Ricardo, un expert du moteur au service des constructeurs
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Ricardo, un expert du moteur au service des constructeurs

Réduire le temps et le coût de développement des nouveaux modèles est l'une des priorités des fabricants. Avec les moyens d'essai qu'il vient de mettre en place, le groupe Ricardo leur apporte sa compétence.

Par Georges Lindhurst
Publié le

Ricardo, le plus important bureau d'études indépendant dans le domaine des moteurs, vient d'ouvrir son « nouveau centre de développement avancé de moteurs ». Installé sur le site historique du groupe à Shoreham-by-Sea, sur la côte sud de l'Angleterre, il est, selon le président du groupe, Sir Noël Davis « un élément important dans la stratégie de Ricardo ».

Il s'agit de maintenir sa position de leader technologique capable d'apporter des solutions dans le domaine de la conception de groupes motopropulseurs.

Ce nouveau centre permettra de mieux satisfaire les clients constructeurs, en termes de temps de développement et donc de coût. Répondre rapidement aux besoins du marché est devenu un facteur clé dans les domaines de la conception et de la mise au point. Les contraintes de performance et de consommation, ainsi que le respect des normes antipollution, Euro 3 bien sûr (pour 2 000) mais surtout Euro 4, font partie des préoccupations quotidiennes des ingénieurs britanniques.

Les derniers développements de Ricardo permettent d'envisager cette étape Euro 4 (2005) avec suffisamment d'optimisme, aussi bien en version essence que diesel. Car si le bureau anglais est historiquement un spécialiste de la dernière citée, il s'est tourné au fil des dernières années vers le moteur à essence.

Ricardo mène en ce moment un projet d'amélioration des émissions d'un moteur à essence à injection directe pour qu'il réponde aux normes Euro 4. La base est une Mitsubishi Carisma GDi répondant aux normes Euro 2. Deux chemins ont été suivis en parallèle : l'amélioration des lois de contrôle et de commande d'une part, l'implantation de systèmes avancés de dépollution aval (catalyseur rapproché et piège à NOx) d'autre part.

Cette partie du traitement des gaz a été étudiée avec Johnson Matthey. Le piège à NOx retient les oxydes d'azote pendant les périodes de fonctionnement du moteur en mélange stratifié (rapport air et carburant de 26 à 32 grammes d'air pour un gramme de carburant) et les relâche quand le moteur passe en mode stoechiométrique (14,6 g d'air pour 1 g d'essence) et au-delà.

L'un des défis que doit relever l'équipe chargée de la validation et de la mise au point des lois de commande réside dans la gestion de ces périodes transitoires du mode pauvre vers le mode riche, et inversement. Il ne doit pas s'y produire de modification du couple du moteur, indépendamment de la volonté du conducteur, et les plages de fonctionnement en mode stoechiométrique ne doivent pas grignoter les gains de consommation procurés par le fonctionnement en mélange pauvre. D'ores et déjà, les résultats obtenus sont plus qu'encourageants : les niveaux de CO et de NOx requis par Euro 4 sont atteints, il reste à améliorer le contrôle des hydrocarbures imbrûlés (HC) en particulier à froid.

Pour arriver à ces résultats, Ricardo a utilisé toutes les ressources de son centre d'études de Shoreham-by-Sea : bancs de tests avec baies de contrôle avec recueil simultané des émissions avant et après le catalyseur. Ricardo a installé de nouvelles lois de commande dans le calculateur d'origine. Il s'agissait de réaliser le contrôle d'un accélérateur de type drive by wire et d'assurer la qualité des différents modes de fonctionnement (riche, pauvre et les lois de passage de l'un vers l'autre). Le travail au banc a également permis de définir le volume du précatalyseur placé à la sortie des échappements et de valider le concept de rétention des oxydes d'azote.

Mais Ricardo ne délaisse pas non plus son activité historique, celle de spécialiste des moteurs Diesel. En collaboration avec Ford, Johnson Matthey, Lucas Varity et Allied Signal, il mène un projet de Diesel baptisé CERES. Il s'agit d'un quatre-cylindres de 2,2 l à quatre soupapes par cylindre alimenté par injection directe common rail Lucas (1 600 bars) avec un turbo à géométrie variable. Ce projet vise les résultats suivants, et certains d'entre eux sont d'ores et déjà acquis : niveau de dépollution conforme à Euro 4, consommation de 5,5 l aux 100 km, dans un véhicule de 1 590 kg et une puissance de 110 kW.

La rapidité de ces développements tient à la fois à l'expertise des ingénieurs de Ricardo et à leur forte capacité de mobilisation sur un projet donné, mais aussi à des méthodologies de développement permettant de mener à bien les différents projets le plus efficacement possible. VCOT (vehicle calibration on test bed) est l'une des méthodes utilisées. Il s'agit de réaliser une grande partie du calibrage du moteur directement sur banc et non sur véhicule. Pour cela, il est installé sur un banc avec l'ensemble de tous ses accessoires fonctionnels et ses circuits périphériques : alternateurs, démarreurs, système complet de refroidissement avec le bloc de chauffage, échappement, embrayage et boîte de vitesses. Le moteur est installé sur un cadre en utilisant les supports moteurs qui seront ceux utilisés pour la série. Le banc permet d'effectuer des changements rapides de paramètres liés au véhicule : masse et coefficients de traînée aérodynamique sont pris en compte.

Avec les grandes lignes de la calibration moteur ainsi effectuées, il ne reste plus qu'à peaufiner le travail lors de l'étape ultime, moteur installé dans le véhicule. Gain de temps et baisse des coûts de développement sont appréciables pour le constructeur.

Renault et PSA font régulièrement appel à l'expertise de Ricardo, notamment dans le domaine des bruits et des vibrations. Les ingénieurs britanniques ont travaillé sur les moteurs HDi de PSA et sur le nouveau V6 ES9 Renault PSA pour en améliorer les caractéristiques acoustiques.

Avec ces nouveaux moyens d'essais, Ricardo sera encore plus à même de répondre aux besoins de tous les constructeurs mondiaux.

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