1. Résumé Une Toyota Avensis aux arguments supérieurs Toyota Avensis Vaisseau amiral européen de la marque 13

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1 1. Résumé Une Toyota Avensis aux arguments supérieurs 3 2. Toyota Avensis Vaisseau amiral européen de la marque Conception des moteurs Légèreté et efficacité Systèmes d injection et d admission Puissance et efficacité Système Toyota D-CAT La technologie diesel la plus propre au monde Nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports Précision, performances et économie Coûts d utilisation Le meilleur investissement de la catégorie Le 2,2 litres D-4D 150 ch dans le détail Un moteur bien équilibré Caractéristiques NVH et comportement dynamique Raffinement accru Fabrication Une nouvelle usine pour un nouveau moteur Caractéristiques techniques 73

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3 Résumé Une Toyota Avensis aux arguments supérieurs L Avensis est aujourd hui la cinquième voiture la plus vendue de sa catégorie en Europe (à la fin 2004) La nouvelle famille de moteurs Clean Power (puissance propre) vient considérablement renforcer la gamme Avensis Les deux moteurs 2,2 litres D-4D sont intégralement conçus en aluminium Le 2,2 litres D-4D 177 ch présente le taux de compression le plus faible au monde et possède des bougies de préchauffage en céramique Ce moteur adopte également un système d injection à injecteurs piézoélectriques La nouvelle boîte de vitesses à 6 rapports, extrêmement compacte, participe aux économies de carburant Toutes les Avensis dotées des nouveaux moteurs diesel 2,2 litres D-4D bénéficient d un pack d isolation amélioré Les nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D sont produits en Pologne, sur le 8e site de production européen de Toyota 3

4 Avensis 2.2 D-4D La Toyota Avensis Une gamme complète L une des voitures les plus vendues de sa catégorie Présentation de la famille de moteurs Clean Power (puissance propre) L Avensis est le vaisseau amiral de Toyota en Europe a été la meilleure année jamais enregistrée par la Toyota Avensis avec plus de exemplaires vendus sur le marché européen, soit une progression de 25 % par rapport à l année précédente. Il s agit également de la meilleure performance de ventes jamais réalisée par le modèle. La Toyota Avensis occupe désormais la cinquième place du segment D en Europe (M2 en France) en termes d immatriculations de voitures neuves, ce qui constitue une nette amélioration depuis la commercialisation initiale du modèle. Aujourd hui, l apparition de deux nouveaux moteurs diesel 2,2 litres D-4D (150 ch et 177 ch) représente un progrès significatif. Il s agit en effet des deux premiers représentants de la famille de moteurs diesel Clean Power (puissance propre), gages à la fois de performances et de sobriété. Avec l arrivée des nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D, l Avensis propose à ses acheteurs l une des palettes de motorisations diesel les plus complètes de la catégorie, avec le 2,0 litres D-4D 116 ch en entrée de gamme, puis le 2,2 litres D-4D 150 ch en milieu de gamme et enfin, le 2,2 litres D-4D 177 ch qui assurera le haut de gamme de la catégorie. Grâce à ces deux nouveaux moteurs, la Toyota Avensis couvrira jusqu à 95 % des besoins des clients dans le segment D diesel (M2 en France). Avec l arrivée de ces nouveaux moteurs, la Toyota Avensis bénéficie d autres évolutions importantes, comme un nouveau coloris extérieur (Gris Silverstone) ou un nouveau dessin de levier de vitesses (spécifique aux Avensis dotées des nouveaux blocs 2,2 litres D-4D). 4

5 Conception des moteurs Conception tout aluminium Le taux de compression le plus faible au monde Bougies de préchauffage en céramique En 2001, Toyota s était basé sur le bloc-moteur aluminium du 1,5 litre à essence monté dans la Yaris T Sport (TS en France) pour développer son diesel 1,4 litre D-4D. En ce qui concerne les nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D, Toyota a opté pour le bloc aluminium de la famille des moteurs à essence AZ à laquelle appartiennent les blocs 2,0 litres et 2,4 litres (également disponible dans l Avensis). Résultat : les deux versions du moteur 2,2 litres D-4D 150 ch et 177 ch sont plus légères que d autres moteurs concurrents à bloc en fonte traditionnel. L un des secrets du rendement élevé et du très bon comportement en termes de caractéristiques NVH (bruits, vibrations et stridence) des nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D réside dans leur faible taux de compression. Avec un rapport volumétrique de 15,8:1, le 2,2 litres D-4D 177 ch présente ainsi le taux de compression le plus faible au monde parmi les moteurs diesel de production. Pour sa part, la version 150 ch affiche un taux de compression remarquablement faible de 16,8:1. Toyota a doté le nouveau 2,2 litres D-4D de 177 ch d une nouvelle génération de bougies de préchauffage en céramique, capables d atteindre des températures nettement supérieures en l occurrence 100 o C de plus que la précédente génération de bougies en céramique. On constate dès lors une réduction des émissions et une amélioration des performances de démarrage à froid. 5

6 Avensis 2.2 D-4D Systèmes d injection et d admission Technologie des injecteurs piézoélectriques Turbocompresseur à activation électrique des aubes variables Turbine à faible inertie Le nouveau 2,2 litres D-4D de 177 ch recourt à la technologie des injecteurs piézoélectriques, une première dans cette catégorie de cylindrée. Les injecteurs piézoélectriques peuvent injecter des volumes de carburant supérieurs et sont jusqu à deux fois plus rapides que les injecteurs à électrovannes, puisque leur aiguille est capable de s ouvrir et se fermer plus rapidement. Le système à rampe commune (common rail) et injecteurs piézoélectriques de Toyota produit la pression d injection la plus élevée parmi les systèmes de ce type, soit bars. Ce système à rampe commune de pointe est un élément essentiel permettant d obtenir des niveaux exemplaires de puissance et de couple, mais aussi de sobriété. Il permet à l Avensis de se positionner en tête du segment D (M2 en France) en termes de caractéristiques NVH (bruits, vibrations et stridence). Ce même moteur adopte un turbocompresseur à géométrie variable (VNT) à activation électrique des aubes variables. Grâce à ce système, le module électronique de gestion du moteur peut assurer une activation plus précise et plus progressive de ces ailettes, ce qui contribue à améliorer le rendement du turbocompresseur. Par rapport au 2,0 litres D-4D, l inertie de la roue de turbine a été réduite de 30 % par diminution du nombre et de l épaisseur des ailettes, ce qui contribue bien entendu à une réponse beaucoup plus rapide à bas régime. Système Toyota D-CAT Réduction simultanée des oxydes d azote (NO x ) et des matières particulières (MP) De série sur le 2,2 litres D-4D 177 ch nouveaux brevets pour Toyota Le système Toyota D-CAT (Diesel Clean Advanced Technologies, technologies de pointe pour un diesel propre) est un ensemble de technologies intégrées qui s associent pour assurer 6

7 les émissions polluantes les plus faibles de tous les moteurs diesel, surpassant en cela et confortablement les exigences des normes EURO IV, grâce à la réduction considérable des émissions d hydrocarbures (HC), de monoxyde de carbone (CO), d oxydes d azote (NO x ) et de matières particulaires (MP). Tel que monté sur le nouveau 2,2 litres D-4D 177 ch, le système Toyota D-CAT permet une réduction considérable des émissions de NO x et de MP. Il faut savoir que le système Toyota D-CAT a, à lui seul, généré le dépôt par Toyota de nouveaux brevets. Nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports Passages de rapports améliorés Compacité exceptionnelle Contribution aux économies de carburant Les moteurs 2,2 litres D-4D se voient accouplés à une toute nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports qui assure des passages de rapports doux, rapides et précis. Cette évolution est le fruit de l adoption de bagues de synchronisation à cônes multiples sur les quatre premiers rapports. Ces synchros recourent à un roulement à billes coulissant sur l arbre du sélecteur et l arbre de fourchette (forte capacité de coulissement) ainsi qu à un plateau-guide de changement de vitesses qui réduit le jeu après chaque changement de vitesse. L amortisseur redessiné contribue également à améliorer la douceur des passages de rapports. De par sa conception, la nouvelle boîte s avère non seulement robuste, mais aussi particulièrement compacte, puisqu elle ne mesure pas plus de 384 mm de long. Cette transmission utilise l huile à la viscosité la plus faible que l on puisse trouver aujourd hui pour des boîtes de vitesses manuelles. Ce choix permet à lui seul de réduire la consommation de carburant de 1%. Par ailleurs, l adoption d un système de rattrapage automatique du jeu permet de réduire la charge appliquée au plateau d embrayage. La garniture s use ainsi nettement moins, tandis que l effort initial pour enfoncer la pédale d embrayage se trouve réduit. Par ailleurs, le ressenti lorsque l embrayage est partiellement engagé est nettement amélioré. 7

8 Avensis 2.2 D-4D Coûts d utilisation L une des meilleures classifications d assurance Intervalles de vidange d huile espacés Le plus faible temps d entretien cumulé Les moteurs 2,2 litres D-4D adoptent un système de prévision des vidanges d huile (OMMS, Oil Maintenance Monitoring System), qui contrôle en permanence les conditions de fonctionnement du moteur et calcule ainsi l intervalle de vidange optimal. En outre, ils font jeu égal avec le 2,0 litres D-4D en termes de temps d entretien cumulé après km (4,2 heures). Les deux 2,2 litres D-4D 150 ch et 177 ch offrent aussi d excellents niveaux de performances en matière d émissions de CO 2 (respectivement 156 g/km et 161 g/km). 8

9 Le 2,2 litres D-4D 150 ch dans le détail Un moteur bien équilibré Axé sur le cœur du segment Impressionnante disponibilité du couple Le 2,2 litres D-4D 150 ch se veut une proposition équilibrée pour le client. Il partage 85 % de ses composants avec la version 177 ch. Ce moteur se positionne entre le 2,0 litres D-4D de 116 ch et le 2,2 litres D-4D de 177 ch. C est la raison pour laquelle Toyota prévoit qu il sera le plus vendu de la gamme Avensis, avec 29 % du total des ventes européennes du modèle en Le point fort du 2,2 litres D-4D 150 ch réside dans la grande disponibilité de son couple, puisqu il offre ses 310 Nm de à tr/min. Caractéristiques NVH* et comportement dynamique Faible taux de compression Pack NVH (bruits, vibrations et stridence) amélioré Barre antiroulis avant rigidifiée Le 2,2 litres D-4D 177 ch présente le taux de compression le plus bas au monde parmi les moteurs diesel de production. Un taux de compression bas permet de réduire la compression dans les cylindres et les chambres de combustion et donc, de diminuer les bruits et vibrations causés par chaque explosion. Cet effet se trouve renforcé par le système d injection perfectionné à injecteurs piézoélectriques, capable de réaliser des injections multiples à faible charge et à charge moyenne. Par ailleurs, les deux moteurs 2,2 litres D-4D adoptent un arbre d équilibrage qui réduit considérablement les résonances, notamment entre et tr/min. Toutes les Avensis dotées des nouveaux moteurs diesel bénéficient également d un pack NVH amélioré avec, notamment, un pare-brise à isolation acoustique. * bruits, vibrations et stridence 9

10 Avensis 2.2 D-4D L Avensis a bien entendu bénéficié d améliorations en termes de comportement dynamique de façon à pouvoir gérer efficacement les nouveaux moteurs. La dureté de sa barre antiroulis avant a ainsi progressé de 20 %, ce qui se traduit par une moindre prise de roulis. De même, le tarage des amortisseurs avant a été augmenté, ce qui permet au véhicule de garder une meilleure assiette. Enfin, la capacité de la pompe de direction assistée a été accrue de façon à permettre une réponse directionnelle plus rapide. Fabrication Produit en Europe Un investissement de 200 millions d euros Création de 950 nouveaux emplois La nouvelle famille de moteurs Clean Power (puissance propre) est produite dans une toute nouvelle usine située à Jelcz-Laskowice en Pologne. TMIP (Toyota Motor Industries Poland) est le huitième site de production Toyota implanté en Europe. Vouée à la fabrication d une toute nouvelle famille de moteurs, cette nouvelle usine incarne l engagement de Toyota d offrir aux clients européens les meilleurs moteurs diesel du marché. TMIP représente un investissement total de 200 millions d euros. TMIP a créé 330 emplois dans la région et espère engager 620 personnes supplémentaires à l avenir. Sa main-d œuvre est jeune et dynamique (27 ans en moyenne), mais aussi hautement qualifiée les atouts nécessaires pour offrir des produits de qualité associés à des niveaux élevés de productivité. 10

