelle génération de diesels qui comportera ce système et offrira un rendement remarquable.

Moteurs essence : injection directe, suralimentation, nouveau système HCCI
En présentant le moteur ECOTEC 2.2 Direct en 2003 dans l’Opel Vectra, GM était parmi les premiers à commercialiser un système d’injection directe à mélange homogène. L’étape importante qui a suivi ce système de pointe était l’association de la distribution variable et de la suralimentation disponible sur l’Opel GT. Son moteur ECOTEC deux-litres offre une puissance maxi remarquable de 194 kW/264 ch.
En exploitant cette technologie, GM voit une opportunité importante de réduire la cylindrée du moteur, en conservant au moins les mêmes caractéristiques d’agrément et de dynamisme du véhicule, tout en abaissant de manière significative la consommation d’essence. Cette politique, dénommée rightsizing, est particulièrement efficace en conduite à demande partielle.
Les futurs développements portent sur le HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition, allumage à compression homogène). En utilisant un auto-allumage contrôlé – comme sur un moteur diesel – le mélange air/essence est brûlé plus efficacement. Avec le procédé HCCI, la consommation baisse d’environ 15%, en conservant des caractéristiques d’émissions favorables. Pour contrôler l’auto-allumage, il faut recourir à des capteurs de pression dans les cylindres.

Boites de vitesse : transmission permanente intelligente, plus de rapports, rendement plus élevé
Nombre de rapports en hausse, démultiplications plus longues, moins de pertes par frottements : voici les objectifs qui guident le développement des boîtes de vitesses manuelles et automatiques. En même temps, les véhicules seront plus plaisants à conduire. Remarquable illustration : le nouveau système de transmission permanente XWD lancé actuellement sur les Saab 9-3.
Le système intégré intelligent est extrêmement prompt à réagir, se montrant très informatif et rassurant pour le conducteur. Le XWD répartit la puissance non seulement entre les essieux avant et arrière, mais également entre les deux roues arrière. En option, le XWD peut être combiné au différentiel à glissement limité piloté par électronique (eLSD) - un embrayage hydraulique multidisque piloté électroniquement ayant l’effet d’un différentiel autobloquant. Il est entièrement intégré au système de gestion du XWD. En conditions de conduite normale, il peut envoyer jusqu’à 40% de couple à la roue qui a le plus d’adhérence, et encore plus dans des situations extrêmes.

Système hybride GM : l’hybride à coût modéré
Le système GM Hybrid coupe le moteur quand le véhicule est à l’arrêt. Dès que la pédale de frein est relâchée, il le redémarre. En descente ou au freinage, l’énergie est récupérée et stockée dans une batterie. Et quand il faut des performances supplémentaires – par exemple en phase d’accélération – il apporte un surcroit de couple.
GM a pris le parti de l’alterno-démarreur BAS (Belt-Alternator-Stator) à entrainement par courroie. Cette solution est économique et peu encombrante, car un grand nombre de composants existants peuvent être réemployés. De plus, le poids inhérent inférieur et le faible encombrement plaident pour le système. Le système se montre particulièrement efficace dans les encombrements urbains, où il faut sans cesse freiner et redémarrer. Dans ce cas, il peut réduire la consommation de carburant de 10%.

2-Mode Hybrid : un hybride évolué arrivant en Europe sur la Cadillac Escalade
Au cœur du 2-Mode Hybrid se trouve une transmission à variation électrique EVT (Electrically Variable Transmission). Elle dispose de deux moteurs électriques intégrés offrant chacun une puissance de 60 kW, et elle permet de pouvoir se déplacer en propulsion électrique pure jusqu’à 50 km/h. Le système de gestion sophistiqué Hybrid Optimizing System parvient également à récupérer l’énergie avec un freinage régénératif. L’énergie électrique est stockée dans une batterie nickel/hydrure de métal disposée sous la banquette arrière.
La transmission novatrice EVT ne prend pas plus de place avec ses deux moteurs électriques intégrés qu’une boîte de vitesses automatique conventionnelle. Le 2-Mode-Hybrid peut être associé à des systèmes deux ou quatre roues motrices, et permet d’abaisser les consommations d’un gros 4x4 de 50% en circulation urbaine. En Europe, ce système sophistiqué sera d’abord proposé sur le Cadillac Escalade.

