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C'est le défi des grands constructeurs automobiles : développer un moteur qui consomme moins, mais plus efficace. Le bureau d'étude MCE-5 Development, à Lyon, a mis au point ce qui sera peut-être le standard de demain.

MCE-5, un nom de code à retenir pour deux raisons. D'une part, parce qu'il équipera probablement nos berlines d'ici à quelques années. Et d'autre part, parce qu'il divisera du même coup notre facture d'essence de plus d'un tiers ! Et ce, quelque soit le type de carburant choisi.

Le MCE-5 est un principe de compression variable, appelée aussi VCR, pour Variable Compression Ratio en anglais. Il s'agit en fait d'une "vieille" innovation qui fait une première apparition dans les années vingt, pour ressurgir dans les années quatre-vingt, mais sans jamais vraiment parvenir à maturité. Et ils sont nombreux les constructeurs automobiles à s'être essayés à la mise au point d'un moteur exploitant le principe du MCE-5. Ce que Volvo, Voklswagen ou Nissan n'a pas réussi à développer, un bureau d'études lyonnais, MCE5 Dévelopment, est en passe de le réaliser.

Adapter le volume de la chambre de combustion

Pour bien comprendre, un rappel des principes mécaniques s'imposent. Dans un moteur, meilleure est la compression du mélange air/carburant dans la chambre de combustion, meilleur est le rendement. Cet optimum est atteint sur autoroute, à vitesse stabilisée. Trop compressé, le mélange s'enflamme et entraîne un phénomène de cliquetis. Lorsqu'il ne l'est pas assez, en ville par exemple, le moteur fonctionne au ralenti, loin de sa charge optimale. Le rendement est mauvais et la consommation élevée. D'où l'intérêt d'adapter le volume de la chambre de combustion, entre faible charge et fortes sollicitations.

C'est là toute la justification des recherches faites autour du VCR. Le dispositif fait varier le volume de la chambre à combustion qui entraîne donc une variation du taux de compression. À tous les régimes, le moteur reste efficient, combinant le maximum du couple et de la puissance. Si le principe est simple, et logique, la mise en oeuvre reste plus délicate comme l'a démontrée une étude approfondie de Porsche en 1979. Toute la difficulté réside dans le fait de trouver des solutions techniques qui n'induisent pas plus de défauts par ailleurs.

Une économie de carburant d'au moins 30%

La proposition du bureau d'études MCE-5 Development rompt avec les pistes de recherche déjà explorées. La solution apportée se résume à deux éléments : une roue dentée et une crémaillère. C'est cet engrenage qui permet de contrôler le taux de compression. Il fait varier la taille de la chambre à combustion, raccourcit la course du piston et réduit les frottements.
Pour Vianney Rahbi, le concepteur du bloc moteur, « il s'agit d'un nouveau seuil technologique dans le développement du moteur à essence ». Les avantages annoncés sont énormes : une économie de carburant d'au moins 30% pour un véhicule de 150 à 200 CV et une réduction d'un tiers des gaz polluants.

Le MCE-5 peut aussi apparemment intégrer toutes les améliorations actuelles des moteurs, en particulier la multi-carburation gaz / essence / biocarburant. Aujourd'hui, de nombreux constructeurs automobiles semblent intéressés. Le Suèdois SAAB a présenté un premier prototype VCR en 2000, au salon de Genève. En France, Peugeot compte entamer les tests du moteur MCE-5 à l'automne 2007 sur son modèle 407. Cinq véhicules seront équipés du dispositif dès janvier 2008. Une adaptation en série pourrait intervenir à l'horizon 2015, selon les décisions des différents constructeurs.

