Présentation moteur: Toyota 1.2l turbo

A l'occasion du restylage de l'Auris, Toyota introduit une nouvelle motorisation, conformément à la tendance actuelle qui consiste à réduire la cylindrée et à suralimenter le moteur à l'aide d'un turbocompresseur. D'une puissance de 116 chevaux, le 1.2l turbo représentera le coeur de la gamme en essence.

Toyota est indiscutablement un pionnier en matières de motorisations alternatives, que ce soit en matière de motorisation hybride (Toyota Prius) ou électrique alimentée par une pile à combustible (Toyota Mirai). Néanmoins, le constructeur japonais semblait jusqu'à présent délaisser les moteurs thermiques par rapport à la concurrence, motorisations qui représentent pourtant un volume de ventes bien plus important.

Après le 2.0l turbo qui équipe le SUV Lexus, le 1.2l turbo est le deuxième moteur de nouvelle génération au sein du groupe japonais. Cette nouvelle famille de moteur a été développée selon 4 axes:

• optimisation de la combustion à l'intérieur du cylindre
• diminution du risque de cliquetis
• diminution des pertes par pompages
• diminution des frictions

Caractéristiques générales

Le 1.2l turbo est un moteur à 4 cylindres (contrairement à une large part de moteurs de cylindrée équivalente qui ne compte que 3 cylindres comme le Ford 1.0l Ecoboost par exemple), bâti autour d'un bloc en aluminium. Si un 3 cylindres est, en théorie, plus avantageux en matière de réduction des frictions (moins de pièces mobiles), ce type d'architecture est plus sujet aux vibrations.

Le 1.2l est pourvu d'un turbo à simple entrée (single scroll) et de l'injection directe. L'alésage des pistons est de 71.5 mm pour une course de 74.5 mm. L'architecture longue course privilégie traditionnellement le couple à bas régime.

Sous le capot de l'Auris, il délivre une puissance de 85 kW (116 chevaux) entre 5.200 tr/min et 5.600 tr/min et un couple de 185 N.m entre 1.500 tr/min et 4.000 tr/min. Le taux de compression est de 10:1, une valeur désormais standard pour ce type de moteur.

Le moteur est équipé d'un double arbre à cames en tête et compte 4 soupapes par cylindre. La distribution se fait par chaîne. Le calage des soupapes est variable en continu tant à l'admission qu'à l'échappement (VVT-iW). A l'admission, le calage variable est activé à l'aide d'un actionneur électrique tandis que l'actionneur est de type hydraulique à l'échappement.

L'actionneur électrique permet une variation plus rapide du calage. D'autre part, l'actionneur électrique est opérationnel dès le démarrage du moteur et dès les plus bas régimes, au contraire de l'actionneur hydraulique.

1. Optimisation de la combustion

Afin d'optimiser la combustion dans le cylindre, Toyota a dessiné les canaux d'admission de manière à créer un mouvement de tourbillon vertical ("tumble") pour obtenir le mélange le plus homogène possible entre l'air frais et le carburant injecté directement dans le cylindre.

La tête du piston est, elle aussi, travaillée de manière à optimiser ce tourbillon dans le cylindre. Enfin, l'orientation des injecteurs a été optimisée de façon à éviter la projection de carburant sur les chemises du cylindre, c'est-à-dire sur des parois froides.

2. Diminution du risque de cliquetis

Toyota s'est attaché à réduire au maximum les risques d'auto-inflammation en contrôlant la température des gaz. D'une part, le collecteur est intégré dans la culasse, refroidie par eau. Ce procédé, désormais couramment utilisé sur les moteurs essence (comme le 1.0l SIDI turbo d'Opel par exemple), permet de diminuer de manière sensible la température des parois du collecteur et de limiter le risque de combustion au sein de ce dernier lors de l'ouverture des soupapes.

D'autre part, l'admission est pourvue d'un échangeur air/eau qui permet de réduire la hausse de la température des gaz à l'admission due au turbocompresseur. En effet, plus l'air est chaud dans le cylindre, plus le risque d'auto-inflammation dans le cylindre est élevé.

3. Diminution des pertes par pompages

A l'image du moteur de la Prius, le 1.2l turbo est capable de fonctionner selon le cycle moteur dit d'Atkinson (bien qu'il devrait plutôt être qualifié de cycle de Miller, s'agissant d'un moteur turbocompressé) ou selon le cycle Beau de Rochas (cycle traditionnel). Ce fonctionnement est rendu possible grâce au calage variable en continu des soupapes à l'admission sur une large plage (30° à l'échappement, près de 60° à l'admission).

La définition moderne du cycle d'Atkinson consiste à avoir un taux de détente supérieur au taux de compression, de manière à minimiser la pression à l'intérieur du cylindre en fin de détente et faciliter la remontée du piston lors de la phase d'échappement. D'autre part, le taux de compression étant plus faible, le piston nécessite moins d'énergie lors de sa remontée pour comprimer les gaz.

Lorsque le moteur fonctionne sur le cycle d'Atkinson, les soupapes d'admission restent ouvertes un certain laps de temps après que le piston ait atteint le point mort bas et qu'il commence sa remontée (phase de compression). Lorsqu'il fonctionne sur le cycle traditionnel, les soupapes d'admission sont fermées au plus tard dès le piston a atteint le point mort bas.

Le cycle d'Atkinson permet de réduire effectivement les pertes par pompage. Toutefois, ce gain n'est réellement visible qu'à charge partielle et à des régimes moteur relativement faibles. Aussi, pour garantir une puissance et un couple disponibles sur une large plage de régimes moteur, le moteur fonctionne selon le classique cycle de Beau de Rochas au ralenti et à pleine charge.

4. Diminution des frictions

Afin de minimiser les frottements à l'intérieur du cylindre, les pistons ont un revêtement en résine. Par ailleurs, la capacité de la pompe à huile a été réduite au maximum. Enfin, la courroie entraînant les accessoires a fait l'objet d'une attention particulière pour réduire les pertes dues à la flexion de la courroie autour des poulies.

Crédits photos: Toyota, ART Metal