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13 Toyota Avensis Vaisseau amiral européen de la marque Une gamme complète de carrosseries : berline 4 portes, berline 5 portes et break L une des voitures les plus sûres de sa catégorie, récompensée par 5 étoiles aux crash tests Euro NCAP 2004 a été la meilleure année jamais enregistrée par l Avensis avec plus de exemplaires vendus en Europe L Avensis est aujourd hui la 5 e voiture la plus vendue de son segment en Europe La nouvelle famille de moteurs diesel Clean Power (puissance propre) permet à l Avensis de mieux répondre aux attentes des clients L Avensis dispose désormais de l une des palettes de motorisations diesel les plus complètes de sa catégorie 13

14 Avensis 2.2 D-4D Une proposition concurrentielle Une gamme complète L une des voitures les plus sûres de son segment L une des voitures les plus vendues de la catégorie L Avensis est le vaisseau amiral de Toyota en Europe. Ce modèle est disponible dans une gamme complète de versions de haute qualité et richement équipées : berline 4 portes (introduite en France avec l arrivée des 2,2 D-4D 150 ch et 177 ch), berline 5 portes et break. Les dispositifs de sécurité de la nouvelle Toyota Avensis comprennent notamment le système MICS d intrusion minimale dans l habitacle (Minimum Intrusion Cabin System), une structure de sécurité imaginée par Toyota et qui réduit sensiblement le risque de blessure grave lors d un impact, et une autre innovation importante : l airbag conducteur protègegenoux de 18 litres, monté de série. De plus, la Toyota Avensis a également obtenu 5 étoiles (34 points) à l issue des sévères crash tests Euro NCAP. Ces dispositifs sont complétés par le contrôle de stabilité du véhicule VSC (Vehicle Stability Control) et le contrôle de motricité TRC (Traction Control) qui repoussent encore les limites de sécurité du véhicule. Avec son système de suspension sophistiqué, la Toyota Avensis offre un comportement supérieur, une correction d assiette optimale et un excellent confort de conduite. Sa suspension arrière est ainsi basée sur celle du coupé sportif Celica et s est vue au passage enrichie d un bras de correction de pincement supplémentaire. Grâce à sa carrosserie à la rigidité accrue, recourant à de l acier à résistance élevée, et à l adoption de matériaux d isolation phoniques ultralégers, l Avensis se montre particulièrement silencieuse et exempte de vibrations. La Toyota Avensis possède l un des systèmes de navigation les plus perfectionnés qui soient en Europe. Celui-ci est doté d une reconnaissance vocale et du guidage routier dynamique qui permet au conducteur d éviter les encombrements (au Royaume-Uni uniquement, de série sur toute version équipée du système de navigation directionnel) a été la meilleure année jamais enregistrée par la Toyota Avensis avec plus de exemplaires vendus sur le marché européen, soit une progression de 25 % par rapport à l année précédente. Il s agit également de la meilleure performance de ventes jamais réalisée par le modèle. 14

15 La Toyota Avensis occupe désormais la cinquième place dans le segment D en Europe (M2 en France) en termes d immatriculations de voitures neuves, ce qui constitue une nette amélioration depuis l apparition du modèle sur le marché. Depuis 2005, l Avensis propose deux nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D de pointe. Avec l arrivée de ces nouveaux moteurs, la Toyota Avensis bénéficie d autres évolutions importantes, comme un nouveau coloris extérieur (Gris Silverstone) ou un nouveau dessin de levier de vitesses (spécifique aux Avensis dotées des nouveaux blocs 2,2 litres D-4D). La famille des moteurs Clean Power Deux nouveaux moteurs diesel 2,2 litres D-4D (150 ch et 177 ch) Un nouveau départ pour les groupes diesel Toyota Une palette de motorisations ultra-complète En 2003, l Avensis est devenue la première voiture au monde à être proposée avec une palette de motorisations respectant toutes les normes de dépollution EURO IV. Dans un premier temps, elle a été proposée avec quatre moteurs essence (1,6 litre non importé en France 1,8 litre, 2,0 litres à injection directe et 2,4 litres à injection directe) ainsi qu avec le diesel 2,0 litres D-4D. Aujourd hui, l apparition de deux nouveaux moteurs diesel 2,2 litres D-4D (150 ch et 177 ch) représente un progrès significatif. Il s agit en effet des deux premiers représentants de la famille des moteurs diesel Clean Power (puissance propre). Ceux-ci ouvrent un nouveau chapitre dans l évolution des moteurs diesel Toyota, puisqu ils offrent des performances élevées et des émissions réduites dans la même configuration. Avec l arrivée des nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D, l Avensis propose à ses acheteurs l une des palettes de motorisations diesel les plus complètes de la catégorie, avec le 2,0 litres D-4D 116 ch en entrée de gamme, puis le 2,2 litres D-4D 150 ch en milieu de gamme et enfin, le 2,2 litres D-4D 177 ch qui assurera le haut de gamme de la catégorie. Grâce à ces deux nouveaux moteurs, la Toyota Avensis couvrira jusqu à 95 % des besoins des clients dans le segment D diesel (M2 en France). 15

16 Avensis 2.2 D-4D L Avensis 2,2 litres D-4D 150 ch est une proposition concurrentielle qui vise le cœur du segment D (M2 en France). Il s agit en effet d un moteur diesel de pointe capable de rivaliser avec tout autre groupe de la catégorie de cylindrée de 1,9 litre à 2,2 litres. Parallèlement, le 2,2 litres D-4D 177 ch permet à l Avensis de concurrencer les voitures diesel les plus puissantes du segment. Il possède les technologies les plus sophistiquées que l on puisse trouver aujourd hui : conception tout aluminium, système à rampe commune (common rail) sous haute pression et injecteurs piézoélectriques, turbocompresseur à activation électrique du système d aubes variables, bougies de préchauffage en céramique de dernière génération et système Toyota D-CAT exclusif. Ces technologies permettent d obtenir des niveaux de performances imbattables (177 ch et 400 Nm entre et tr/min), mais aussi les plus faibles niveaux de bruits et vibrations de la catégorie. En outre, l Avensis 2,2 litres D-4D 177 ch affiche une consommation mixte limitée à 6,1 litres/100 km, soit en moyenne 20 % de moins que des moteurs diesel concurrents de puissance similaire. 16

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18 Avensis 2.2 D-4D 18

19 Conception des moteurs Légèreté et efficacité Moteurs 2,2 litres D-4D légers, tout en aluminium Bloc en aluminium dérivé de celui-ci de la famille des moteurs à essence AZ de Toyota Un certain nombre de composants, comme la pompe à eau et la pompe à huile, sont totalement intégrés, ce qui réduit leur encombrement et leur poids Le 2,2 litres D-4D 177 ch présente le taux de compression le plus faible au monde : 15,8:1 Ce moteur est également doté de bougies de préchauffage en céramique de dernière génération, plus efficaces Les bougies de préchauffage en céramique sont plus efficaces et présentent une longévité supérieure à celle des bougies de préchauffage métalliques classiques 19

20 Avensis 2.2 D-4D Mesures de gain de poids Conception tout aluminium Dérivé d un bloc-moteur à essence Les deux moteurs 2,2 litres D-4D ont été conçus pour se montrer légers et compacts dans le but de réduire la consommation et les émissions, mais aussi de réduire leur impact sur le comportement dynamique du véhicule via une répartition des masses avant/arrière plus favorable. Pour atteindre cet objectif, l adoption d un bloc tout aluminium s est imposée comme un choix naturel. Il faut en effet savoir que le développement du premier diesel au monde entièrement produit en aluminium, en l occurrence le 1,4 litre D-4D monté dans Yaris, a permis à Toyota de se forger une expérience considérable dans le remplacement de la fonte par l aluminium comme matériau de choix pour les blocs-moteurs diesel. En 2001, Toyota s était ainsi basé sur le bloc-moteur aluminium du 1,5 litre à essence monté dans la Yaris T Sport (TS en France) pour développer son diesel 1,4 litre D-4D. En ce qui concerne les nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D, Toyota a opté pour le bloc aluminium de la famille des moteurs à essence AZ à laquelle appartiennent les blocs 2,0 litres et 2,4 litres (également disponible dans l Avensis). Les alésages de cylindres adoptent des chemises en fonte présentant une grande résistance à l usure. Parmi d autres qualités, ces cylindres présentent une bonne capacité d adhésion à l aluminium et se prêtent aisément à toutes les opérations d usinage nécessaires pour atteindre la rugosité et la circularité requises dans un alésage de cylindre. Par ailleurs, le radiateur d huile est lui aussi entièrement réalisé en aluminium. Bloc-moteur en aluminium avec chemises à ergots Chemises en fonte Passage d eau 20

21 L intégration est un exercice essentiel lorsqu il s agit de réduire le poids d un moteur, puisqu il est alors possible d adopter la même structure pour fixer simultanément plusieurs composants. Concrètement, c est ce que l équipe de développement est parvenue à faire avec la pompe à eau et la pompe à huile. Ces composants normalement indépendants sont ici totalement intégrés dans le carter de chaîne de distribution, ce qui permet à la pompe à huile de gagner 5 % en poids et 20 % en compacité. Résultat : les deux versions du moteur 2,2 litres D-4D 150 ch et 177 ch sont plus légères que d autres moteurs concurrents à bloc classique en fonte. Enfin, de nouveaux segments de pistons de 2 millimètres ont permis de réduire la tension et donc les pertes par friction. Le taux de compression le plus faible au monde Rendement supérieur Réduction des émissions de NO x (oxydes d azote) Réduction des niveaux de bruits et de vibrations L un des secrets du rendement élevé et de l excellent comportement en termes de caractéristiques NVH (bruits, vibrations et stridence) des nouveaux moteurs 2,2 litres D-4D réside dans leur faible taux de compression. À 15,8:1, le 2,2 litres D-4D 177 ch présente ainsi le taux de compression le plus faible au monde pour un moteur diesel de production, tandis que la version 150 ch ne dépasse pas les 16,8:1. Le taux de compression correspond à la compression appliquée au mélange air/carburant par rapport au volume du cylindre et de la chambre de combustion. Plus le taux de compression est faible et moins le moteur doit fournir d efforts pour comprimer le mélange, ce qui se traduit par un meilleur rendement, c est-à-dire des performances supérieures et une consommation inférieure. 21

22 Avensis 2.2 D-4D Les moteurs à mélange pauvre (qui adoptent un mélange air/carburant contenant peu de carburant, comme les diesels) tendent à produire des niveaux élevés de NO x (oxydes d azote), car ils ne peuvent utiliser une quantité complémentaire de carburant pour réduire l accumulation de chaleur sur la tête du piston, ce qui conduit à des températures de combustion supérieures. Dès lors, la réduction du taux de compression permet de réduire la température de combustion et donc, de produire un effet positif sur la production de NO x. De plus, la réduction de la pression accumulée à l intérieur du cylindre et de la chambre de combustion permet de réduire les bruits et vibrations causés par chaque explosion. Ce choix a permis aux ingénieurs de développer des pièces mobiles plus légères ainsi qu un bloc-moteur en aluminium léger sans nuire pour autant à la longévité et à la fiabilité. Bien entendu, seule l adoption de technologies diesel de pointe dans des composants comme le système à rampe commune (common rail) de nouvelle génération ou les bougies de préchauffage a permis de limiter de la sorte les taux de compression. Bougies de préchauffage en céramique Longévité accrue Démarrage à froid plus rapide Absence d émissions de fumée blanche Le nouveau moteur diesel 2,2 litres D-4D 177 ch est doté de bougies de préchauffage en céramique de conception nouvelle. L adoption de la céramique pour les bougies de préchauffage fut initiée par Toyota qui, en 1982, l a présentée sur les familles de moteurs diesel L et C. Les premiers représentants de cette série de moteurs en Europe furent le 2,4 litres du Hiace et du Hilux et le 1,8 litre disponible dans la Corolla depuis Aujourd hui, la plupart des familles de diesel Toyota ont adopté cette technologie. Il existe peu de matériaux qui présentent une résistance thermique supérieure à celle de la céramique et c est la raison pour laquelle la navette spatiale, notamment, a adopté ce matériau pour recouvrir la surface inférieure de ses ailes ainsi que son nez. C est le même principe qui a guidé les ingénieurs Toyota lorsqu ils ont décidé de retenir ce type de matériau: sa capacité à supporter des températures nettement plus élevées permet aux bougies de préchauffage en céramique Toyota de conserver la même efficacité bien plus longtemps que des bougies de préchauffage métalliques classiques, ce qui constitue un avantage évident en termes de longévité. 22

23 De plus, la conductivité thermique de la céramique dépasse de loin celle du métal. C est pourquoi les bougies de préchauffage en céramique peuvent atteindre leur température idéale bien plus rapidement que des bougies de préchauffage métalliques, ce qui se traduit par des démarrages à froid plus rapides avec des températures d air inférieures. Après plus de 20 ans d expérience dans le développement des bougies de préchauffage en céramique, Toyota équipe le nouveau moteur 2,2 litres D-4D 177 ch d une évolution de cette technologie capable d atteindre des températures nettement supérieures 100 C de plus que la précédente génération de bougies de préchauffage en céramique. La nouvelle génération de bougies de préchauffage en céramique permet non seulement d accélérer les départs à froid, mais aussi de réduire la formation de fumée blanche, puisque les chambres de combustion parviennent plus rapidement à la température idéale. Bougie de préchauffage en céramique nouvelle génération Pointe de bougie de préchauffage en céramique 23

24 Avensis 2.2 D-4D 24

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27 Systèmes d injection et d admission Puissance et efficacité Injecteurs piézoélectriques de pointe Les injecteurs piézoélectriques sont deux fois plus rapides que les injecteurs à électrovannes La pression d injection la plus élevée parmi les systèmes piézoélectriques : bars Jusqu à 5 injections par cycle avec un intervalle réduit entre les injections (0,1 ms) Le turbocompresseur à activation électrique des aubes variables permet une régulation plus précise et génère un couple disponible supérieur à bas régime. Inertie de la turbine du turbocompresseur réduite de 30 % Le nouveau refroidisseur d air de suralimentation (intercooler) présente une surface d échange thermique 8 fois plus grande que précédemment 27

28 Avensis 2.2 D-4D Système d injection à rampe commune sophistiqué Injecteurs piézoélectriques La pression d injection la plus élevée Jusqu à 5 injections par cycle La majorité des systèmes à rampe commune (common rail) actuels emploie des injecteurs à électrovannes, pilotés par un champ magnétique généré par un courant électrique. Le nouveau 2,2 litres D-4D de 177 ch recourt lui à la technologie des injecteurs piézoélectriques, une première dans cette catégorie de cylindrée. Principe de cette technologie : la capacité de certains matériaux à se déformer sous l application d une charge électrique et à revenir à leur état initial une fois le courant coupé. Injecteur piézoélectrique Colonne piézoélectrique Électrode interne Borne latérale Chaque injecteur est ainsi composé d une colonne d éléments céramiques piézoélectriques Dès lors, lorsqu un courant électrique est appliqué à ce bloc, les éléments se dilatent instantanément et soulèvent l aiguille de la buse de l injecteur, ce qui permet au carburant stocké sous très haute pression dans la rampe d alimentation commune d être injecté dans le cylindre correspondant. 28

29 Les injecteurs piézoélectriques peuvent injecter des volumes de carburant supérieurs et sont jusqu à deux fois plus rapides que les injecteurs à électrovannes, puisque l aiguille de leurs buses est capable de s ouvrir et se fermer plus rapidement. Taux d injection Temps d injection (mm 3 /ms) 100 Levée rapide de l aiguille au début Pression de rampe bars Quantité de carburant 80 (mm 3 /st) Baisse rapide de l aiguille à la fin Injecteur piézoélectrique Injecteur à électrovanne 0-0,5 0 0,5 1 1,5 2 Temps (s) Chaque injecteur possède 10 buses, soit 4 de plus que les injecteurs à électrovannes du moteur 2,0 litres D-4D. Chaque buse présente un diamètre de 0,13 mm. Le système à rampe commune et injecteurs piézoélectriques de Toyota produit la pression d injection la plus élevée parmi les systèmes de ce type en l occurrence bars. Injection sous haute pression Bon Augm. Économie de carburant Diam. inférieur d orifice de buse Pression de rampe commune 1800 bars 1600 bars Puissance spécifique Objectif 29 supérieur

30 Avensis 2.2 D-4D Grâce à ces améliorations, le jet de carburant se vaporise et se disperse plus efficacement encore. Il est dès lors possible d obtenir la combustion à une pression inférieure il s agit en fait du secret à l origine du taux de compression exceptionnellement bas du D-4D de 177 ch. Par ailleurs, le nouveau système à rampe commune et injecteurs piézoélectriques peut réaliser jusqu à 5 injections par cycle, avec une seule préinjection au ralenti à chaud et à pleine charge et de multiples injections aux charges légères à moyennes. Avec la technologie des injecteurs piézoélectriques, le calage de la préinjection peut être optimisé, ce qui permet de réduire sensiblement les bruits de combustion. Par ailleurs, il a été possible de ramener les intervalles entre les injections à 0,1 ms. Cartographie d injection multiple Post-injection Double préinjection avancée Simple préinjection Préinjections avancée et retardée Ce système à rampe commune de pointe est un élément essentiel permettant d obtenir des niveaux exemplaires de puissance et de couple, mais aussi de sobriété. En outre, il permet à l Avensis de se positionner en tête du segment D (M2 en France) en termes de caractéristiques NVH (bruits, vibrations et stridence). Turbocompresseur à activation électrique des aubes variables Activation plus précise des aubes Couple disponible à bas régime supérieur Turbine à inertie inférieure Le moteur 2,2 litres D-4D 177 ch recourt à un turbocompresseur à géométrie variable (VNT, Variable Nozzle Turbocharger), dont les aubes de turbine sont actionnées électriquement. Le turbo VNT possède ainsi des aubes montées sur le carter de turbine et dont la position change en fonction de la vitesse d écoulement des gaz d échappement. Normalement actionnées par un moteur pas à pas, les aubes sont dans ce cas directement commandées par un moteur électrique à courant continu. Dès lors, le module électronique de gestion du moteur peut assurer une activation plus précise et plus progressive de ces ailettes, ce qui contribue à améliorer le rendement du turbocompresseur. En outre, l activation des aubes peut le cas échéant s effectuer à des régimes moteur inférieurs. 30

31 Turbocompresseur à activation électrique Moteur électrique CC Par rapport au 2,0 litres D-4D, l inertie de la roue de turbine a été réduite de 30 % par diminution du nombre et de l épaisseur des ailettes, ce qui contribue bien entendu à une réponse beaucoup plus rapide à bas régime. Réponse améliorée du turbocompresseur Pression de turbo (kpa) ,2 l D-4D 177 ch 2,0 l D-4D Pleine accélération en 2 e Amélioration de 21% Temps (s) 31

32 Avensis 2.2 D-4D Échangeur thermique plus efficace Superficie d échange thermique 8 fois plus grande Efficacité d échange thermique portée à 88 % Amélioration du taux de remplissage des cylindres Le nouvel échangeur thermique (intercooler), tel que monté sur les deux moteurs 2,2 litres D-4D, présente une superficie d échange thermique 8 fois supérieure à la version précédente. Résultat : l efficacité de l échange thermique est passée de 68 % à 88 %. Cette évolution joue un rôle important dans l amélioration du taux de remplissage et donc des performances du moteur. Nouvel intercooler Intercooler Radiateur Condenseur 32

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35 Système Toyota D-CAT La technologie diesel la plus propre au monde Réduction considérable des émissions d oxydes d azote (NO x ) et de matières particulaires (MP) du 2,2 litres D-4D 177 ch Système Toyota D-CAT : nouveaux brevets pour Toyota Le DPNR est le seul catalyseur au monde capable de réduire simultanément les NO x et les MP Le système d injecteur dans le conduit d échappement (EPI) aide le DPNR à réduire les NO x stockés L EGR dispose à présent d une soupape de dérivation, ce qui lui permet de fonctionner même à froid Le 2,2 litres D-4D 177 ch est équipé de 15 capteurs au total 35

36 Avensis 2.2 D-4D La technologie diesel la plus propre Le système Toyota D-CAT est exclusivement monté sur la version 177 ch du 2,2 litres D-4D Réduction considérable des émissions de NO x et de MP nouveaux brevets pour le système Toyota D-CAT Le système Toyota D-CAT (Diesel Clean Advanced Technology, technologie de pointe pour un diesel propre) est un ensemble de technologies intégrées qui s associent pour assurer les émissions polluantes les plus faibles de tout moteur diesel. Il surpasse aisément les exigences des normes EURO IV, grâce à la réduction considérable des émissions d hydrocarbures (HC), de monoxyde de carbone (CO), d oxydes d azote (NO x ) et de matières particulaires (MP). Tel que monté dans le nouveau 2,2 litres D-4D 177 ch, le système Toyota D-CAT permet une réduction considérable des émissions de NO x et de MP, ce qui fait du 2,2 litres D-4D 177 ch le diesel le plus propre au monde (en matière d émissions combinées de NO x et de MP). Composants du système Toyota D-CAT (en gras) Rampe commune Soupape EGR Refroidisseur d EGR Injecteur dans le conduit d échappement Capteur de pression différentielle ECU EDU Injecteur Capteur de température de gaz d échappement Capteur de rapport air-carburant Combustion chamber Pompe d alimentation Papillon diesel Réservoir de carburant Catalyseur DPNR Catalyseur à oxydation Il faut savoir que le système Figure Toyota 2: Éléments D-CAT a, du à lui système seul, généré Toyota le dépôt D-CATpar Toyota de nouveaux brevets. 36

37 Catalyseur DPNR à 4 voies Le cœur du concept D-CAT de Toyota Première mondiale pour Toyota Réduction simultanée des émissions de particules et d oxydes d azote Le cœur du système Toyota D-CAT est constitué par le DPNR (Diesel Particulate NO x Reduction System, système de réduction des NO x et des particules diesel), dont la fonction consiste à réduire simultanément les MP, les NO x, les HC et le CO. Le DPNR est une «première mondiale» supplémentaire pour Toyota en matière de développement de technologies automobiles de pointe. En réduisant simultanément et en continu les matières particulaires (MP) et les oxydes d azote (NO X ) dans les gaz d échappement diesel, le DPNR transforme le moteur diesel en une source motrice beaucoup plus propre dans laquelle toutes les émissions nocives sont réduites jusqu à des seuils encore jamais atteints. Ce catalyseur possède un filtre céramique à porosité élevée, monté à proximité du collecteur d échappement et fort d une densité de près de 50 cellules par centimètre carré. Un autre catalyseur à oxydation simple est monté plus en aval dans le système d échappement. Catalyseur DPNR NO X PM H 2 O CO 2 N 2 37

38 Avensis 2.2 D-4D Dans le processus d épuration du DPNR, en combustion pauvre classique, les matières particulaires sont d abord oxydées à l aide d oxygène actif, généré lors du stockage temporaire des NO x à l intérieur du catalyseur. Ensuite, lorsque le moteur passe momentanément en mélange riche via une «crête de richesse» produite par le système EPI d injection dans le conduit d échappement (voir paragraphe EPI ci-après) les NO x séparés sont réduits pour produire de l oxygène actif. Cet oxygène supplémentaire est alors employé pour oxyder encore davantage les matières particulaires présentes dans le convertisseur catalytique. Contrairement à plusieurs filtres à particules disponibles sur le marché, le DPNR ne requiert aucun entretien, ni remplacement de composant. Injection dans le conduit d échappement Ajout d un cinquième injecteur Régulation optimale des stratégies de combustion Pour que le catalyseur DPNR puisse fonctionner efficacement, le système de gestion moteur doit être en mesure de modifier le rapport air/carburant dans les gaz d échappement. C est la raison pour laquelle un cinquième injecteur a été implanté dans le conduit d échappement. Au moment ad hoc, du carburant est ainsi injecté dans le collecteur d échappement sous une pression de 7 à 10 bars, de façon à créer des conditions stœchiométriques dans le catalyseur DPNR. Cette «crête de richesse» permet alors au catalyseur DPNR de réduire les oxydes d azote (NO x ) préalablement stockés. L EPI permet également de réguler l élimination du soufre. Ainsi, lorsqu un certain niveau de soufre est atteint, l injection dans le conduit d échappement (EPI) est employée pour augmenter la température du lit catalytique jusqu à des valeurs auxquelles le soufre en excédent commence à être éliminé. 38

39 Système de recirculation des gaz d échappement (EGR) Le système Toyota D-CAT recourt à une soupape de recirculation des gaz d échappement (EGR) à débit élevé. Cette soupape linéaire de type électrovanne présente un taux de décharge deux fois supérieur à celui de la soupape du moteur 2,0 litres D-4D, ce qui se traduit par un flux nettement supérieur de gaz d échappement dévolus à la recirculation. Cette nouvelle soupape EGR présente de plus une réponse plus rapide ; c est-à-dire qu il lui faut beaucoup moins de temps pour passer de l état complètement fermé à l état complètement ouvert. Le système réagit donc plus rapidement aux modifications de l état de fonctionnement et réduit ainsi la quantité de fumée générée à l accélération. Système EGR Entraînement par électrovanne linéaire/ soupape EGR de type double Tubulure d admission Entrée des gaz d échappement Collecteur d échappement Refroidisseur d EGR de type à ailettes internes ondulées et à tube plat Conduit d EGR aménagé dans la culasse Soupape de dérivation de refroidisseur d EGR Actionneur à dépression Par ailleurs, un refroidisseur EGR hautes performances et de grande capacité réduit la température des gaz d échappement renvoyés vers les chambres de combustion. Plus les gaz d échappement sont refroidis, plus leur densité est importante. Le système EGR à refroidisseur permet donc de renvoyer à chaque fois une quantité plus importante de gaz d échappement vers les chambres de combustion. 39

40 Avensis 2.2 D-4D Le 2,2 litres D-4D 177 ch intègre de surcroît une soupape de dérivation dans le circuit d EGR, qui permet de dévier les gaz recyclés vers un circuit différent afin de leur permettre d éviter le refroidisseur. Ce système a pour but de permettre le fonctionnement du système EGR même à froid, ce qui réduit encore d autant les émissions. Autres technologies présentes au sein du système Toyota D-CAT Mesure du rapport air/carburant à la sortie du DPNR Lecture du différentiel de pression dans le DPNR Un total de 15 capteurs montés sur le moteur Le fonctionnement du D-CAT de Toyota requiert un flux constant de données précises, envoyées au système de gestion du moteur. Ces données sont fournies par un large éventail de capteurs, dont un capteur de mélange air/carburant monté en aval de la sortie du catalyseur DPNR, des capteurs de température de gaz implantés avant l entrée et après la sortie du DPNR ainsi qu un capteur de différentiel de pression contrôlant le différentiel de pression entre les côtés entrée et sortie du catalyseur DPNR. Au total, le 2,2 litres D-4D 177 ch reçoit non moins de 15 capteurs qui relèvent différents paramètres. 40

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43 Nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports Précision, performances et économie Conception extrêmement compacte (384 mm de long pour une capacité de couple de 400 Nm) Adoption d une configuration à 3 axes permettant de réduire la longueur de 20 % Réduction de la consommation de carburant de 1 % grâce à l adoption d une huile à viscosité extrêmement faible Le séparateur d huile en aluminium permet de réduire les pertes causées par les turbulences d huile à l intérieur de la boîte de vitesses Rapport de pont exceptionnellement long (plus de 7:1) pour une consommation réduite 43

44 Avensis 2.2 D-4D Des changements de vitesses doux et précis Bagues de synchronisation à cônes multiples de la 1 re à la 4 e Adoption d un roulement à billes coulissant pour une plus grande efficacité des passages de rapports Plateau-guide de changement de vitesses réduisant le jeu Les moteurs 2,2 litres D-4D se voient accouplés à une nouvelle boîte de vitesses manuelle à 6 rapports qui assure des passages de rapports doux, rapides et précis. Cette évolution est le fruit de l adoption de bagues de synchronisation à cônes multiples sur les quatre premiers rapports, bagues qui réduisent l effort requis pour les passages de rapports. Ces synchros recourent à un roulement à billes coulissant sur l arbre du sélecteur et l arbre de fourchette (forte capacité de coulissement) ainsi qu à un plateau-guide de changement de rapports qui réduit le jeu après passage de vitesse. L amortisseur redessiné contribue également à améliorer la douceur des passages de rapports. Les deux moteurs partagent le même étagement à l exception du 6e rapport, plus long sur la version 177 ch. Conception compacte 384 mm de long pour une capacité de couple de 400 Nm La configuration à 3 axes a permis de réduire la longueur de 20 % Même pignon d entraînement adopté pour différents rapports De conception robuste, la nouvelle boîte s avère aussi exceptionnellement compacte, puisqu elle ne dépasse pas les 384 mm de long et fait ainsi mieux que d autres boîtes de vitesses à 6 rapports à la capacité de couple identique, voire inférieure. L emploi d un système à 3 axes (un arbre d entrée et deux arbres de sortie) a permis de réduire la longueur de 20 % par rapport à une configuration à 2 axes. De plus, dans certains cas, le même pignon d entraînement est employé pour deux rapports différents, ce qui est par exemple le cas pour la 4 e et la 5 e ou pour la 1 re et la marche arrière. Ce parti pris dans la conception contribue non seulement à la compacité de la boîte, mais aussi à la réduction de son poids. À noter en outre que cette transmission est entièrement réalisée en aluminium. 44

45 Réduction de la consommation de carburant Adoption de l huile présentant la plus faible viscosité aujourd hui Séparateur d huile en aluminium Rapport de pont exceptionnellement long La nouvelle boîte de vitesses à 6 rapports utilise l huile à la viscosité la plus faible que l on puisse trouver aujourd hui pour des boîtes de vitesses manuelles. Ce choix permet à lui seul de réduire la consommation de carburant de 1 %. Un séparateur d huile en aluminium implanté dans la boîte de vitesses réduit les pertes par turbulence en évitant à l huile présente dans le carter de boîte d être directement mélangée par l arbre de sortie, ce qui génère une agitation inutile du fluide. De plus, les paliers d arbres présentent un coefficient de friction inférieur à celui existant dans la boîte 5 du moteur 2,0 litres D-4D. Cette transmission a été mise au point pour offrir une plage de rapports de démultiplication particulièrement large, ce qui passait forcément par une configuration à 6 rapports et par l adoption d un arbre d entrée et d arbres de sortie de longueurs différentes. Le rapport de démultiplication final (rapport de pont) est supérieur à 7,0:1. Performances de l embrayage Système de rattrapage automatique du jeu Réduction de la charge appliquée au plateau d embrayage Volant bimasse L embrayage adopte un certain nombre d évolutions techniques qui contribuent au haut niveau de raffinement mécanique présenté par les nouveaux groupes motopropulseurs 2,2 litres D-4D. L adoption d un système de rattrapage automatique du jeu permet de réduire la charge appliquée au plateau d embrayage. On obtient ainsi une moindre usure de la garniture, tandis que l effort initial pour enfoncer la pédale d embrayage se trouve réduit. Par ailleurs, le ressenti, lorsque l embrayage est partiellement engagé, est nettement amélioré. 45

46 Avensis 2.2 D-4D Le volant bimasse comprend deux éléments principaux (côté entrée et côté sortie) articulés via quatre ressorts en forme d arc. Ceux-ci assurent un amortissement efficace lors des fluctuations de couple et d accélérations du moteur. Résultat : le bruit de cliquetis de transmission et les résonances à bas régime sont considérablement réduits. 46

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49 Coûts d utilisation Le meilleur investissement de la catégorie Objectif : un excellent classement d assurance en Allemagne et au Royaume-Uni Intervalles de vidange espacés (de à km) Temps d entretien cumulé après km le plus faible de la catégorie : 4,2 heures seulement Les bougies de préchauffage en céramique du 2,2 litres D-4D 177 ch présentent des performances supérieures aux bougies de préchauffage métalliques classiques L Avensis enregistre des scores de fiabilité et de qualité supérieurs à toute autre voiture du segment D (M2 en France). 49

50 Avensis 2.2 D-4D Faibles coûts de réparation L une des meilleures classifications d assurance Supports de fixation de phares Caissons déformables boulonnés La nouvelle Toyota Avensis 2,2 litres D-4D profite des excellentes valeurs déjà enregistrées par le modèle en matière de limitation des coûts de réparation. À cette fin, l Avensis est par exemple dotée de supports de fixation de phares prévus pour se briser en cas d impact, avant même que l ampoule ne soit endommagée. Citons également le bouclier avant largement dimensionné, qui réduit les dommages occasionnés au capot en cas de collision ou encore les renforts en aluminium du bouclier arrière, développés spécifiquement pour abaisser les coûts de réparation. De même, une nouvelle structure déformable boulonnée et intégrée aux fixations du bouclier avant permet à cette section d être remplacée facilement, sans devoir être découpée ni ressoudée. L Avensis 2,2 litres D-4D vise l une des meilleures classifications d assurance en Allemagne et au Royaume-Uni. Entretien amélioré Intervalles de vidange d huile espacés Le plus faible temps d entretien cumulé Longévité accrue des composants Les moteurs 2,2 litres D-4D adoptent un système de prévision des vidanges d huile (OMMS, Oil Maintenance Monitoring System), qui contrôle en permanence les conditions de fonctionnement du moteur et calcule ainsi l intervalle de vidange optimal. Ce système accroît la longévité du moteur et permet en outre de faire passer les intervalles de vidange d huile de km à km par rapport à l actuel 2,0 litres D-4D. Un système d écoulement spécial de l huile facilite les vidanges d huile et rend cette opération beaucoup plus propre. Les moteurs 2,2 litres D-4D font jeu égal avec le 2,0 litres D-4D en termes de temps d entretien cumulé après km, avec 4,2 heures une valeur qui est en outre la plus favorable pour un diesel du segment D (M2 en France). De surcroît, ces groupes acceptent 50

51 des huiles minérales ou semi-synthétiques, ce qui constitue un avantage en termes de coûts par rapport à des moteurs tournant uniquement à l huile synthétique. Logique OMMS de calcul du volume de suie par rapport à l huile moteur Volume de suie Retard Riche Rapport air/carburant Pauvre Avance Calage de fin d injection Par ailleurs, un tendeur automatique évite de devoir vérifier régulièrement la tension de la courroie auxiliaire. Des dispositifs de rattrapage du jeu sont également prévus. Ceux-ci éliminent la nécessité de régler périodiquement le jeu des soupapes, et ce, sur la totalité de la durée de vie du moteur. Enfin, l embrayage est également à rattrapage automatique, gage d un réglage correct en permanence. La longévité de la courroie des accessoires a été portée à km, tandis que le liquide de refroidissement moteur durera désormais km. Le 2,2 litres D-4D 177 ch adopte des bougies de préchauffage en céramique d une longévité supérieure à celle des bougies de préchauffage métalliques classiques, et ce, en raison de leur résistance thermique nettement plus grande. 51

52 Avensis 2.2 D-4D Autres facteurs pratiques Faibles émissions de CO 2 Réduction d impôts de 600 euros aux Pays-Bas Valeurs de qualité et de fiabilité reconnues Les deux moteurs 2,2 litres D-4D (150 ch et 177 ch) offrent d excellentes performances associées à de faibles émissions de CO 2 (respectivement 156 g/km et 161 g/km). Autant de qualités qui se traduisent par un plaisir de conduire important, mais aussi par une taxation inférieure, ce qui sera le cas au Royaume-Uni. Par ailleurs, le 2,2 litres D-4D 177 ch bénéficie d une réduction d impôts de 600 euros aux Pays-Bas grâce à son système Toyota D-CAT de série. À l avenir, cette réduction d impôts pour la technologie Toyota D-CAT devrait également être appliquée en Allemagne. La qualité et la fiabilité de la Toyota Avensis ont été reconnues dans toute l Europe. Récemment, la voiture a ainsi remporté le titre de «Gelber Engel» décerné par l automobile club allemand (ADAC) pour sa qualité. De plus, la presse britannique spécialisée dans les voitures de société a salué l Avensis à plusieurs reprises. Fleet Management a ainsi considéré l Avensis comme la «nouvelle voiture de société de l année», tout comme l avait fait le magazine Fleet Week l année de la commercialisation du modèle. Plus récemment, l Avensis a remporté l étude FN50 menée par l hebdomadaire Fleet News. Cette étude a analysé la fiabilité de véhicules de leasing au Royaume-Uni et a conclu que l Avensis en était la meilleure représentante. 52