Merci Bonnerue.
Je suis allé voir sur le web, et j'ai trouvé de nombreux sites qui parlaient de ce projet. Tous avaient l'air de considérer qu'il y avait là un réel espoir d'amélioration qui soit industrialisable.
Par contre l'horizon visé 2015 pour son implantation dans les véhicules commercialisables, quoique assez proche, est cependant assez éloigné pour qu'éventuellemnt apparaissent des solutions concurrentes.
Je ne suis pas assez au fait des recherches qui sont effectuées dans le domaine de la propulsion automobile pour en juger.
Etant donné l'intérêt constant que tu portes au sujet, peut-être as-tu des infos notamment sur d'autres modes de propulsion.

J'ai déjà abordé le projet de QUASITURBINE, moteur rotatif sans transformation de mouvement linéaire alternatif en mouvement circulaire continu. C'est une famille de Canadiens qui a inventé ce concept. Il est prometteur car relativement simple à construire et il procurera une rotation fluide, sans à-coups, et pourra utiliser toutes sortes de carburants pour fonctionner (air comprimé, vapeur, hydrocarbures issus du pétrole ou carburants verts, gaz divers dont l'hydrogène). Cependant, le prototype n'est pas autant avancé sur le plan industriel que l'est le VCR MCE-5. Il va falloir suivre son développement. Remontez quelques pages en arrière et vous en trouverez une description.

Toutes ces informations techniques sont interressantes.
il faut, il est vrai, lire et relire pour apréhender.
Merci Daniel

A la lecture des infos que l'on peut trouver sur le web, il ne semble pas qu'aussi bien le moteur quasiturbine que le MRCC soient à un stade de développement tel qu'ils puissent apparaître sur le marché dans un avenir assez proche.
Le MRCC semble plus simple, mais le site du constructeur ne donne pas beaucoup de détails.

oui chef!!!

j'aurai appris quelque chose aujourd'hui
trés bon cours merci

Toujours très intéressé par les énergies non polluantes et renouvelables, j'avais déjà évoqué plus haut l'utilisation de l'hydrogène comme carburant de l'avenir. Les difficultés se situant d'une part à l'obtenir pour un coût économiquement rentable, d'autre part à pouvoir le stocker facilement de manière à mettre en œuvre des réservoirs suffisamment légers pour être "transportables" dans les véhicules légers (moto, voitures particulières, etc.). Je viens de trouver sur FUTURA-SCIENCES trois articles très intéressants qui montrent que la recherche dans ce domaine progresse de jour en jour.

De l'hydrogène fabriqué grâce à l'énergie solaire ?
Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences

Une parabole, du soleil, de l'eau et voilà de l'hydrogène gratuit ! L'idée de cette source d'énergie abondante et non polluante n'est pas nouvelle mais... personne n'y parvient vraiment. Une entreprise américaine annonce avoir à peu près réussi, à l'aide d'un matériau classique mais modifié à l'échelle du nanomètre.

Pour produire de l'hydrogène, dont on espère qu'il pourra servir de carburant, il faut dépenser beaucoup d'énergie. Ce gaz ultra-léger, que la Terre n'a pas pu retenir, est rare sur notre planète et il faut donc le fabriquer. Casser une molécule d'eau est un moyen simple, l'opération produisant de l'oxygène et de l'hydrogène. On connaît bien l'électrolyse, qui utilise une différence de potentiel électrique, l'hydrogène étant alors produit au niveau de la cathode.

Une autre voie, explorée depuis longtemps, est la photolyse, dans laquelle l'énergie de la lumière provoque la cassure des molécules d'eau. On utilise des cellules photoélectrochimiques (PEC), constituées d'électrodes photosensibles et plongées dans l'eau. La lumière absorbée génère des électrons (négatifs) et des charges positives formées par des manques d'électrons appelés trous. En présence de ces paires électrons-trous, les molécules d'eau subissent une réaction d'oxydo-réduction. Hydrogène et oxygène partent chacun de leur côté sous forme gazeuse, H2 et O2.

Pour parvenir à un résultat correct, il faut trouver le bon candidat pour les électrodes. Le dioxyde de titane (TiO2) fait partie de la liste. On en trouve une forme dans la nature, appelée rutile et il semble que les premiers essais datent de 1970...