E-REV et Fuel Cell : en route vers la propulsion électrique
Pour l’automobile, le passage à la traction électrique est un élément essentiel dans la diversification des sources d’énergie. La propulsion hybride offre des gains instantanés de rendement. Le développement rapide des technologies avancées de batterie employant un couple chimique offre la possibilité d’utiliser toute une multitude de sources d’énergie pour animer les véhicules du futur. Les groupes motopropulseurs utilisant en partie des batteries lithium-ion pour multiplier l’autonomie représentent une nouvelle étape importante. L’aboutissement dans l’esprit de GM est une économie basée sur l’hydrogène, en utilisant le gaz soit dans une centrale électrique, soit dans une pile à combustible pour produire l’électricité à bord de la voiture.

Chevrolet Volt : le premier véhicule électrique à multiplicateur d’autonomie
Le prototype Chevy Volt est différent de tous les autres véhicules électriques EV (Electric Vehicle) grâce à son système de propulsion innovateur E-Flex. Le système de propulsion E-Flex se compose d’une batterie lithium-ion et d’un multiplicateur d’autonomie alimenté par un agrocarburant. Une fois ses batteries entièrement chargées, le Volt aura une autonomie d’EV d’environ 65 kilomètres – ce qui représente une autonomie suffisante pour que la plupart des conducteurs aillent à leur travail quotidien, et ceci sans pratiquement consommer de carburant ni rejeter d’émissions (moins de (40 g/km CO2). Pour de plus longs déplacements, le moteur multiplicateur d’autonomie à agrocarburant du Volt produira l’électricité à bord pour porter l’autonomie du véhicule à plus de 700 kilomètres.
GM fait actuellement travailler plus de 700 ingénieurs sur ce projet et lancer ce véhicule sur le marché. Le calendrier de la mise en production du Volt dépend de la disponibilité des batteries avancées lithium-ion répondant à nos exigences de sécurité, de longévité et de performances. GM étudie actuellement deux solutions différentes de batteries en laboratoires et sur des véhicules mulets roulant sur nos pistes d’essai de Milford près de Détroit.

HydroGen4 à pile à combustible : sur la voie du « zéro émission »
Depuis des décennies GM étudie un système de propulsion par pile à combustible où le courant électrique est généré à bord à partir d’hydrogène. L’aboutissement des travaux menés jusque là est le véhicule HydroGen4, doté de la quatrième génération de pile à combustible. Des progrès considérables ont été accomplis dans la résistance aux conditions quotidiennes d’utilisation, en dynamisme et en résistance par rapport à son prédécesseur, le HydroGen3. GM va construire plus de 100 exemplaires du HydroGen4 et les confiera à des conducteurs dans le cadre d’un plan global de déploiement visant à obtenir des comptes-rendus de client ayant un véhicule mû par pile à combustible à hydrogène. Au sein de cette flotte, dix véhicules seront utilisés à Berlin pour participer au projet de démonstration d’énergie propre Clean Energy Partnership (CEP).
La pile à combustible du HydroGen4 se compose de 440 cellules montées en série. Avec le moteur électrique synchrone de 73 kW (100 ch), elle permet des accélérations de 0 à 100 km/h en moins de 12 secondes et une vitesse maxi de 160 km/h. Grâce à 4,2 kg d’hydrogène gazeux comprimé le H4 peut parcourir 320 kilomètres

Carburants alternatifs : le bioéthanol
Le bioéthanol est une alternative renouvelable aux combustibles fossiles. Il présente un bénéfice CO2 par rapport à l’essence atteignant 70% sur une base du puits à la roue, selon la façon dont l’essence est produite. Le E85 est un mélange de carburants se composant de 85% d’éthanol et de 15% d’essence. Pour évaluer l’impact sur l’environnement des agrocarburants, il faut prendre en compte à la fois la source et la méthode de fabrication. De nombreuses entreprises travaillent sur des agrocarburants de seconde génération, produits à partir de multiples sources comme des déchets agricoles ou des ordures ménagères.

http://www.essai-automobile.com
Juillet 2008