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Une DCT équipée d'un convertisseur de couple présentée par GM
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Une DCT équipée d’un convertisseur de couple présentée par GM

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Bien que les transmissions à double embrayage aient eu beaucoup de succès pour les voitures de tourismes orientées sur les performances et le rendement, le retour des acheteurs de voitures de luxe et des véhicules familiaux n’a pas toujours été aussi positif. Les critiques ont porté sur le brio et le confort de démarrage, notamment en Amérique du Nord, où les conducteurs sont habitués à la douceur des boîtes automatiques et des CVT.La DCT GM à convertisseur de couple

Avec l’intention de combiner l’efficacité énergétique de la DCT (pour Dual-Clutch Transmission) avec les caractéristiques de confort d’une boîte automatique conventionnelle, les ingénieurs de GM ont présenté un papier au Congrès SAE de cette année proposant une DCT à sept vitesses située derrière un convertisseur de couple hydraulique à la place du volant moteur conventionnel. En plus de l’amélioration de la qualité de démarrage, l’arrangement DCT avec convertisseur (DCTC) permettrait aussi de contrer les autres inconvénients de la DCT – à savoir son manque de capacité à opérer en 1ère roulante dans les pentes, ses vibrations au démarrage et sa capacité thermique limitée. Les chercheurs GM ont également cité comme avantage le fait que ce concept est moins exigent en termes de lubrification comparé à une DCT  à embrayage humide (wDCT): « En outre, pour les wDCT, une huile de haute qualité est nécessaire pour atteindre les niveaux de friction et de refroidissement adéquats ce qui implique également des intervalles de vidange plus élevés, conduisant à une augmentation des coûts de maintenance ».

Stratégie de contrôle du convertisseur de couple

En termes de stratégie de contrôle, le convertisseur de couple (CC) est utilisé uniquement lors du lancement du véhicule en première. Après cela, le verrouillage appelé lock-up reste engagé, même s’il demeure une flexibilité pour autoriser du glissement sur environ 75 tours par minute afin d’atténuer les bruits d’engrènement et faciliter l’utilisation des bas régimes pour une meilleure efficacité énergétique.

Le convertisseur étudié par les ingénieurs de GM est plus petit qu’un convertisseur conventionnel, mais le boîtier contenant le convertisseur et les 2 embrayages multidisques est d’environ 25 mm plus long axialement que sur une DCT classique. En plus de l’avantage d’éliminer le risque de tremblements au démarrage, lorsque les embrayages patinent, les auteurs citent d’autres avantages potentiels du système. Il s’agit notamment de l’amélioration de la réponse transitoire et de l’accélération (grâce à l’inertie réduite), le découplage du moteur et de la transmission pour autoriser le ralenti du moteur sans l’aide d’un embrayage, et la démultiplication de couple pour améliorer le démarrage du moteur dans des conditions d’arrêts et de démarrages fréquents.

Ce dernier avantage aidera à soulager certains des compromis complexes concernant la conception du double volant amortisseur et les problématiques NVH sous redémarrage, disent les ingénieurs GM, et les utilisateurs de la DCTC percevront une meilleure accélération et un meilleur temps de réponse du véhicule.

Sur la question des économies de carburant, GM accepte qu’il y ait des pertes d’énergie supplémentaires dans un convertisseur de couple. Cependant, l’étude montre qu’avec la flexibilité supplémentaire offerte par le CC, le rapport de démultiplication final peut être ajusté pour tirer profit au maximum de la capacité du CC à traiter des questions NVH et permettre un glissement contrôlé à bas régime. C’est un avantage lorsque le concept est associé à des moteurs « downsizés ».

« Le fonctionnement en régime permanent à des vitesses d’entrée de transmission basses et des charges élevées est rendu possible par un glissement contrôlé pour atténuer les tremblements et assurer une isolation acoustique et vibratoire ce qui n’est pas possible avec des embrayages secs sans perte de transfert de couple ou pertes thermiques», explique le papier. « La qualité de conduite est renforcée dans les plages basses de régime au moyen du convertisseur de couple facilitant l’amélioration du transfert de couple par rapport aux embrayages secs ou humides. Lorsqu’un rétrogradage est nécessaire pendant le fonctionnement à faible vitesse (environ 1000 tr/min en entrée de la transmission), le lock-up peut être entièrement libéré, augmentant la vitesse moteur, réduisant le rapport de vitesse entrée/sortie pour créer une multiplication de couple, l’ensemble agissant pendant que la capacité de couple du moteur augmente. Cela conduit à l’amélioration de l’accélération du véhicule, mais permet aussi l’exploitation du moteur dans une plage de régime qui améliore les économies de carburant. « 

Economies de carburant dues à une DCT à convertisseur de couple comparées à celles dues à une DCT standard

Conclusions

Dans l’ensemble, précise GM, la plus extrême des options de rapport de transmission finale étudiée permet à la DCTC d’améliorer réellement la consommation de carburant (de 0,25 %) par rapport à une DCT à embrayage sec, avec de nouvelles améliorations potentielles en utilisant des rapports de pont encore plus grands. Comparé à une transmission automatique à six vitesses, l’économie de carburant est comprise entre 1 et 2 % mais, comme les ingénieurs expliquent dans leur résumé, il y a la possibilité de faire mieux :

« L’amélioration de la qualité de conduite possible avec le convertisseur de couple de la DCTC peut permettre des changements de rapport agressifs qui ont démontré une diminution de 0,25 % de la consommation de carburant. Une autre augmentation de l’efficacité d’une DCT utilisant un convertisseur de couple serait de déplacer les embrayages à l’intérieur de la structure de transmission. Ce concept utilisant un convertisseur de couple avec un déplacement des embrayages dans la structure de transmission a le potentiel de promouvoir la technologie DCT pour obtenir une meilleure économie de carburant et un meilleure qualité de conduite ».

Source : Lubrizol

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