Mécanique des autobus thermiques

La mécanique des autobus est similaire à celle des poids-lourds, avec quelques contraintes en plus. Les principaux organes mécaniques sont le moteur, la boîte de vitesses et le pont.

Moteurs

Sur les autobus, le moteur est installé généralement à l'arrière, en position couchée côté gauche (Citaro…) pour libérer de la place face à la porte arrière, ou debout (Agora S, GX 317…), ce qui permet un meilleur accès pour la maintenance. On trouve aussi des autobus à moteur central (chez Van Hool notamment) et il existait des bus à moteur avant (SC 10).

La puissance des moteurs diesel montés sur les autobus a tendance à augmenter d'année en année. Pour mémoire, le SC 10 avait un moteur de 144 ch (106 kW) et aujourd'hui, l'Agora de base possède un moteur de 245 ch (180 kW). Cette augmentation de la puissance est imputable en partie au durcissement des normes concernant les rejets des moteurs. Un turbo équipe chaque moteur.

Ces moteurs fonctionnent avec du gazole, du B100 ou du gaz naturel.

Moteurs proposés actuellement pour les autobus :

FPT

Tector 7 (midibus et autobus)

Cursor 9 (autobus)

MAN

Moteurs D 0836 LOH

Mercedes

OM 906 hLA (170 kW ou 205 kW)

OM 457 hLA (185 kW ou 220 kW)

Volvo

D7C

Les moteurs ont suivi l'évolution des normes. Désormais, tous sont conformes à la norme Euro 6.

L'évolution technique a conduit les constructeurs à sortir de nouvelles motorisations. Les derniers moteurs présentent une puissance plus élevée pour des cylindrées plus faibles.

Lors de la vidange de l'huile du moteur, il est possible de prélever un échantillon d'huile usagée pour le faire analyser en laboratoire. Cette analyse permet de déterminer si le moteur est en bon état. Le même type d'analyse peut être effectué sur le liquide de refroidissement. Ce travail est réalisé par des sociétés spécialisées comme, par exemple, IESPM.

La réparation ou la rénovation des moteurs peut être confiée à des entreprises spécialisées (ex : MBI - Motorop BRM Industries).

Boîtes de vitesses

D'année en année, les autobus sont passés de la boîte manuelle, à la boîte semi-automatique, puis à la boîte automatique avec ralentisseur intégré. Plus la boîte a de rapports et meilleur sera le rendement du moteur. Seulement, en environnement urbain, les changements de rapport sont très fréquents, c'est pourquoi la multiplication du nombre de rapports peut dégrader le confort à bord (à-coups…).

Il existe trois fabricants qui produisent des boîtes de 3 à 6 rapports.

Le programme qui équipe la boîte doit être correctement configuré pour optimiser la consommation de carburant.

ZF

ZF a fabriqué la gamme ZF-Ecomat de 1980 à 2007. Ces boîtes à convertisseur de couple vont de 4 à 6 rapports. Désormais, les boîtes automatiques proviennent de la gamme EcoLife (6 rapports mécaniques avant et une marche arrière mécanique).

Fonctionnement du clavier de la boîte :

• 1 : seul le premier rapport peut passer
• 2 : seuls les deux premiers rapports peuvent passer
• 3 : les trois premiers rapports peuvent passer
• D : tous les rapports peuvent passer, c'est le mode de fonctionnement normal de la boîte
• N : neutre (point mort)
• R : recul

Certains claviers ont uniquements les touches DNR.

La boîte retombe automatiquement au point mort lors de l'arrêt.

Les boîtes ZF Ecomat 2 :

• HP 502 C
• HP 592 C
• HP 602 C

ZF met en avant les boîtes à 6 rapports qui permettent une meilleure utilisation du moteur et donc une consommation de carburant plus faible.

ZF propose d'autres gammes de produits pour les autocars.

Pour en savoir plus : http://www.zf.com

Voith

Les boîtes Voith Diwa ont un principe particulier : le convertisseur de différentiel. Il n'y a pas de changement de vitesses au démarrage. Cette technique améliore le confort et la sécurité pour les passagers debout. De plus, moins de changements de vitesses signifie moins d'usure et donc une plus grande longévité.

Les boîtes Voith Diwa :

• D851.3
• D854.3

Pour en savoir plus : http://voith.com/en/products-services/power-transmission/applications/bus-1466.html

Allison

Assez rares en France, les autobus équipés d'une boîte Allison sont essentiellement les midibus Heuliez GX 77 H et GX 117.

Certaines boîtes Allison n'utilisent pas un clavier mais un levier de sélection.

Pour en savoir plus : http://www.allisontransmission.com

Ponts

Le couple du pont définit la puissance transmise à l'essieu moteur (arrière) par la boîte. Les bus possèdent généralement un pont arrière à triple réduction, qui peut avoir un couple de 18x35 (fort), 20x36 (standard), 23x37 ou 26x37 (faible).

Sur les autobus à plancher bas, il s'agit de ponts portiques surbaissés à moyeux déportés.

A l'avant, les bus sont généralement équipés d'un essieu à roues indépendantes.

Les véhicules à 3 essieux ont souvent un essieu arrière directeur.

Conclusion

L'ensemble moteur / BVA / pont détermine les performances d'un bus à moteur thermique. Deux choix extrêmes sont possibles :

• forte puissance à basse vitesse : rapports courts, pont court, avec 4 rapports, le bus est limité à 60 km/h
• vitesse maximale élevée : dans ce cas, les rapports sont plus longs, les accélérations moins rapides, et le bus peut aller jusqu'à 80 km/h ou plus.

C'est donc le choix de la boîte et du couple du pont qui vont déterminer les caractéristiques, et donc le champ d'utilisation, d'un bus. En fonction des paramètres, on peut concevoir un bus purement urbain ou un bus apte aux parcours interurbains, sur route nationale ou sur autoroute (dans les grandes agglomérations). De nombreux réseaux optent pour des bus polyvalents en choisissant un compromis.

Vitesses maximales en fonction de la boîte de vitesses et du couple du pont sur un autobus Irisbus Agora S :

Boîte de vitesses Couples	ZF 4HP 502	ZF 5HP 502	Voith D 851.3	Voith D 854.3
18x35	61,4	73,9	54,6	74,8
20x36	66,3	79,9	59,0	80,8
23x37	74,2	89,4	66,0	90,4
26x37	83,9	-	74,6	-

Vitesse en km/h au régime de 2050 T/min (maxi)

Des caractéristiques techniques non adaptées aux parcours réalisés vont avoir pour conséquences une usure plus rapide et une forte consommation de carburant.

Rénovation / remplacement

Des sociétés sont spécialisées dans la rénovation de boîtes de vitesses, moteurs, embrayages et ponts. C'est le cas de BVA Service (Arpajon), Graffeuille ou de Neichel Automotive.

Les organes en fin de vie peuvent être remplacés par un échange standard. Cette opération améliore la fiabilité du matériel roulant et évite les pannes en ligne.

Extinction des incendies

Le compartiment moteur des bus est une zone où il existe plusieurs points chauds. Les systèmes de dépollution peuvent atteindre des températures très élevées dans une zone confinée. Pour éteindre les incendies dès leur survenue, il existe des solutions d'extinction automatique par brouillard d'eau haute-pression.

En France, la société Desautel commercialise le système Fogmaker qui peut être installé dans le compartiment moteur des autobus. Il est constitué d'un tube détecteur thermosensible qui éclate en cas d'incendie, d'un extincteur de 6,5 litres, et d'un réseau d'extinction. La société indique que cet équipement permet d'éteindre automatiquement un incendie moteur en moins de 10 secondes par refroidissement, étouffement et isolement.