C'est ce matériau qu'ont utilisé les ingénieurs de la société américaine Nanoptek en améliorant ses performances grâce aux nanotechnologies. Le dioxyde de titane ne peut nativement absorber que des ultraviolets (parce qu'ils sont plus énergétiques). C'est un handicap puisqu'il ne capte qu'une faible partie de l'énergie de la lumière. Pour le rendre plus docile, les ingénieurs de Nanoptek l'ont étalé sur des nanostructures en forme de dômes.

Enfin dans le visible

Le résultat est que les atomes sont plus éloignés les uns des autres que dans le cristal naturel de dioxyde de titane. L'énergie nécessaire pour arracher des électrons (ce que fait la lumière) devient plus faible. Un rayonnement de moindre énergie, donc de longueur d'onde plus grande que l'ultraviolet, peut alors extraire ces électrons. L'équipe est parvenue de cette manière à réaliser une PEC au dioxyde de titane produisant du courant électrique à partir de la lumière bleue. Le rendement serait six fois meilleur que celui obtenu avec le dioxyde de titane natif.

La société n'en dit pas plus sur les performances et ce n'est sans doute pas demain que nous verrons fleurir des producteurs d'hydrogène dans les jardins. Mais la voie explorée est classique – la photolyse est connue depuis des lustres – et la méthode originale – l'utilisation de nanostructures pour ajuster les propriétés du matériau photosensible. Ces deux qualités rendent la solution plutôt attractive face aux voies de recherches concurrentes qui consistent à trouver un matériau le plus efficace possible et, en général, à l'enrichir à l'aide d'un dopant pour décaler vers le visible la bande de longueurs d'onde à laquelle il absorbe l'énergie lumineuse.

On attend avec intérêt la première production d'hydrogène significative...

Un réservoir d’hydrogène en aluminium... et jetable
Par Jean Etienne, Futura-Sciences

L’hydrogène fait rêver. Son utilisation à grande échelle permettrait de résoudre bien des problèmes liés à la crise énergétique, mais un obstacle demeure : son stockage. Gaz comprimé ou liquéfié, nanotubes de carbone ou alliages métalliques, de nombreux candidats sont en lice dans les laboratoires du monde entier. Au Japon, l'un des concurrents, l'hydrure d'aluminium, déjà connu, vient de faire une belle échappée...

Le stockage peut être réalisé de différentes façons. Sous forme gazeuse, comprimée à 350 bars dans les réservoirs actuels (avec des exceptions à 700 bars), l’hydrogène reste encombrant et peu sûr en cas d’accident. La forme liquide permet une plus grande densité, et donc un encombrement plus faible, mais exige une température très basse, de -253 °C. D’autres procédés existent ou sont envisageables, comme la rétention (par adsorption) dans du charbon actif ou sur des nanotubes ou nanofibres de carbone (où le gaz est retenu par les forces de Van der Waals). Mais ils restent difficiles à mettre en œuvre et, surtout, ne permettent pas de résoudre le problème de l’encombrement de façon convaincante.
Le nouveau procédé qui vient d’être mis au point par le professeur Shin-ichi Orimo, de l'Institute for Materials Research (IMR) de l'université de Tohoku (Japon), fait appel à l’aluminium et apparaît plutôt prometteur.

L’hydrogène est ici stocké sous la forme de particules d’hydrure d'aluminium. Le principe n'est pas nouveau. On cherche depuis longtemps à associer l'hydrogène à des métaux. De bons résultats sont par exemple obtenus avec un alliage lanthane-nickel (LaNi5). Mais l'aluminium a pour lui l'avantage de la légèreté et, de plus, la densité d'hydrogène atteinte par le LMR est bien plus grande : l'équipe de l'IMR a stocké 9,3 litres d'hydrogène dans un petit volume de 4 par 6 centimètres et de 5,5 mm d'épaisseur, soit 13,2 centimètres cubes !
Pour extraire l'hydrogène, sous forme gazeuse, il suffit de chauffer cette poudre à 80 °C.


