Le moteur thermique pas encore K.O.

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{ N o uv e ll e s é v olution s }
Le moteur thermique pas encore K.O.
Nouvelles évolutions techniques lors des salons de Bruxelles et Genève
Texte : Tony De Mesel
La tendance avait déjà été indiquée lors des salons automobiles de Francfort et Bruxelles, et elle vient encore d’être
confirmée lors du prestigieux salon de Genève. Les constructeurs automobiles et les entreprises de sous-traitance se
préparent au lancement des voitures électriques, mais le moteur thermique est loin d’être K.O. Au contraire, de nouvelles évolutions techniques permettent de limiter encore la consommation de carburant et les émissions de CO2. Les systèmes Stop & Start et les alternateurs dits intelligents continuent leur progression. Dans les moteurs à essence, nous
notons que le passage à l’injection directe et au calage variable des soupapes devient plutôt la règle que l’exception.
À
la fin de cette année, Citroën, Peugeot et Mitsubishi commercialiseront leur première voiture électrique. Il ne faut toutefois
pas s’attendre (encore) à une ruée
sur ce type de véhicules. Le rayon
d’action limité, le coût des batteries au lithium-ion et le manque
provisoire d’une infrastructure
de bornes de recharge font que les
consommateurs adoptent une position d’attente. Pour les constructeurs, la voiture électrique est cependant importante pour réduire
les émissions moyennes de CO 2
de leur gamme. La Communauté
européenne a prévu que d’ici 2012,
cette moyenne ne pourra pas dépasser 120 g/km.
Technologie de motorisation et aérodynamique
Dans ce contexte, il n’est pas étonnant qu’une attention plus importante soit portée aux véhicules
hybrides et à la poursuite du développement du moteur thermique classique. La limitation de la
consommation et des émissions
de CO2 n’est d’ailleurs pas uniquement liée à la seule technologie de
motorisation. Il suffit de songer
Il n’y a plus de retour possible. L’injection directe poursuit sa progression dans
les moteurs à essence. Ford lance ses nouveaux moteurs Ecoboost et tous les
modèles à essence de la BMW série 3 sont équipées de l’injection directe.
Ford lance ses moteurs à essence
Ecoboost à injection directe.
aux pneus à faible résistance au
roulement et à l’amélioration de
l’aérodynamique. Il est même question aujourd’hui d’«aérodynamique
active». Le profil aérodynamique
de la carrosserie est adapté en fonction des conditions d’utilisation. Il
ne s’agit pas vraiment d’une nouveauté. Songeons par exemple à la
Porsche 911 et aux autres modèles
sportifs où le spoiler arrière n’apparaît qu’à partir d’une certaine
vitesse. La nouveauté est que l’adaptation du profil aérodynamique est
maintenant appliquée aussi aux
modèles moyens abordables. Il ne
s’agit cependant pas d’un spoiler
escamotable, mais plutôt d’une
grille de radiateur qui peut se fermer entièrement ou partiellement
en fonction de la vitesse de déplacement et du refroidissement du
moteur.
Stop & Start
La limitation de la consommation
a également son influence sur le
système électrique. Une évolution
16 Info GARAGE {Mars 2010}
Dans un système Stop & Start, un
démarreur possède une transmission
spéciale qui permet un fonctionnement
plus silencieux et un caractère plus
durable qu’un démarreur ordinaire.
importante est que le système Stop
& Start est de plus en plus proposé
et pas uniquement sur les modèles
dits économiques. Pour les modèles de l’année 2010, toutes les BMW
série 3 à moteur quatre cylindres
et boîte de vitesses manuelle en
sont par exemple équipées. Une
deuxième évolution importante
est que de plus en plus de voitures
diesel sont pourvues d’un système
Stop & Start, ce qui n’est pourtant
pas évident. En effet, le système
électrique subit une charge supplémentaire et le démarrage d’un
moteur diesel exige plus d’énergie.
Fort a résolu ce problème en équipant sa Focus Econetic II Stop &
Start d’une deuxième batterie, ce
qui permet de stabiliser la tension
pendant le cycle Stop & Start. Tous
les systèmes Stop & Start requièrent un démarreur adapté qui est
calculé pour un plus grand nombre d’interventions et est moins
bruyant que dans le passé.
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dre le système plus performant et
en même temps plus fiable. Dans
cet esprit, il est possible que BMW
soit la première marque à équiper
ses voitures d’un générateur thermoélectrique ou TEG en abrégé. Ce
générateur transforme la chaleur
des gaz d’échappement en électricité. Le système a été utilisé pour la
première fois dans l’espace.
Dans la Mercedes B 170 NGT, le gaz naturel est stocké dans cinq bouteilles.
Capteurs
Un système Stop & Start présente
plusieurs traits caractéristiques.
Pour commencer, le système peut
être entièrement coupé au moyen
d’un bouton situé sur le tableau
de bord. Un témoin sur le tableau
de bord indique que le système est
actif ou non. Si le système Stop &
Start est actif, le moteur se coupe
en principe lorsque la voiture
est complètement arrêtée, que le
conducteur enclenche le point
mort et relâche en outre la pédale
d’embrayage. Tous ces éléments
doivent être constatés par des capteurs supplémentaires qui transmettent leur information à l’ECU.
Pour constater l’arrêt complet du
véhicule, on utilise toutefois le
capteur de roue ABS.
Le système tient cependant compte
de plusieurs autres éléments. Si
la batterie possède par exemple
une tension trop faible, le moteur
continuera à tourner. Avec certaines voitures, il faut également
que le conducteur ait bouclé sa
ceinture de sécurité et il est également possible de tenir compte de
la température extérieure (p.ex.
supérieure à zéro degré), ainsi que
du fonctionnement du ventilateur
de refroidissement (moteur) et de
la climatisation. Généralement,
dans les embouteillages, le moteur
ne se coupe pas si depuis le dernier
fonctionnement du système Stop &
Start, la voiture n’a pas dépassé la
vitesse de 5 km/h.
Chargeurs intelligents
Les systèmes Stop & Start les plus
récents sont combinés avec un
alternateur dit intelligent qui ef18 Info GARAGE {Mars 2010}
fectue une recharge intelligente.
Cela signifie que la recharge de la
batterie via l’alternateur se déroule
principalement lorsque le moteur
n’est pas sollicité, par exemple lors
du ralentissement ou du freinage.
L’alternateur fournit peu de courant électrique lorsque le moteur
est sollicité. Cela permet au moteur de subir moins de résistance,
ce qui est bénéfique pour les performances et la consommation. Il
va de soi que la tension de la batterie est contrôlée en permanence.
Si la tension risque de devenir trop
basse, l’alternateur fonctionnera
également à fond lorsque le moteur est sollicité.
Résistance limitée
La limitation de la résistance et du
frottement constitue un facteur
circuit électrique 12V
transfert de données
système hydraulique
important dans la réduction de
la consommation. C’est pourquoi
Ford a imaginé pour sa Focus Econetic II un nouveau système d’entraînement de l’alternateur. Ce système est donc combiné au moteur
diesel de 1,6 litre. Il est prévu qu’il
s’applique également à d’autres voitures équipées de ce moteur diesel
fort utilisé. Pour limiter le frottement, tant les paliers que les poulies du vilebrequin, l’alternateur et
la pompe de climatisation ont été
adaptés. Il y a en même temps un
nouveau tendeur de courroie flexible qui contribue à diminuer la
résistance. Ford appelle ce système
FEAD (Front End Accessory Drive).
Avec le nombre de plus en plus croissant de fonctions qui font appel au
système électrique, de nombreuses
études sont réalisées en vue de ren-
Injection directe
Le moteur thermique possède encore certainement un avenir et les
évolutions sur ce plan se poursuivent. Les moteurs diesel ne sont
pas les seuls à évoluer fortement.
Les moteurs à essence le font aussi.
Dans notre pays, la vente de voitures diesel est directement (prix du
carburant) ou indirectement (écobonus sur les émissions de CO2)
stimulée, mais ce n’est certainement pas le cas partout. En outre,
même avec les moteurs à essence,
les choses deviennent de plus en
plus intéressantes, surtout pour
ceux qui parcourent un nombre de
kilomètres limités. Sur les moteurs
à essence, on passe de plus en plus
à l’injection directe et au calage
1.ECU avec système de gestion Stop
& Start intégré
2.Commutateur 12V
3.Batterie à capteur électronique
4.Démarreur
5.Capteur de position neutre dans la
boîte de vitesses
6.Capteur de roue (vitesse de rotation)
7.Capteur de vilebrequin
8.Alternateur à recharge intelligente
(smart charging)
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BMW serait la première marque à équiper ses voitures d’un générateur thermoélectrique capable de transformer la chaleur de l’échappement en électricité.
variable des soupapes. Tous les moteurs à essence BMW bénéficient
désormais de l’injection directe et
fonctionnent même sur mélange
pauvre dans certaines circonstances.
Ford aussi s’est lancé dans l’injection directe. La nouvelle famille
de moteurs s’appelle EcoBoost. Aux
États-Unis, l’accent est mis sur les
versions V6, tandis que dans nos
contrées, il s’agit d’un quatre cylindres. Le premier d’entre eux est
un modèle 2 litres qui est déjà disponible dans la S-Max et la Galaxy,
et qui sera également proposé dans
la Mondeo au cours de l’année. Le
deux litres est équipé d’un turbo
Borg Warner refroidi par air et sa
puissance monte jusqu’à 203 ch.
Les autres caractéristiques intéressantes sont les injecteurs à sept
orifices de pulvérisation, le fait
qu’une EGR externe devient superflue et le double (admission et
échappement) calage variable des
soupapes. Tant la pompe d’injection que la commande de moteur
proviennent de chez Bosch. Deux
connexions sont prévues pour le
diagnostic du moteur. Avec le lancement de la nouvelle C-Max dans
le courant de l’année, une version
1,6 litre de l’EcoBoost fera également son apparition.
CNG
Lors du salon de Bruxelles, ce sont
surtout Volkswagen, Fiat et Mercedes qui ont fait un effort pour
attirer l’attention sur leurs voitu-
res CNG. CNG est l’abréviation de
« Compressed Natural Gas», c’est-àdire du gaz naturel comprimé.
Pour récapituler les avantages du
gaz naturel, il est important d’examiner d’abord les différences avec
le LPG. Le LPG (ou gaz de pétrole
liquéfié) est libéré tant lors de l’exploitation du pétrole que pendant
le processus de raffinage de ce
même pétrole. Pour rendre le LPG
utilisable, il doit encore subir un
post-traitement chimiquement et
être amené sous forme liquide. Le
gaz naturel en revanche n’a pas besoin de post-traitement et peut être
utilisé immédiatement. Pour servir de carburant dans une voiture,
il doit cependant être comprimé,
d’où l’appellation « Compressed Natural Gas ». Cette compression peut
avoir lieu dans la station-service ou
même à domicile. Le gaz naturel
peut être véhiculé par les conduites de gaz existantes. Il ne faut
donc pas de camion pour approvisionner une station-service. Le gaz
naturel génère moins d’émissions
nocives que le LPG. La production
d’oxydes d’azote en particulier
est plutôt basse, jusqu’à 75 % inférieure à celle d’un diesel. Le gaz
naturel ne contient pas d’améliorants d’indice d’octane ou d’autres
additifs comme dans l’essence, et il
n’y a pas d’émissions de particules.
Le gaz naturel se compose principalement de méthane. Il y a donc
moins de carbones présents que
dans tout autre carburant fossile.
Le résultat est que la production
de CO2 est jusqu’à 25 % plus faible
qu’avec l’essence et 13 % plus basse
qu’avec un diesel.
Le gaz naturel est très volatile.
En cas de fuite éventuelle, le gaz
s’élève immédiatement. Le LPG par
contre est plus lourd que l’air et
reste contre le sol, ce qui augmente
le risque d’explosions dans des espaces fermés.
Stations-service
L’Europe s’est fixée pour objectif
de réduire la production de CO2 de
20 % en 2020 par rapport à 1990.
Il semble donc presque évident que
cela doit faciliter les choses pour la
voiture CNG. Le problème est qu’il
existe peu de stations-service équipées à cet effet et qu’il y a donc peu
de voitures qui roulent au gaz naturel. Des pays comme la France, les
Pays-Bas et l’Allemagne démontrent
pourtant que c’est possible. Chez
nos voisins de l’Est, il existe plus de
750 stations. Les pouvoirs publics
néerlandais donnent des subsides
pour rendre une telle station-service opérationnelle. Les pouvoirs
publics peuvent eux-mêmes donner
le bon exemple et faire rouler leur
propre parc automobile au gaz naturel. En outre, il faut maintenir
les accises à un faible niveau pour
que cela reste aussi intéressant d’un
point de vue financier. Une motivation supplémentaire pour offrir
une meilleure chance aux voitures
CNG est le phénomène des particules fines (qui sont des composantes
du smog) qui connaît sa plus grande
concentration aux Pays-Bas, en Belgique et dans la région allemande
de la Ruhr. Beaucoup d’industries et
une forte densité de population en
constituent les causes principales.
En Belgique, la concentration de particules fines est encore accrue par le
grand nombre de véhicules diesel.
Un désavantage d’une voiture CNG
est son rayon d’action assez limité
qui, pour une Mercedes B 170 NGT,
lui permet de parcourir à peine un
peu plus de 200 km au gaz naturel.
Le système FEAD veille
à réduire la résistance à
l’entraînement de l’alternateur (en haut) et de la
pompe de climatisation
(en bas). Le tendeur flexible (à gauche) y joue un
rôle important.
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