Coupure des cylindres ACT : fonctionnement
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Surtout connu sous le capot des voitures du groupe Volkswagen, la coupure active des cylindres (dénommé ACT sur les TSI) devient de plus en plus courante chez la concurrence en raison des contraintes environnementales qui deviennent très difficiles à tenir. C'est donc un bidouillage de plus qui peut rappeler un peu le stop and start qui consiste à éviter de gaspiller à l'arrêt. Ici on évite de gaspiller quand on a besoin de peu de puissance (un peu comme le mélange pauvre / stratifié), c'est à dire à des régimes relativement réduits (de 1500 à 4000 tour sur un 1.4/1.5 TSI ACT) et quand on sollicite peu la pédale d'accélérateur (charges faibles). Notez que cette plage d'utilisation concerne à peu près les deux tiers du parcours de l'ancien cycle NEDC, on comprend donc pourquoi il était intéressant pour la marque ... Dans la vraie vie on sera loin d'en profiter autant, sauf les conducteurs extrêmement paisibles.
Principe de la coupure des cylindres
Vous l'aurez compris, l'histoire consiste à ne plus utiliser une partie des cylindres pour limiter les besoin en carburant. Si on a la moitié des cylindres en moins à nourrir ça ne peut être que bénéfique !
Dans le principe, on va donc ne plus injecter de carburant sur certains d'entre eux. Mais si cela paraît basique, dans les faits c'est plus compliqué que cela.
En effet, on va alors se retrouver avec deux cylindres qui pompent de l'air à l'admission et le recrachent à l'échappement ? On va perdre en performances puisqu'on aura du pompage ... De plus, les cylindres désactivés vont prendre une dose d'air à l'admission pourtant réservée pour les cylindres qui fonctionnent.
Bref, juste couper l'injection et l'allumage sur certains cylindres ne fonctionne pas du tout, il faut aller plus loin. C'est alors qu'un système de cames variables va entrer en jeu afin de modifier le comportement des soupapes d'admission et d'échappement. Si les cylindres ne sont plus activés (plus d'allumage et plus d'injection) il faut alors aussi penser à condamner les soupapes afin qu'elles restent en position fermée.
Enfin, il faut aussi que les cylindres qui sont "éteints" ne provoquent pas de déséquilibre au moteur. Car si une seule des 4 masses (dans le cas d'un L4 donc) n'est plus animée (un seul cylindre donc) il y aura l'apparition logique de vibrations.
Il faut donc pour cela obligatoirement couper un nombre de cylindres paire, cylindres qui de plus ont des cycles symétriquement opposés (quand l'un compresse l'autre détend, il ne faut pas couper deux cylindres qui ont des cycles proches). Bref, les deux cylindres qui sont désactivés ne sont pas choisis au hasard par les ingénieurs et ça coule de source. Chez Volkswagen avec le TSI ce sont les deux cylindres du milieu (du 4 cylindres en ligne 1.4 et 1.5) car ils ont des cycles de fonctionnement parfaitement opposés.
Dernière chose très importante, on ne peut pas fermer les soupapes au hasard et à n'importe quel moment ... En effet, si je ferme par exemple juste après l'admission (juste après le remplissage en air du cylindre), je vais me retrouver avec un piston plein d'air qui sera très dur à faire remonter : provoque une résistance au niveau du piston qui devra l'écraser très fort pour remonter.
La stratégie est donc la suivante : on va fermer les soupapes quand le cylindre est à la moitié de la phase d'échappement (quand on éjecte les gaz d'échappement par la soupape).
On aura donc un cylindre à moitié rempli de gaz (donc pas trop dur à comprimer) et dont les soupapes seront fermées. Donc les cylindres désactivés brassent des gaz d'échappement dans leur chambre.
Evidemment, les deux cylindres à désactiver ne sont pas dans cette phase au même moment, la coupure va donc se faire en deux temps : les soupapes se condamnent à partir du moment où le cylindre est à moitié en phase d'échappement (quand il a recraché la moitié des gaz qu'ils contient).
Fonctionnement classique :
La came pousse la soupape, fonctionnement classique comme sur n'importe quelle voiture. Je n'ai pas mis les culbuteurs mais on s'en fiche pour le principe, oubliez-les.
Désactivation du cylindre à moitié de l'échappement des gaz :
Ici la came est décalée vers la gauche, elle ne pousse donc plus la soupape vers le bas pour l'ouvrir. Maintenant on a un cylindre qui va passer son temps à comprimer et détendre les gaz d'échappement emprisonnés
Voici en vrai sur le TSI. On voit les deux actionneurs et comme des "rails" en dessous pour bouger la came à gauche ou à droite.
Fonctionnement de la coupures des cylindres
Dans les faits (moteur TSI ACT), on a un système électrique avec un actionneur qui va faire dévier les cames des soupapes (voir ici pour comprendre) pour que justement elles ne s'ouvrent plus.
Quand l'actionneur s'active, la came n'est plus en face de la soupape est cette dernière n'est donc plus poussée vers le bas. Un autre système concurrent consiste à rendre les culbuteurs inopérants (pièce intermédiaire entre arbre à cames et soupapes). Ce dispositif variable ne se situe donc qu'au dessus des cylindres concernés, les autres ont au dessus de leur tête un "bout d'arbre à cames" totalement classique et passif.
La coupure des cylindres ne se fait donc pas à n'importe quel moment, les cylindres 2 et 3 de notre exemple vont voir leurs soupapes se verrouiller qu'à partir du moment où ils seront en phase d'échappement (à la moitié comme dit plus haut). C'est l'électronique qui pilote tout cela grâce aux données fournies par les capteurs.
L'actionneur (droite en bleu) désactive l'un des cylindres. L'autre attend qu'il soit en phase d'échappement pour fermer la soupape.
Dans le sens inverse pour retrouver les 4 cylindres actifs. On voit ici bien que la came (en vert) est décalée sur la gauche par rapport au culbuteur. L'opération consiste ici à la remettre en face vers la droite.
Donc pour résumer, la coupure des cylindres consiste à verrouiller les soupapes à un moment bien précis, ne plus allumer (allumage commandé par bougies), ne plus injecter de carburant et moduler l'ouverture du papillon pour prendre l'air nécessaire pour 2 cylindres et non 4.
Grosse économie de carburant ?
En coupant la moitié des cylindres on pourrait espérer de grosses économies (sans trop réfléchir on peut même se dire 40% puisque la moitié s'arrête). Hélas non, on est à environ 0.5 litres pour 100 km ... Les deux cylindres désactivés font quand même des allers-retours et ça coûte en énergie. La plage d'utilisation du dispositif est en plus assez restreinte : faible demande de couple (conduite anémique). Bref, c'est surtout sur le cycle NEDC (ou même WLTP) qui demande peu de puissance qu'on y verra le plus d'économie. Dans la réalité ce sera moins impressionnant bien que cela dépendra pour beaucoup du type d'utilisation de votre auto.
Fiabilité ?
Si le dispositif ne pose pas vraiment de soucis jusqu'à présent, il faut quand même noter que cette complexification amène logiquement des possibilités de pannes supplémentaires. Si un actionneur ne fonctionne plus ça risque de poser soucis, et comme rien n'est éternel ...
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