Des nouvelles techniques de fabrication rendent possible une baisse des pertes énergétiques dues aux frottements dans les moteurs

La technique du rodage est bien connue des propriétaires de voitures neuves. Elle consiste à conduire sur les 1000 premiers kilomètres assez rapidement, tout en réalisant des trajets courts et plutôt réguliers. Quel phénomène physique se cache derrière cette pratique? Durant l’injection de carburant au sein d’un moteur à explosion, le frottement à l’intérieur du cylindre modifie la surface de contact. La microstructure de ladite surface est affinée, ce qui crée une couche nanocristalline. Jusqu’à la création de cette couche, un travail de friction entre les pièces mécaniques a lieu, ce qui se traduit par des pertes énergétiques. Ceci engendre une hausse de la consommation de carburant, et donc une augmentation des rejets de CO2 et d’autres particules fines. C’est pourquoi le thème des pertes par frottement occupe une place importante pour les constructeurs et équipementiers automobiles.

 

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de machines-outils et techniques de transformation (IWU, Chemnitz, Saxe) ont donc lancé un projet cadre intitulé « TRIBOMAN », dans l’objectif de déterminer des moyens techniques d’optimiser les frottements. Ils s’intéressent aux matériaux, aux techniques de fabrication et aux procédés. Ils ciblent prioritairement les pièces très soumises aux frottements, telles que les chemises de cylindre. C’est dans le cadre de ce projet que les chercheurs ont fait une avancée dans le domaine du rodage, comme l’explique Torsten Schmidt de l’IWU : « Notre approche était d’intégrer la création de cette couche protectrice dans le processus de fabrication. »

 

L’équipe de Torsten Schmidt a développé spécialement des techniques de fabrication de précision. Il explique : « Nous avons introduit, pour l’alésage des cylindres, une géométrie particulière qui permet une plus haute qualité de la surface. De plus, nous utilisons spécifiquement des processus d’usinage pour effectuer ce que nous appelons « l’affinage de grain », c’est-à-dire l’opération consistant à renforcer la surface. » Cette nouvelle technique aura donc plusieurs avantages. Tout d’abord l’énergie sera plus efficacement utilisée, ce qui permettra une baisse de la consommation et donc des émissions nocives, mais en outre le temps de rodage sera limité, ce qui diminuera l’influence d’une maladresse du conducteur.

 

Cette nouvelle méthode a été testée par des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux (IWM) de Fribourg-en-Brisgau (Bade-Wurtemberg) sur un monocylindre en aluminium. Les résultats se sont montrés satisfaisants. Cependant, avec les nouveaux biocarburants, qui ont une teneur en éthanol plus élevée, les pièces doivent être revêtues d’une couche protectrice anticorrosion. La méthode doit donc être adaptée afin de prendre en compte ce facteur.

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

– voir le site internet du projet « TRIBOMAN » (en allemand) : http://www.triboman.fraunhofer.de/index.html
– Torsten Schmidt, chercheur à l’IWU – tél. : + 49 371 5397 1927 – email : torsten.schmidt@iwu.fraunhofer.de

 

Sources :

« Weniger Reibungsverluste in Verbrennungsmotoren », communiqué de presse de l’Institut Fraunhofer de machines-outils et techniques de transformation (IWU) – 03.06.2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/YnZiw

 

Rédacteurs :

Grégory Arzatian, gregory.arzatian@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr