2022 Mercedes-AMG C 43 lance le premier E-Turbo au monde

Mercedes-Benz a fait les débuts tant attendus du premier véhicule de série au monde utilisant un turbocompresseur électrique, annonçant la berline sport Mercedes-AMG C 43.

Le nouveau hot rod allemand est doté de la technologie Garrett E-Turbo qui rend la voiture à la fois plus rapide et plus efficace. Cela a longtemps été la promesse des turbocompresseurs électrifiés, et nous les avons vus utilisés à bon escient dans les courses de Formule 1, mais maintenant nous avons enfin des spécifications de modèle de production réelles pour étayer les prédictions.

Le moteur M139l du C 43 est un moteur quatre cylindres hybride léger turbocompressé de 2,0 litres d’une puissance nominale de 402 chevaux avec la possibilité d’augmenter la puissance à l’aide du moteur/générateur hybride de 48 volts de 13 ch, pour une puissance de pointe totale de 415 ch. En comparaison, le même moteur M139 de base avec un turbocompresseur conventionnel et sans assistance hybride est évalué à 382 ch, ce qui en faisait auparavant le moteur à quatre cylindres le plus puissant au monde.

Cette puissance propulse le C 43 à 60 mph en seulement 4,6 secondes et à une vitesse de pointe limitée électroniquement de 155 mph dans la configuration de base. Avec les roues de 19 ou 20 pouces en option et leurs pneus à indice de vitesse plus élevé, la vitesse de pointe est portée à 165 mph.

Le M139l délivre sa puissance de 402 ch à 6 750 tr/min et un couple maximal de 369 lb-pi. à 5 000 tr/min. Le moteur à combustion est un bloc à pont fermé pour une rigidité maximale qui permet des pressions de combustion maximales allant jusqu’à 2 300 psi. Dans un bloc à pont fermé, les zones autour des sommets des cylindres lorsqu’elles sont vues avec la culasse retirée sont pour la plupart solides, et la plaque de couverture n’est pénétrée que par des conduits plus petits pour le liquide de refroidissement et l’huile moteur.

Le frottement des pistons à l’intérieur des cylindres est réduit par une garniture enduite qui offre une surface semblable à un miroir qui est deux fois plus dure que les chemises en fonte grise conventionnelles. Il s’agit d’une technologie utilisée en course qui a fait ses débuts en production pour Mercedes dans le moteur AMG M156 V8 de la société.

Image reproduite avec l’aimable autorisation de Garrett Image reproduite avec l’aimable autorisation de Garrett

Le M139l bénéficie également d’une injection d’essence à deux étages qui combine à la fois l’injection directe et l’injection au collecteur. Les injecteurs directs piézo rapides et précis fournissent du carburant dans les chambres de combustion à des pressions allant jusqu’à 2 900 psi. À plein régime, le moteur a besoin d’encore plus de carburant, de sorte que l’injection du conduit d’admission s’active pour atteindre la puissance de sortie élevée du moteur.

Une densité de puissance aussi élevée exige un système de refroidissement sophistiqué capable de refroidir la culasse et le carter à différents niveaux de température. L’objectif ici est de refroidir la culasse pour une puissance maximale avec un calage d’allumage efficace tout en gardant le carter au chaud pour réduire les frottements internes du moteur. Cela se fait à l’aide d’une pompe à eau mécanique haute performance constante pour la tête tandis que le carter est refroidi par une deuxième pompe à eau électrique en fonction des besoins.

Mais ces caractéristiques ne font que jeter les bases de l’astuce du moteur, qui est son turbocompresseur électrique Garrett, qui utilise à la fois l’énergie électrique pour préserver la suralimentation à tout moment et qui génère de l’énergie électrique dans des conditions d’accélération constantes. Cette puissance électrique peut ensuite être appliquée au moteur-générateur hybride doux à entraînement par courroie de 48 volts pour augmenter la puissance du moteur selon les besoins.

« Le catalyseur de l’E-Turbo est la vague de groupes motopropulseurs électrifiés en cours de développement dans l’industrie », a déclaré Craig Balis, directeur de la technologie de Garrett lors de l’annonce du produit lors du salon de l’automobile de Francfort. « Les groupes motopropulseurs hybrides électrifiés sont le segment à la croissance la plus rapide de l’industrie, et devraient atteindre plus de 40 % de tous les véhicules au cours des cinq à dix prochaines années. » La combinaison de la turbocompression électrifiée avec un entraînement hybride-électrique doux contribue à une amélioration de 10% de l’efficacité tout en augmentant la puissance et le couple, a-t-il déclaré. L’ajout d’un moteur électrique au turbo entraîné par l’échappement donne à l’appareil une réponse transitoire 4 fois plus rapide, a ajouté Balis.

Le moteur électrique du turbocompresseur est un mince 1,6 pouces de large. Il est monté directement sur l’arbre du turbocompresseur entre la roue de turbine côté échappement et la roue de compresseur côté admission.

Le moteur à commande électronique entraîne directement l’arbre du turbocompresseur, accélérant la roue du compresseur avant que le flux de gaz d’échappement ne prenne le contrôle de l’entraînement de manière conventionnelle à mesure que le régime du moteur augmente. Cela améliore considérablement la réponse directement à partir du ralenti et sur toute la plage de régime, aidant le moteur à combustion à réagir plus spontanément à l’entrée de la pédale d’accélérateur.

La capacité d’adapter soigneusement la suralimentation permet au système de gestion du moteur de la C 43 de fonctionner aussi efficacement que possible, ce qui contribue à l’efficacité énergétique de la voiture. « Le boost instantané de l’E-Turbo aide le moteur à exécuter des techniques de combustion avancées, tandis que la capacité de régénération électrique lui permet de récupérer l’énergie d’échappement qui serait normalement gaspillée », a déclaré Balis. « Cette combinaison unique de boost et de récupération d’énergie électrique est ce qui rend l’E-turbo si excitant. »

Le turbo du C 43 tourne à des vitesses aussi élevées que 175 000 tr/min, mais Garrett a conçu l’E-Turbo pour des vitesses encore plus élevées. « Nous avons dû inventer des moteurs électriques de grande puissance pouvant tourner à plus de 200 000 tr/min tout en étant à quelques centimètres de la turbine fonctionnant à 1 000 degrés centigrades », a déclaré Balis. « La technologie électronique et de contrôle nécessaire pour y parvenir est à la pointe de la technologie. Nous sommes à des vitesses de commutation de 30 000 Hz tout en optimisant la puissance du moteur électrique, la position de la soupape de décharge de la turbine et le fonctionnement du compresseur à géométrie variable.

Nous apprendrons le succès de Garrett et de Mercedes-AMG dans l’intégration des systèmes hybrides légers E-Turbo et 48 volts lorsque nous aurons la chance de conduire l’AMG C 43 plus tard cette année.