Les premiers grammes de particules d'hydrures d'aluminium obtenus dans le laboratoire de Shin-ichi Orimo en 2007. Crédit : Institute for Material Research

Les travaux se poursuivent, et l’équipe estime pouvoir réduire la température nécessaire à la dissociation du gaz jusqu’à 60 °C. Il deviendra alors envisageable d’utiliser la chaleur produite par les appareils eux-mêmes (ordinateurs portables, par exemple). Shin-ichi Orimo envisage une application de sa découverte d’ici trois ans.

Des applications pratiques pour bientôt

La Japan Steel Works fonde aussi beaucoup d’espoir dans cette technologie pour alimenter les piles à combustible de véhicules. Par rapport aux actuels réservoirs sous pression à 350 bars, la technique de l’IMR permettrait de concentrer 3,6 fois plus d’hydrogène pour une masse moitié moindre.

Mais ces réservoirs en aluminium seraient à usage unique. En effet, la réaction qui dégage l'hydrogène n'est pas réversible. L’ensemble devrait donc être interchangeable, à la manière d’une pile. L'inconvénient n'est peut-être pas rédhibitoire car, une fois le réservoir vidé de son hydrogène, il ne reste à l'intérieur que de l'aluminium pur, donc facilement recyclable.

Merci Bonnerue pour ces explications nombreuses, détaillées, et superbement illustrées.

Il s'agit là d'un vrai cours de mécanique plus qu'amélioré !, et pour moi qui ne suis pas du tout mécanicien, il servira de référence.

Je connais mieux la partie "huiles lubrifiantes", traitée avec brio.

Félicitations et merci encore.

Daniel Medaerts

Plus haut dans ce post, j'avais publié un panorama des moteurs thermiques de l'antiquité à nos jours. Lorsque j'avais abordé les moteurs diesel deux temps, j'avais évoqué les compresseurs mécaniques de balayage et de suralimentation à vis globiques ROOTS. Pour illustrer le propos j'avais montré une image fixe. Pour expliquer plus précisément le fonctionnement de ce compresseur, je viens de réaliser un gif animé basé sur douze images. On voit fonctionner les deux éléments tournants comportant chacun trois "lobes" hélicoïdaux. En fait, le mécanisme est proche d'une pompe à engrenage avec des "pignons" à denture hélicoïdale dont la largeur (l'épaisseur) serait très grande par rapport au diamètre et dont les trois dents auraient un profil particulier permettant une bonne étanchéité a grande vitesse de rotation. D'ailleurs, ces compresseurs mécaniques sont également utilisés comme pompe à vide primaire pour pomper dans des enceintes de grand volume dont on cherche à abaisser la pression : c'est le cas pour les enceintes à vide des cryostats (sortes de grosses "bouteilles Thermos" dans lesquels règne une très basse température engendrée par de l'azote liquéfiée, de l'hydrogène liquéfié ou de l'hélium liquéfié).

bravo pour toutes ces lumières, il ne manque que le son
pour être totalement immergé.
Bonnes fêtes de fin d'année et bon souvenir du vivier à langoustes du cap Falcon.
merci, encore...

Merci pour ce boulôt d'animation bien intéressant et facilement compréhensible.

Bonsoir,

Et s'il manque de l'huile minéral pourquoi ne pas utilser à nouveau comme dans les années 1913 l'huile d'olive à bord pour le graissage ?

Amicalement.

Ps : J'ai lu cela sur des PV de la Marine "Mémoire des Hommes 1914-1918".

Alors là Daniel: RESPECT

J'ai eu des instructeurs qui m'ont fait aimer la mécanique, mais avec toi

J'ADORE :)

Bravo et merci :twisted: