Des technologies de pointe pour des moteurs plus propres

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1 Des technologies de pointe pour des moteurs plus propres e la consommation nution de la consommation de carburant et d huile Réducti iminution de la consommation de carbu Des composants pour des moteurs plus propres et plus durables

2 un savoir-faire moteur haut moteur soupapes, courroies et arbres à cames allumage composants d allumage coussinets coussinets segments et chemises segments de piston et chemises de cylindre PISTONS pistons et ensembles joints joints, vis de culasse et bagues d étanchéité Toutes les marques sont la propriété de Federal-Mogul ou d une de ses filiales, dans un ou plusieurs pays.

3 Des technologies de pointe pour des moteurs plus propres SOMMAIRE Réduction des émissions 2 La technologie des moteurs n a jamais connu au cours des cent dernières années une évolution aussi rapide qu actuellement Approches de la réduction des émissions 3 L augmentation du rendement du moteur réduit les rejets de CO 2, mais soumet également de nombreux composants à des contraintes considérablement plus élevées Qualité d origine pour toutes les pièces 4 Les produits de rechange de Federal-Mogul sont conformes aux mêmes normes de qualité et de performance rigoureuses que celles imposées par nos clients de première monte Des marques de confiance 5 Une longue tradition de confiance pour certains des noms les plus reconnus à travers le monde Pistons, segments et chemises 6 9 Le cœur du moteur, où les contraintes et les températures peuvent être les plus sévères Coussinets Certaines technologies inattendues aident les coussinets à gagner en légèreté, en efficacité et en longévité Joints, vis de culasse et bagues d étanchéité Des composants simples en apparence, mais qui s appuient sur de la très haute technologie pour satisfaire des exigences strictes (et parfois contradictoires) Composants haut moteur 14 Soupapes, guides, sièges, courroies et autres composants dont la précision et la durabilité sont assurées par une technologie de matériaux de pointe Technologies d allumage 15 Technologies de bougies d allumage et de préchauffage : les défis à relever Un seul fournisseur pour des composants de qualité d origine 16 Aligner les exigences des ateliers très occupés sur la qualité et l innovation qui aident les constructeurs automobiles à accroître la durabilité et la réduction des émissions de CO 2 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 1

4 Réduction des émissions La technologie des moteurs n a jamais connu au cours des cent dernières années écoulées une évolution aussi rapide qu actuellement. Depuis l introduction de l allumage électrique et des démarreurs, l apparition d un nombre aussi élevé de nouveaux sous-systèmes et de nouvelles approches du fonctionnement du moteur n avait jamais atteint un tel rythme. Il en découle des réductions spectaculaires tant sur le plan de la consommation de carburant que sur celui des émissions polluantes, accompagnées d une durabilité et d une fiabilité accrues. Ce qui est encore plus formidable, c est que le rythme des progrès ne cesse de s accélérer. Pour les professionnels de la réparation de moteurs, il est indispensable de comprendre ces systèmes moteurs de plus en plus sophistiqués, leur fonctionnement et, tout aussi important, leur fonctionnement conjoint. Ce guide entend donc les y aider. En plus d être à la tête de quelques-unes des marques les plus reconnues sur le marché de la rechange, notamment AE, Champion, Glyco, Goetze, Nüral et Payen, Federal-Mogul compte parmi les principaux fournisseurs mondiaux de composants du groupe motopropulseur et d autres systèmes avancés pour tous types de véhicules. Grâce à notre étroite collaboration avec les motoristes, nous restons au fait des dernières technologies et des techniques requises pour l entretien et la réparation des moteurs. Nous souhaitons donc à travers ce guide partager avec vous certaines de ces connaissances et vous éclairer sur les moteurs que vous rencontrerez dans vos ateliers dans un futur proche. 2 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

5 Approches de la réduction des émissions Dans le domaine des moteurs, c est le besoin d optimiser la consommation de carburant et de réduire les émissions polluantes qui oriente les développements. Ces dix dernières années, la réduction des rejets de CO 2 est devenue une priorité dans le but de lutter contre le réchauffement climatique. La priorité pour les moteurs de nouvelle génération restera axée sur la baisse des émissions de CO 2, avec toutefois un accent de plus en plus prononcé sur la réduction des rejets d oxydes d azote (NOx) et de particules de carbone. Tout cela doit être réalisé parallèlement à une augmentation de la durabilité et à une réduction des besoins d entretien afin de parvenir à une baisse des coûts de fonctionnement malgré la sophistication croissante des moteurs en service. Les technologies mises au point pour aider les concepteurs de moteurs à y parvenir relèvent de deux grandes catégories : les solutions directes et les solutions indirectes (ou habilitantes). La mise en œuvre d une solution directe a un impact direct et immédiat sur la consommation de carburant, les coûts de fonctionnement et les émissions. La réduction des frottements, l allègement des composants et l amélioration du rendement de la combustion via un allumage amélioré en sont quelques exemples. Ces solutions peuvent souvent s appliquer sans refonte de l architecture moteur et sont par conséquent plus rapides et moins onéreuses que d autres types d innovations. Nombreuses sont les technologies de Federal-Mogul qui relèvent de cette catégorie, notamment les joints et les bagues d étanchéité, les sièges et les guides de soupapes, les segments de piston, les chemises, les coussinets, les bagues et les composants d allumage. La contribution directe de Federal-Mogul à la réduction des émissions de CO 2 L utilisation des produits automobiles de Federal-Mogul peut permettre de réduire sensiblement les émissions de CO 2 d un véhicule. Moteur essence Moteur Diesel Diminution des rejets de CO 2 (g/km) Diminution des rejets de CO 2 (g/km) Pistons et segments de piston Coussinets Bagues et joints d étanchéité Produits d allumage Réduction totale des émissions de CO > > > 0.5 NA > 4.5 Source : Les solutions de Federal-Mogul face au défi posé par les émissions de CO 2 Les solutions indirectes aident les concepteurs de moteurs à mettre en œuvre de nouvelles stratégies en tirant parti de températures de combustion plus élevées pour accroître l efficacité ou en permettant l utilisation de nouveaux types de carburants, notamment ceux avec une teneur plus élevée en biocarburants. Le développement de technologies dites habilitantes suppose d entretenir des relations très étroites avec les constructeurs automobiles et leurs équipes de conception de moteurs, ce qui nous assure une parfaite connaissance des difficultés que nous pouvons aider à surmonter. Nombre de ces technologies orientent les concepteurs de moteurs dans une seule direction : la réduction. Des moteurs plus petits, produisant davantage de puissance par litre de cylindrée, brûlent le carburant plus efficacement et présentent moins de pertes par frottement (notamment lorsque le nombre de cylindres est réduit). Ils sont plus légers et moins encombrants. La tendance générale est donc à la réduction de la taille et affectera tous les moteurs, des gros camions et des puissantes berlines aux utilitaires légers et aux citadines. Il ne s agit pas seulement de fabriquer des moteurs plus petits et plus fortement sollicités, mais d adopter une approche différente sans affecter la durabilité et la motricité. De hauts niveaux d innovation en matière de conception et de fabrication sont nécessaires pour y parvenir, mais cela aboutit à une importante réduction des émissions polluantes, notamment de CO 2, et à d intéressants progrès en matière de consommation de carburant. La spécification des bons composants, dès le départ et pour les réparations, n a jamais été aussi cruciale. DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 3

6 Qualité d origine pour toutes les pièces Les produits de rechange de Federal-Mogul sont conformes aux mêmes normes de qualité et de performance rigoureuses que celles imposées par nos clients de première monte. C est l unique moyen de permettre aux réparateurs de garantir que les véhicules resteront aussi économiques, fiables et propres qu à l état neuf. Cependant, il ne s agit pas de présenter des produits d origine dans un emballage de pièces de rechange. Notre longue expérience au contact des garages et des réparateurs de moteurs nous a appris qu il était parfois plus profitable d associer nos compétences en matière d équipement d origine aux connaissances des spécialistes de la réparation. C est ainsi qu ont vu le jour les meilleures gammes de composants moteur au monde, conçus et fabriqués avec la même rigueur que nos composants de première monte et bénéficiant des mêmes investissements considérables dans la recherche et le développement. Parallèlement, les composants sont optimisés pour garantir une pose rapide, simple, avec le moins d outils spéciaux possible. Nous anticipons et apportons une solution à vos problèmes avant qu ils ne surviennent. Federal-Mogul s engage à veiller à ce que les installateurs de nos composants moteur maîtrisent parfaitement les dernières innovations afin de pouvoir intervenir efficacement sur tout type de moteur se présentant dans leurs ateliers. Notre Campus Federal-Mogul dépêchera des spécialistes dans les garages et propose des sessions de formation dans l un de nos centres de fabrication de haute précision en Allemagne. 4 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

7 Des marques de confiance La confiance que les clients accordent à une marque est primordiale. En effet, les marques connaissent succès et croissance lorsque les clients ont l assurance que leurs promesses seront tenues. Pour connaître une croissance constante sur plus d un siècle, une marque doit non seulement parler de qualité, d innovation et de service clientèle, mais aussi tenir ses engagements et ce, systématiquement. haut moteur Les six «marques expertes de composants moteur» de Federal-Mogul sont toutes des leaders de longue date. Elles ont été créées par les pionniers de l ingénierie automobile et contribuent aujourd hui à fournir les bons produits au bon prix afin que les techniciens soient en mesure de proposer des réparations de haute qualité et que les garages développent ainsi une activité rentable grâce à une clientèle fidélisée. segments et chemises soupapes, courroies et arbres à cames AE est apparue en 1947 suite à la fusion de trois entreprises de composants moteur très réputées : Hepworth & Grandage, Wellworthy Piston Rings et Bricovmo, ensuite rejointes par Glacier. L entreprise a été rachetée par Federal-Mogul en 1998, ce qui a permis à la marque AE de devenir un leader mondial des composants du «haut moteur» grâce au réseau international de distribution et à l investissement du groupe. allumage allumage Fondée en 1907, la marque Champion a rapidement été associée aux hautes performances après avoir équipé des moteurs de voitures de course de légende, des avions détenteurs de records ainsi que les bateaux à moteur les plus rapides. Ayant fait brillamment leurs preuves dans des applications extrêmement exigeantes, des innovations telles que les électrodes en platine et iridium sont rapidement passées de l aérospatiale aux voitures de série tandis que la marque continuait de soutenir les constructeurs automobiles les plus florissants, tant sur les routes que sur les pistes de course. Joints Segments de piston et chemises de cylindre Forte d une expérience dans l innovation remontant à 1887, Goetze fait partie des marques les plus anciennes du secteur automobile. Les innovations signées Goetze ont permis des progrès considérables au sein des moteurs à combustion, notamment avec le premier segment de piston chromé d Europe et le lancement récent de nouvelles techniques de traitement de surface comme le revêtement de carbone sous forme de diamant amorphe (DLC). pistons Pistons et ensembles Nüral a été fondée sur l innovation. La première usine de l entreprise, ouverte en 1924 sous le nom de Nürnberg Aluminium, était la première en Allemagne à proposer un procédé d injection d aluminium innovant qui contribuait à réduire les limites rencontrées alors par les concepteurs de composants. De récents investissements ont accru encore davantage la capacité de la marque à fabriquer des pistons de haute technicité, permettant la mise au point d ensembles de pistons complets et parfaitement optimisés. coussinets Joints, vis de culasse et bagues d étanchéité Fondée en 1908, Payen est rapidement devenue une entreprise d envergure internationale, aidant les constructeurs automobiles à travers le monde à améliorer l efficacité à l intérieur de tous types de moteurs à combustion interne. Aujourd hui, la marque dispose d un effectif de plus de 200 scientifiques et ingénieurs chargés de traiter tous les aspects de la conception et de la fabrication des composants d étanchéité. coussinets Depuis sa création à la fin du 19ème siècle, Glyco fait partie des chefs de file mondiaux en matière d innovation dans la conception de coussinets. Plus grand fournisseur de coquilles de coussinet d Allemagne en 1937 et d Europe en 1974, sa gamme de brevets couvre de nouveaux matériaux, de nouvelles techniques de fabrication et, en 1978, l application d un dépôt physique en phase vapeur (ou procédé PVD, pour Physical Vapour Deposition) pour créer une surface considérablement optimisée. Aujourd hui, Glyco est le plus grand fabricant mondial de coussinets de qualité d origine. Le même engagement en faveur de la qualité, soutenu par une expertise mondiale de première monte, définit également d autres marques de pièces de rechange de grand renom de Federal-Mogul qui aident les ateliers à développer leurs activités à travers un large éventail de réparations automobiles. DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 5

8 Pistons ESSENTIELS POUR LE RENDEMENT DU MOTEUR Cela fait plus de cent ans que les moteurs Diesel et essence demeurent des technologies très différentes. Aujourd hui, la nécessité de réduire les rejets de CO 2 les rapproche, les deux adoptant des systèmes d injection directe de haute technicité à régulation électronique en boucle fermée, la turbocompression ou la suralimentation à haute pression (parfois les deux) et un nombre réduit de cylindres. C est au cœur du moteur, là où ces tendances ont le plus grand impact, que se trouvent les pistons. les nouveaux pistons Nüral EcoTough de Federal-Mogul ont permis d atteindre une réduction de l ordre de 18 % du frottement, associée à une diminution appréciable de l usure. Parfaits exemples de technologie directe, les pistons EcoTough (lauréats d un prestigieux prix PACE en 2011) sont progressivement introduits dans des moteurs existants pour permettre une amélioration immédiate de la consommation de carburant, des émissions polluantes et de la durabilité. Comptant parmi les composants moteur exposés aux températures les plus élevées et aux cycles thermiques les plus sévères, les pistons sont soumis aux forces les plus agressives. Ils doivent être légers pour réduire les charges et les pertes causées par leur mouvement alternatif ainsi que pour contribuer à la réduction globale du poids du véhicule. Naturellement, leur durabilité ou leur fiabilité ne peut faire l objet d aucun compromis et doit également toujours progresser. Le rendement accru recherché sur de plus petits moteurs entraîne une hausse considérable des températures de combustion. Conçus en collaboration avec les principaux constructeurs de véhicules et fabricants de moteurs européens, les pistons Nüral de Federal-Mogul intègrent des galeries de refroidissement positionnées de façon optimale qui en font la solution idéale pour les moteurs turbodiesel à haut rendement spécifique. Grâce à l excellence technique pour laquelle Federal-Mogul s est engagé, le piston Monosteel primé est devenu la norme du secteur des poids lourds Diesel, avec plus de 3,5 millions de pistons produits à ce jour. La nouvelle génération, baptisée Magnum Monosteel, réalise un nouveau bond en avant en réduisant la masse des pistons de 7 % et en introduisant une jupe de piston «double bande» qui réduit le frottement de 17 %. La réduction des frottements et l amélioration de la résistance à l usure des pistons sont particulièrement importantes dans les moteurs essence suralimentés. À travers l utilisation d un revêtement constitué de lubrifiants solides, comme le graphite et du bisulfure de molybdène avec de la fibre de carbone, Pour les poids lourds, Federal-Mogul a mis au point un concept de refroidissement unique et hautement efficace en introduisant des canaux de refroidissement très flexibles en termes de taille et de géométrie (forme). Placés à proximité des zones les plus critiques sur le plan thermique, ils permettent de dissiper davantage de chaleur en provenance de la chambre de combustion et de la gorge du segment de feu. Cela illustre parfaitement l intérêt de la contribution de Federal-Mogul qui, à travers une conception intelligente et une fabrication innovante, évite le recours à d autres technologies complexes ou des matériaux coûteux. 6 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

9 Lauréat du prix PACE Award 2011 Le piston à revêtement Nu ral EcoTough de Federal-Mogul offre une meilleure résistance à l usure et réduit la consommation de carburant dans une proportion allant jusqu à 0,8 % par rapport aux revêtements de piston classiques Le piston Nu ral DuraBowl primé affiche une durée de vie jusqu à 7 fois supérieure à celle d un piston coulé usuel À l intérieur des très petits moteurs Diesel à très haut rendement, la turbocompression haute pression et les nouvelles stratégies d alimentation poussent les températures du piston au-delà de 400 C et les pressions du cylindre à plus de 200 bars pour les voitures et à plus de 250 bars pour les poids lourds. Les ingénieurs de Federal-Mogul ont découvert que les ruptures des bols de piston conventionnels dans cet environnement très agressif étaient liées à la présence de particules de silicium dans l aluminium. La refonte de l alliage autour du rebord du bol permet de diviser par dix la taille des particules de silicium, renforçant ainsi considérablement la résistance et la durabilité du rebord du piston. Cette technique est employée pour le piston DuraBowl primé pour une durée de vie quatre à sept fois supérieure par rapport à un piston coulé classique, permettant aux concepteurs de moteurs de continuer à accroître l efficacité dans le but de réduire la consommation de carburant et les rejets de CO 2. Une autre difficulté de taille est de garantir un bon ajustement à l intérieur du cylindre quelles que soient la charge et la température. Le piston Nüral Elastoval de Federal-Mogul possède une jupe de forme ovale pour une conformité optimale et donc une facilité d adaptation aux variations de charge. Associé à une grande stabilité géométrique et à un poids réduit du piston, cela confère aux pistons Elastoval une durabilité accrue, des propriétés antigrippage supérieures et un frottement limité. La technologie nüral DuraBowl de Federal-Mogul renforce la calotte du piston, améliorant la résistance de l aluminium là où cela est le plus nécessaire Durée de vie du moteur (%) Piston en alliage haut de gamme Piston Dura- Bowl DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 7

10 Segments de piston et chemises de cylindre MOINS DE CARBONE, MOINS DE REJETS Le piston fait partie d un système qui ne fonctionnerait pas efficacement sans une innovation équivalente dans la technologie utilisée dans les composants connexes, en particulier les segments de piston. Devant garantir une étanchéité exceptionnelle, les segments doivent être résistants aux températures élevées, aux hautes pressions et à des efforts très importants tout en réduisant le frottement et l usure. Malgré une lubrification moindre, ils doivent fonctionner plus longtemps que jamais auparavant. Même les carburants, qui ont toujours constitué une source de lubrification importante, notamment dans les moteurs Diesel, sont de moins en moins lubrifiants en raison de la réduction de leur teneur en soufre. C est pourquoi Federal-Mogul emploie plus de 200 scientifiques, ingénieurs et techniciens qui s occupent exclusivement de la mise au point des segments de piston et des essais associés. Les propriétés requises pour le matériau du segment de base et la couche de surface peuvent être fondamentalement différentes, d où la nécessité d une technique efficace pour les optimiser individuellement. Pour les segments de piston, Federal-Mogul a mis au point un certain nombre de matériaux et d options de revêtements uniques qui, conjugués, réduisent la friction et améliorent la durabilité. Des revêtements chrome-céramique (CKS ) ont été spécialement mis au point pour les moteurs Diesel et sont particulièrement appréciés pour leur durabilité accrue. La faible usure du revêtement et de la paroi du cylindre ainsi que l élimination de toute usure par frottement comptent parmi les autres avantages offerts. Cette innovation a constitué le point de départ du développement du revêtement renforcé au diamant GDC (Goetze Diamond Coating ), qui garantit un ancrage exceptionnellement bon des particules dures incrustées pour offrir une surface encore plus résistante. Avec des caractéristiques d usure quatre fois supérieures à celles des revêtements de chrome dur conventionnels et deux fois supérieures à celles des revêtements chrome-céramique, le revêtement GDC est idéal pour la nouvelle génération de moteurs Diesel de cylindrée réduite et à très haut rendement spécifique. De plus, sa fréquence d entretien s en trouve réduite. L optimisation de la forme du segment racleur permet aussi des améliorations. Le segment Goetze LKZ-Ring de Federal-Mogul, lauréat du prix PACE 2011, présente une conception innovante en deux parties. Initialement mis au point pour les moteurs Diesel très exigeants, il est désormais optimisé pour les moteurs essence à injection directe. Par rapport aux segments racleurs en deux parties classiques les plus performants, ce modèle de Federal-Mogul permet de diminuer la consommation d huile de près de 50 % et le frottement de l ordre de 15 %. Les segments font appel à une nouvelle conception étagée au niveau des cordons de segment. Celle-ci assure une résistance moins importante pendant la course de compression du piston et permet ainsi de réduire les pertes par pompage. Durant la course de détente du piston, la pression renvoie plus efficacement l huile qui lubrifie le cylindre dans le carter d huile. Cela évite le passage de l huile dans la chambre de combustion et prévient donc la formation de dépôts de calamine sur la bougie d allumage ou la culasse. En plus de concourir à toujours maintenir la consommation d huile à un faible niveau, le segment LKZ-Ring contribue également à garantir que les résidus d huile brûlée ne réduisent pas la qualité de la combustion. 8 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

11 Federal-Mogul est l un des plus grands fournisseurs au monde de chemises de cylindre, fort d une connaissance fine de l interaction entre le segment et la chemise qui se reflète sur les performances des deux composants. Afin de satisfaire aux exigences actuelles et futures en matière de rejets et de durabilité, il est essentiel d optimiser les deux ensemble et d utiliser exclusivement les bonnes pièces de rechange. Les segments de piston à revêtement renforcé au diamant GDC (Goetze Diamond Coating ) présentent une résistance à l usure jusqu à 4 fois supérieure à celle des segments chromés traditionnels Des petits moteurs essence pour citadines aux moteurs de grosse cylindrée pour les bateaux, les gammes de produits Nüral et Goetze offrent des composants de rechange très résistants qui permettront au moteur de retrouver ses performances, sa consommation et son faible niveau d émissions d origine. SEGMENT RACLEUR STANDARD Cordon revêtu Cordon revêtu SEGMENT GOETZE lkz-ring Goetze propose une vaste gamme de chemises couvrant plus de moteurs, des véhicules légers aux poids lourds Cordon revêtu Surface du cylindre Cordon revêtu Surface du cylindre Le segment Goetze LKZ-Ring permet de diminuer la consommation d huile de près de 50 % par rapport aux segments racleurs classiques DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 9

12 Coussinets MOINS DE FRICTION, MOINS D ÉMISSIONS LES COUSSINETS LES PLUS FIABLES DU MONDE La gamme de coussinets Glyco est la plus étendue avec près de références Il n y a peut-être pas meilleur exemple de solution indirecte que celui des avancées réalisées dans le domaine de la métallurgie. Alors que les concepteurs de moteurs parviennent à réduire les rejets de CO 2 en obtenant plus de puissance avec moins de carburant, les températures montent, les charges augmentent et les matériaux conventionnels sont mis à rude épreuve. La marque Glyco de Federal-Mogul est leader dans la fourniture de coussinets de moteur d origine depuis plus de 100 ans et se maintient au premier plan des avancées techniques qui apportent une solution à ces difficultés. Le nouveau bronze sans plomb compte parmi les nouveaux matériaux introduits par Glyco, chacun optimisé pour une application spécifique, mais tous partageant l engagement de Federal-Mogul en faveur de technologies légères et respectueuses de l environnement. L absence de plomb dans le bronze élimine les éventuels risques pour la santé liés au plomb dans l environnement et facilite le recyclage. Elle supprime également la porosité associée au plomb, ce qui contribue à accroître la capacité de charge maximale de 20 %. En raison de l allègement des pièces du moteur, la bielle et le bloc moteur subissent une déformation plus importante, ce qui entraîne des charges supplémentaires sur les coussinets. Les coussinets Glyco Sputter, utilisés par nombre des plus prestigieux constructeurs automobiles à travers le monde, peuvent supporter ces charges très élevées avec une durabilité deux fois supérieure à celle des coussinets classiques. De plus, une version a été spécifiquement mise au point pour les professionnels de la rectification de moteurs. Le résultat obtenu est un matériau «intelligent» sans plomb, le G-488, qui associe un alliage étain-cuivre à une couche nickel/étain-nickel. La couche d étain-cuivre reste relativement tendre durant la phase initiale de rodage du moteur lorsqu elle doit se faire contre un tourillon de vilebrequin existant pour fournir une surface parfaitement adaptée. Avec le temps, la chaleur du moteur diffuse l étain pour former une couche étainnickel dure et résistante qui étend la longévité du moteur. Cette haute performance, soigneusement adaptée pour la réparation des moteurs existants, est également plus abordable, car la galvanoplastie qui intervient dans cette technique est moins coûteuse que le revêtement par pulvérisation cathodique. L introduction d un système Stop & Start, une option de plus en plus prisée sur les véhicules actuels et vouée à devenir bientôt universelle, permet également de faire des progrès en matière de consommation de carburant et de réduction des émissions. L ÉVOLUTION DE LA SURFACE EST ILLUSTRÉE DANS LES DEUX COUPES CI-DESSOUS, OBSERVÉES AU MICROSCOPE. AVANT APRÈS GLYCO Partie non chargée (à proximité des plans de joint) Partie chargée (près du sommet) SANS PLOMB Évolution du système de couches du matériau G-488 : la diffusion des atomes accroît l épaisseur de la couche d alliage étain-nickel 10 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

13 Afin d éviter tout impact sur le confort de conduite, le moteur démarre très rapidement dès que le conducteur appuie sur l embrayage, permettant potentiellement un contact métal sur métal des coussinets avant la reformation du film d huile hydrodynamique protecteur. Cela ne posait pas de problème avec quelques démarrages seulement du moteur dans la journée, mais avec un système Stop & Start, ces conditions peuvent se présenter plusieurs centaines de fois dans une journée. Le problème est accentué par l utilisation d huiles modernes moins visqueuses avec un film d huile plus fin, toutefois nécessaires pour améliorer le rendement du moteur et réduire davantage les émissions. Afin d apporter une solution à ce problème, Federal-Mogul a mis au point une coquille de coussinet revêtue d un polymère qui peut supporter momentanément un fonctionnement sans lubrification, et qui est également idéale pour les charges très élevées auxquelles sont soumis les moteurs suralimentés. Outre une plus grande absorption des chocs et une résistance à l usure accrue, Glyco IROX possède de bonnes propriétés de conductivité thermique, pour empêcher le coussinet de chauffer, et présente une bonne incrustabilité, pour emprisonner les particules dures afin qu elles n endommagent pas les tourillons du vilebrequin. Le revêtement du coussinet Glyco IROX peut contribuer à multiplier par plus de cinq la durée de vie des vilebrequins et des coquilles de coussinet dans les applications les plus exigeantes et avec des cycles de conduite tels que le Stop & Start. Grâce à la grande efficacité de Glyco IROX, il est en outre possible d utiliser des revêtements à base d aluminium à la place du cuivre plus onéreux, ce qui contribue à rendre cette technologie habilitante très abordable. SANS REVÊTEMENT IROX AVEC REVÊTEMENT IROX Les technologies de coussinet de Federal-Mogul permettent aux concepteurs de moteurs de poursuivre sur la voie de l innovation afin de pouvoir réduire encore davantage les rejets de CO 2 et d optimiser la consommation de carburant. Parfaits exemples de technologies habilitantes, elles éliminent les obstacles au progrès. Elles montrent également l importance d un remplacement à l identique si l on veut préserver les performances en termes d émissions et la durabilité. Federal-Mogul est l une des premières entreprises à développer une nouvelle gamme de matériaux spécifiquement pour cette application très exigeante. L emploi de techniques de frittage, consistant à fabriquer les composants en compressant et en chauffant un mélange de poudres métalliques, permet d adapter avec précision la composition et la porosité des métaux en fonction des caractéristiques de performance requises pour le composant. Il en découle une durabilité considérablement améliorée qui va également dans le sens d une réduction des rejets de CO 2. Coquilles de coussinet revêtues avec le substrat en alliage d aluminium A-650 après essais de fatigue sur un banc d essai appliquant 80 MPa pendant 250 heures Les images de gauche montrent le comportement «intelligent» du G-488. À partir d un revêtement tendre (image de gauche), le processus de diffusion au centre de la coquille de coussinet, soumis à une charge plus élevée, crée une couche étain-nickel extrêmement durable et résistante à l usure qui prolonge la durée de vie du coussinet. La température des gaz d échappement de la majorité des moteurs Diesel actuellement en service atteindra les C, mais l amélioration du rendement passe par une turbocompression à plus haute pression et des températures de combustion plus élevées. L huile s oxyde à ces températures extrêmes, ce qui pose notamment problème aux bagues du turbocompresseur, car elles doivent non seulement supporter cette chaleur intense, mais aussi gérer les charges imposées par les vitesses de rotation très élevées de la turbine. DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 11

14 Joints, vis de culasse et bagues d étanchéité POUR DES MOTEURS LÉGERS Federal-Mogul a produit près de 53 millions de joints de culasse MLS pour les fabricants de moteurs et les constructeurs automobiles Nous avons vu combien la recherche de la réduction des rejets de CO 2 et d une consommation optimisée aboutit à des rendements spécifiques bien supérieurs. Pour y parvenir, la turbocompression (ou occasionnellement la suralimentation) s est déjà généralisée sur les moteurs Diesel et deviendra tout aussi courante sur les moteurs essence d ici quelques années, entraînant une augmentation considérable des pressions et des températures à l intérieur de la chambre de combustion. la nécessité d utiliser des matériaux plus performants offrant une meilleure résistance thermique. Deuxièmement, il y a une exigence incompatible de flexibilité accrue. Nous avons déjà vu que les concepteurs de coussinets de tête de bielle se heurtent à une difficulté posée par une courbure accrue de la bielle due à une réduction du poids. Un problème identique se pose pour les joints de culasse, car les matériaux plus légers favorisent une plus grande déformation de l interface entre le bloc-cylindres et la culasse. Cela pose deux problèmes pour les joints de culasse. Premièrement, l environnement est beaucoup plus agressif, d où Tendance technologique Rigidité structurelle du moteur Pression de combustion 70 bars 150 bars Charge de la vis 2000 Essence Diesel 120+ bars 250+ bars Les joints de culasse doivent relever un double défi Une conception innovante peut non seulement atténuer ces difficultés, mais aussi permettre des réductions supplémentaires de rejets de CO 2. Federal-Mogul est le leader de la technologie MLS (acier multifeuille) depuis près de 20 ans avec plus de 43 millions de joints fournis aux constructeurs automobiles. Sur le marché des pièces de rechange, la marque Payen de Federal-Mogul apporte le même niveau de qualité et d innovation, permettant aux professionnels de la rectification de moteurs d assurer une performance et une fiabilité comparables. L application poussée de l analyse par éléments finis a permis à Federal-Mogul de concevoir un joint de culasse en acier multifeuille Payen présentant une surface profilée ayant pour but de limiter la déformation de l alésage tout en maintenant un joint étanche aux gaz robuste et fiable même dans les conditions les plus extrêmes. En plus de contrôler les hautes pressions, ce joint soigneusement conçu contribue à maîtriser la déformation de l alésage pour un fonctionnement plus efficace des segments de piston. Les concepteurs de moteurs peuvent accroître davantage la pression de combustion, pour diminuer encore plus les rejets de CO 2. Par ailleurs, ils peuvent réduire encore davantage le poids de la culasse et du bloc, car une rigidité intrinsèque moindre est requise. 12 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

15 Cette caractéristique du joint de culasse est appelée «butée topographique» et est disponible auprès de Payen sur le marché de la rechange. Avec une pose n exigeant aucun outil supplémentaire et aucune formation, les garages peuvent facilement garantir le rétablissement des performances en matière d émissions et de la fiabilité d origine du moteur. Des températures de combustion supérieures se traduisent naturellement par des températures plus élevées à l échappement, déjà supérieures à 1000 C dans certaines conditions de fonctionnement. Les systèmes d échappement gagnent en complexité et sont équipés de divers dispositifs de post-traitement et capteurs, tous exigeant des plans de joint étanches et soumis à davantage de mouvements thermiques que jamais auparavant. Alors que leur environnement de fonctionnement devient de plus en plus difficile, les joints de collecteur d échappement en acier multifeuille MLS et de recyclage des gaz d échappement EGR standard sont poussés à leurs limites de performance. Pour ces moteurs exceptionnellement exigeants, la réponse se trouve dans la gamme de joints en alliage haute température (HTA) de Federal-Mogul qui ont été mis au point spécifiquement pour répondre aux exigences thermiques et mécaniques particulières d un large éventail d applications, dont les turbocompresseurs, les tubes de descente, les collecteurs d échappement et les systèmes de recyclage des gaz (EGR). Même à très haute température, la microdureté, la résistance au fluage et l étanchéité dynamique des matériaux en alliage HTA sont supérieures à celles des aciers inoxydables «301 très durs» standard qui perdent en résistance et peuvent fissurer à très haute température. Le joint HTA constitue une technologie révolutionnaire de plus dans la gamme de produits de Federal-Mogul et a reçu pour cela le prestigieux prix PACE Award dans la catégorie Innovation Produit en Cependant, la prévention des fuites ne fait pas tout. La performance en terme de micro-étanchéité d un joint de collecteur d échappement est essentielle pour garantir la conformité à la règlementation sur les émissions polluantes et assurer la précision des données de gestion moteur recueillies. Un joint qui fuit peut laisser de l air s infiltrer dans le système d échappement, poussant le système de gestion du moteur à passer à une charge de carburant plus riche, ce qui réduit l efficacité du moteur et augmente la consommation et les émissions. Federal-Mogul a également mis au point un revêtement haute température (HTC) inédit, qui est applicable sur la surface du joint pour assurer l étanchéité des brides d accouplement et réduire les effets du mouvement entre elles. Il s agit d un produit à base d eau respectueux de l environnement, qui évite l utilisation de matériaux contenant du bisulfure de molybdène. Le revêtement HTC présente une stabilité thermique jusqu à plus de 1000 C, alors que les revêtements classiques au molybdène seraient réduits en cendre à de telles températures. Une telle solution «indirecte» de réduction des rejets de CO 2 n est possible que lorsque le moteur est conçu avec les joints en élastomère liquide moulé (LEM) uniques de Federal-Mogul. Également extrêmement appréciés des constructeurs automobiles (qui en ont acheté plus de 40 millions), les joints LEM sont fabriqués au moyen d un processus de production novateur consistant à mouler un mélange de caoutchouc siliconé sur un support en acier galvanisé ou en aluminium. Le processus permet de maîtriser avec précision le positionnement, la hauteur et la largeur de l élastomère de manière à ce qu il soit optimisé partout. ficulté aux technologies d assemblage usuelles. Le joint LEM nécessite une faible charge de serrage pour obtenir une étanchéité fiable, ce qui permet au motoriste de réduire davantage le poids des pièces d accouplement du fait d une rigidité intrinsèque moindre. Afin d éviter les fuites après une réparation du moteur, il est essentiel que les joints LEM soient remplacés par les bons produits conformes aux normes des équipements d origine. Pour le réparateur de moteurs, cependant, la pose de joints LEM présente également d autres avantages, car leurs cordons d étanchéité topographiques peuvent résister à un degré de distorsion de plan jusqu à 30 % supérieur à celui des technologies concurrentes. Ils sont également faciles à poser, n exigeant rien de plus qu une attention ordinaire lors de la manipulation et en matière de propreté. Le LEM convient parfaitement pour l étanchéité des circuits de refroidissement, d huile et d admission d air et il a la capacité d assurer de manière efficace l étanchéité des joints complexes qui posent dif- Profil de joint LEM Payen Cordons d étanchéité en vert et support rigide en jaune DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 13

16 Composants du haut moteur MAÎTRISER LA COMBUSTION POUR MAÎTRISER LES ÉMISSIONS AE : Le spécialiste du Haut Moteur AE propose une vaste gamme couvrant plus de applications Au cœur de toutes les stratégies de réduction des rejets de CO 2 se trouve l exigence incontournable de mesurer précisément le débit d air et de carburant entrant dans la chambre de combustion ainsi que le flux de produits de combustion sortant de la chambre. La majeure partie de ce processus est contrôlée par un groupe de technologies communément désignées sous le terme «composants haut moteur», lesquels sont associés à la culasse. La turbocompression et de nouvelles stratégies de combustion visant à réduire les rejets de CO 2 entraînent une hausse des températures et des pressions à l intérieur de la chambre de combustion alors que la teneur grandissante en biocarburants contribue à créer un environnement encore plus agressif. Comme avec d autres domaines abordés dans le présent guide, une technologie de matériaux de pointe est essentielle pour garantir une durabilité à long terme à un coût convenable afin de permettre aux concepteurs de moteurs de poursuivre sur la voie de l innovation en vue d une réduction encore plus grande de la consommation et des émissions. Les soupapes sont soumises aux contraintes les plus élevées à l intérieur du moteur et aux températures les plus hautes ; cependant, elles doivent non seulement résister mais également rester parfaitement étanches. La gamme de soupapes AE de Federal-Mogul est la plus complète du marché mondial de la rechange, couvrant plus de applications. Chaque référence correspond précisément à une application, le matériau étant choisi pour compléter le siège de soupape et le guide et former ainsi un système hautement optimisé. Le choix des matériaux est tellement critique que certaines soupapes AE (appelées «soupapes bimétalliques») sont fabriquées à partir de deux matériaux, avec une tête optimisée pour une résistance mécanique et thermique élevée, et une tige optimisée pour une grande résistance à l usure. Une solution moins onéreuse pour les applications moins exigeantes consiste à chauffer la pointe de la soupape pour qu elle résiste mieux aux sollicitations et à la rotation. Des matériaux aux propriétés différentes peuvent également compléter les matériaux de base. Une couche protectrice en Stellite 12 ultra dure (chrome, nickel, tungstène et cobalt) peut être soudée dans les zones les plus vulnérables (y compris le siège rapporté) alors qu un chromage peut être appliqué sur la tige de la soupape pour la protéger de la corrosion et en améliorer les propriétés de glissement à l intérieur du guide. L interface avec le guide de soupape est essentielle, car la soupape doit monter et descendre librement avec un frottement minimal, cependant l écartement doit résister aux pressions très élevées à l intérieur de la chambre de combustion afin d éviter les fuites. Le guide de soupape transmet également près de 25 % de l ensemble de la chaleur captée par la soupape d échappement, la transmettant en toute sécurité au liquide de refroidissement. La gamme AE actuelle est l une des plus vastes et des plus complètes qui soient, incluant plus de soupapes, 280 arbres à cames et pièces connexes, 400 guides de soupape, 60 sièges de soupape, ressorts de soupape et clavettes de soupape couvrant moteurs différents et plus de applications. La gamme est complétée par une gamme de courroies de distribution couvrant plus de applications, car chaque fois que des soupapes doivent être remplacées, l arbre à cames et les courroies doivent toujours être vérifiés également. Chaque composant est non seulement fabriqué conformément aux normes de qualité des équipements d origine, mais il est spécifié grâce à une compréhension approfondie des matériaux et de leurs interfaces en vue de garantir les performances et la durabilité à long terme. 14 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

