Innovation / Freevalve de Koenigsegg : comment ça marche ?

La technologie Freevalve, dévoilée sur la Koenigsegg Gemera en 2020, remplace les arbres à cames du moteur à combustion par un actionnement indépendant des soupapes. Il s'agit d'une percée, car elle réduit la friction interne, permettant au moteur d'atteindre un rendement plus élevé, avec de meilleures performances et une consommation de carburant jusqu'à 20 % inférieure. Cette technologie permet également de limiter les émissions nocives, car les soupapes sont commandées de manière beaucoup plus précise et la combustion peut donc être mieux contrôlée.

Tiny Friendly Giant

La Koenigsegg Gemera est un mastodonte, avec un moteur trois cylindres et trois moteurs électriques générant environ 1700 ch. Mais ce qui est le plus intéressant, c'est le petit moteur de 2 litres, qui produit à lui seul 598 ch. Une puissance inimaginable pour un si petit bloc, même s'il est suralimenté par 2 turbos. Les Suédois l'appellent poétiquement "Tiny Friendly Giant" (TFG).

C'est un changement par rapport au XIXe siècle, où les moteurs à combustion interne avaient au moins un arbre à cames, au-dessus ou à côté de la culasse. À l'origine, il y avait plusieurs façons de faire tourner l'arbre à cames ; aujourd'hui, dans tous les moteurs de voiture, c'est le vilebrequin qui assume cette tâche, via une courroie ou une chaîne. L'arbre à cames rotatif comporte des saillies au-dessus de chaque soupape qui permettent de configurer le mouvement rotatif comme un mouvement ascendant et descendant des soupapes. C'est ainsi que la respiration d'un moteur est contrôlée : la soupape d'admission s'ouvre pour aspirer l'oxygène, puis la soupape d'échappement s'ouvre pour expulser les gaz d'échappement. Un ballet mécanique magnifiquement synchronisé.

Au cours des dernières décennies, tous les constructeurs automobiles ont expérimenté avec diligence des moyens de faire varier le calage et la levée de ces soupapes pour que le moteur fonctionne plus efficacement à différents régimes. L'expression "calage variable des soupapes" vous dit probablement quelque chose. Il y a une dizaine d'années, Fiat a également mis au point la technologie Multiair, avec des actionneurs individuels qui remplacent la moitié des poussoirs, mais toujours commandés par un arbre à cames.

Moteur sans arbres à cames

On pourrait parler de Saint Graal : un moteur sans arbre à cames. Plusieurs constructeurs et fournisseurs ont travaillé sur le sujet, mais Koenigsegg prétend être le premier à avoir déchiffré le code.

Le gros avantage est qu'un moteur sans arbre à cames n'a pas de courroie ou de chaîne pour entraîner l'arbre à cames (bien qu'il en ait une pour la pompe à eau, entre autres), ce qui supprime une grande partie de la résistance interne du moteur, lui permettant de fonctionner plus librement et d'atteindre un meilleur rendement.

Au-dessus de chacune des 12 soupapes du moteur trois cylindres (2 par cylindre pour l'admission et 2 pour l'échappement) se trouve un poussoir électro-hydraulique-pneumatique, dont la commande est entièrement numérique et indépendante. Ce système de contrôle utilise également l'intelligence artificielle pour régler le moteur en fonction des variables qui influencent son fonctionnement. Il suffit de penser à la température, à la qualité du carburant, à la lubrification ou à l'usure des pièces mobiles.

Une technologie turbo spécifique

Il y a d'autres particularités. Par exemple, chacun des deux turbocompresseurs est directement relié à l'un des deux canaux d'échappement des trois cylindres, au lieu d'être relié à un collecteur. À faible charge, cela permet à trois des six conduits d'échappement de rester fermés, n'entraînant ainsi qu'un seul des deux turbocompresseurs, qui peut monter en pression plus rapidement.

Le moteur utilise également le cycle de Miller, au lieu du cycle d'Otto habituel. En bref, cela signifie que la soupape d'admission reste ouverte un peu plus longtemps que la normale et le moteur a donc de facto une compression variable. Ainsi, le trois cylindres bénéficie de l'avantage de la compression (plus de puissance) sans l'inconvénient (plus de consommation).

En outre, il n'y a pas de vanne d'étranglement, ce qui évite les pertes par pompage. La désactivation des cylindres est également possible avec le système Freevalve, tout comme un démarrage à froid plus efficace. Grâce à la possibilité de commander les soupapes pendant cette phase hautement polluante selon un régime distinct et à la recirculation interne, le moteur et le catalyseur peuvent atteindre la température de fonctionnement beaucoup plus rapidement, ce qui réduit considérablement les émissions de substances toxiques. De plus, le moteur dispose d'un programme spécial de démarrage à froid dans lequel il pompe de l'air dans les chambres des cylindres pendant un court instant, ce qui permet au bloc de se réchauffer de 30 degrés en 2 secondes.

Est-il respectueux de l'environnement ?

Enfin, quelques autres détails. Le TFG est extrêmement compact, avec un poids de 70 kg seulement, ce qui explique pourquoi Koenigsegg a pu faire de la Gemera une voiture à quatre places, même si le moteur à combustion se trouve en position centrale. Il fonctionne en partie au bioéthanol, et expire par un échappement Akrapovic musical. Respectueux de l'environnement et amusant, en d'autres termes.

La question clé dans ce spectacle apparemment sans fin de bonnes nouvelles - et nous ne pouvons bien sûr nous baser que sur ce que les Suédois promettent, puisque nous n'avons pas encore testé ce moteur - est bien sûr : pourquoi n'avons-nous pas roulé dans ces voitures depuis des années ?

La réponse réside tout d'abord dans le coût. Dans une Koenigsegg Gemera de plus de 1,5 million d'euros pièce, le montage d'un composant coûteux ne pose aucun problème, mais dans une Renault Clio, par exemple, il pèse beaucoup plus lourd dans le bilan. De plus, ce système nécessite beaucoup de contrôle et de puissance de calcul, donc beaucoup de réglages et un calculateur puissant capable d'apprendre tout seul, ce qui coûte cher.

Fiabilité ? C'est toujours le talon d'Achille des composants à commande électronique. D'autre part, le système mécanique classique n'est certainement pas exempt de péchés non plus. Quiconque a déjà été confronté à une rupture de la courroie ou de la chaîne de distribution sait qu'il est préférable de la réserver à ce moment-là.

Pour qui ?

Le fait que d'autres que Koenigsegg utilisent cette technologie dépendra du coût de ce système, que nous ne connaissons pas. Quoi qu'il en soit, l'industrie automobile, confrontée à des normes de CO2 de plus en plus strictes, adopte toutes les innovations qui rendent le moteur à combustion encore plus efficace. Cela a toujours un coût supplémentaire, d'ailleurs, qu'il s'agisse d'électrification ou de technologies comme celle-ci.

C'est pratique que cela puisse être monté sur un bloc moteur existant, seule la culasse devant retourner à la planche à dessin. En raison de ses émissions intrinsèquement plus propres, le moteur pourrait également être utilisé pendant toute sa durée de vie avec moins de post-traitement, tel qu'un filtre à suie. Cela aussi peut compenser le coût supplémentaire.

C'est une histoire nuancée, mais cela ne signifie pas qu'il n'y a aucune chance de voir le système Freevalve de Koenigsegg sous une forme ou une autre ailleurs.