17 Technologies d allumage L allumage Corona constitue un autre exemple des efforts continus de Federal-Mogul en matière de développement de technologies d allumage nouvelles et innovantes. Federal-Mogul Corporation a mis au point une technologie de remplacement pour la bougie et la bobine d allumage traditionnelles déjà à un stade avancé des essais avec un certain nombre de clients de première monte. POUR UNE COMBUSTION PLUS PROPRE EN RÉDUISANT LES ÉMISSIONS À LA SOURCE Au cœur même de cet environnement de combustion de plus en plus agressif, un composant est essentiel au fonctionnement efficace de tous les moteurs à essence : la bougie d allumage. Une fois de plus, une technologie de matériaux de pointe est cruciale pour faciliter des innovations qui permettent aux constructeurs automobiles de continuer à réduire les rejets de CO 2 tout en améliorant la durabilité. Le système d allumage ACIS (Advanced Corona Ignition System) apporte une amélioration considérable de la consommation grâce à une efficacité de combustion supérieure et pourrait entrer en production pour la première monte dans trois ans. L ACIS présente une capacité de production d énergie bien supérieure à celles des bougies d allumage, créant de longs flux d ions qui enflamment le mélange air-carburant plus efficacement dans toute la chambre de combustion. Avec une efficacité de combustion accrue, des mélanges air/carburant appauvris contenant plus d air ou recyclant les gaz d échappement peuvent être employés, réduisant ainsi la consommation de carburant et les émissions de CO 2 à des niveaux nettement inférieurs à ceux atteignables avec l allumage par étincelle actuel. L ACIS permet également aux ingénieurs d élaborer des stratégies de combustion comme la charge stratifiée et la combustion diluée pour réduire davantage encore la consommation de carburant et les rejets de CO 2. La principale difficulté consiste à garantir l intégrité diélectrique de la céramique et à réduire la vitesse d usure de l électrode centrale et de l électrode de masse. La marque Champion de Federal-Mogul apporte une solution à cela avec la mise au point de la céramique SureFire qui présente une rigidité diélectrique renforcée à haute température ainsi que l iridium, un métal précieux auquel il est donné une forme bien précise de rivet afin de former une électrode centrale très fine et extrêmement résistante qui convient pour tous les types de carburants. Pour les moteurs Diesel, les bougies de préchauffage Champion permettent d améliorer le démarrage à froid ainsi que les performances postchauffage, ce qui permet aux moteurs de fonctionner plus efficacement et de réduire les émissions durant cette phase critique. La pointe d allumage du système ACIS de Federal-Mogul peut être optimisée selon les exigences du système de combustion. Si la vitesse d accroissement de l écartement est réduite, alors un écartement de départ plus grand peut être spécifié pour produire une plus grosse étincelle permettant d améliorer l efficacité de la combustion et à la réduction des émissions. Cependant, un plus grand écartement des électrodes suppose une tension plus élevée soumettant l isolant céramique à une contrainte accrue. Les ingénieurs de Federal-Mogul ont également trouvé une solution à cela en mettant au point une céramique d alumine SureFire pour le matériau d isolation de la bougie d allumage. Des essais ont montré que lorsqu elle est utilisée conjointement avec une énergie d allumage plus importante fournie par les bobines d allumage Champion (et avec un réétalonnage du moteur afin d optimiser la performance de combustion), la céramique SureFire peut concourir à une réduction des émissions de CO 2 à hauteur de 2,4 g/km. DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 15

18 Un fournisseur unique pour des composants de qualité d origine Il ressort très clairement de notre présentation des tendances qui prévalent dans la conception des moteurs que les avancées technologiques donnent lieu à de formidables améliorations en matière de consommation de carburant, de performances et d émissions de CO 2 parallèlement à une amélioration de la durabilité et à une réduction du poids. Pour y parvenir, les moteurs d aujourd hui constituent des systèmes très optimisés dans lesquels chaque matériau a été soigneusement modelé, spécifié et testé, tout comme chaque interface, afin de produire le niveau de qualité que vos clients attendent. Établir des relations commerciales à long terme basées sur la confiance avec ces clients suppose de garantir une performance de leurs véhicules identique à celle d origine. Toutefois, cela intervient dans le contexte d un atelier débordant d activité et soucieux de sa rentabilité. Les composants doivent être simples à commander, ils doivent être conçus pour une pose la plus rapide possible avec un nombre minimum d outils spécifiques et ils doivent permettre à votre entreprise de dégager une marge raisonnable. Federal-Mogul s attache à aligner les exigences des ateliers très occupés sur la qualité et l innovation qui aident nos clients internationaux constructeurs automobiles à poursuivre sur la voie de l accroissement de la durabilité et de la réduction des émissions, notamment de CO 2. Le long parcours jalonné de succès de nos marques de confiance est la preuve que cette combinaison de compétences est hautement appréciée par les spécialistes de la rectification de moteurs à travers le monde. Nous nous tenons à votre disposition pour vous aider dans l espoir de développer une collaboration fructueuse avec vous. 16 DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES

19 un savoir-faire moteur complet DES TECHNOLOGIES DE POINTE POUR DES MOTEURS PLUS PROPRES 17

20 ns de CO2 Diminution d n de carburant et d huile Réduction des émissions de CO2 Dimi t d huile Réduction des émissions de CO 2 D PRMMX1101-FR