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L'Usine Auto

2 litres aux 100 km, un moteur pour la filière

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Poussés par le gouvernement, constructeurs et équipementiers se mobilisent pour concevoir une voiture peu polluante et financièrement abordable. L’occasion de structurer une bonne fois pour toute la filière automobile française.

2 litres aux 100 km, un moteur pour la filière
Louis-claude vrignaud, directeur des partenariats public-privé chez Continental

Les records ne tiennent que pour être battus. Vingt ans après la commercialisation par Volkswagen de la mythique version 3 litres aux100 kilomètres de la citadine Lupo, François Hollande a redonné le cap à la filière automobile française. Le 20 septembre, lors de la Conférence environnementale, le chef de l’État a rappelé l’objectif fixé à la filière tricolore : développer un véhicule sobre consommant au mieux 2 litres aux 100 kilomètres d’ici à 2018. Jean-Marc Ayrault a enfoncé le clou en précisant qu’un prototype sera présenté au Mondial de l’auto, à Paris, dans un an. Le projet, démarré en mars 2013, est intégré aux 34 plans industriels de relance de l’industrie française présentés le 12 septembre [«L’Usine Nouvelle", n°3344]. 

Le projet est piloté par le Comité technique automobile (CTA), l’instance spécialiste des technologies et de la recherche de la Société des ingénieurs de l’automobile (SIA). L’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) a pour tâche de récolter les appels à manifestation d’intérêt. Un enjeu décliné en 38 chantiers techniques couvrant quatre grands thèmes : hybridation, rendement du groupe moto-propulseur, rendement du véhicule, et aides à la mobilité.

Pour respecter le délai de 2018, les premiers prototypes devront rouler rapidement. Le projet de "véhicule à 2 litres aux 100 kméconomique, écologique et connecté" est conduit par Renault et PSA. Les deux constructeurs travaillent chacun sur leur interprétation de cette voiture sobre, en s’appuyant sur l’ensemble de la filière automobile française.

Car au-delà de la question environnementale [lire ci-contre], c’est surtout de la filière dont il s’agit. L’idée du "véhicule 2 litres" avait été lancée dès l’été 2012 par Arnaud Montebourg, dans le cadre de son Plan automobile, qui avait pour but de sortir l’automobile française de l’ornière. Ce plan répondait à deux problématiques. La crise de 2008, puis celle de 2012, ont souligné la fragilité de nombreux fournisseurs et équipementiers, trop repliés sur eux-mêmes ou trop dépendants des grands donneurs d’ordres français, équipementiers de rang 1 ou constructeurs. L’Ademe, la Banque publique d’investissement (Bpifrance) et le Commissariat aux investissements d’avenir leur assuraient des financements pour des projets de recherche, mais sans assurance d’un débouché industriel puis commercial.

Par ailleurs, les constructeurs français produisent de moins en moins dans l’Hexagone. Une dizaine d’usines automobiles a fermé en dix ans en Europe de l’Ouest, tandis que le même nombre de sites ouvrait en Europe de l’Est. Comment conserver une industrie automobile en France ? Une question à laquelle se sont ajoutées des préoccupations écologiques. "Il faut réduire la consommation de carburant qui coûte de plus en plus cher au conducteur –75 euros par mois en moyenne en 2012, note Nicolas Meilhan, ingénieur-conseil chez Frost & Sullivan. Donc, pour continuer à vendre des voitures, les constructeurs doivent fabriquer des modèles qui consomment peu."

Les premiers dossiers examinés

L’Association des collectivités sites d’industrie automobile (Acsia) comme le Conseil économique, social et environnemental (Cese) ont mené une réflexion sur ces contraintes. Les constats sont identiques : il faut privilégier le développement et la production en France de petits véhicules écologiques. "C’est la troisième voie de l’automobile française, entre le low cost et les véhicules allemands, avance Philippe Bonin, le président de l’Acsia. Ni le low cost ni le haut de gamme ne répondent aux exigences du véhicule décarboné." Il y a quelques jours, les deux dirigeants du Comité technique automobile, Gilles Le Borgne, le directeur de la R & D chez PSA, et Jean-Michel Billig, le directeur engineering et qualité chez Renault, ont examiné les premiers dossiers déposés par les équipementiers pour les 38 appels à projets. Deux nouvelles sessions sont prévues les 17 janvier et 16 mai 2014.

Il faut se donner la chance de développer des technologies partagées avec les fournisseurs.

Philippe Klein, directeur produits et programmes chez Renault

Continental a postulé à dix projets. L’équipementier allemand dispose de deux centres de R & D, en Île-de-France et en Midi-Pyrénées, une condition sine qua none pour pouvoir candidater. L’autre impératif pour déposer un dossier, c’est de proposer un projet concret, pas d’être simple spectateur. "Tout cela prouve un vrai effort de la part de l’industrie automobile française. C’est un secteur où la compétition fait rage et je me réjouis de voir lancer un projet qui mette l’accent sur le collectif", s’enthousiasme Louis-Claude Vrignaud, directeur des partenariats public-privé chez Continental. 

Le projet de véhicule 2 litres aux 100 doit permettre à la filière de sortir d’une simple relation donneur d’ordres – sous-traitants, qui l’a longtemps affaibli. "Les problématiques de consommation et d’émissions de CO2 sont fondamentales dans l’automobile. Il faut se donner la chance de développer des technologies partagées avec les fournisseurs", assure Philippe Klein, le directeur des produits et des programmes chez Renault.

C’est un secteur où la compétition fait rage, et je me réjouis de voir lancer un projet qui mette l’accent sur le collectif

Louis-claude vrignaud, directeur des partenariats public-privé chez Continental

Prendre une longueur d’avance

La filière automobile dispose déjà de la plupart des technologies pour abaisser drastiquement la consommation des véhicules. Débutseptembre, PSA a présenté au Salon de Francfort la 208 Hybrid FE qui ne consomme que 2,9 litres aux 100. La nouveauté du projet de véhicule 2 litres, c’est la combinaison de toutes les briques technologiques sur un même prototype tout en assurant à chacune un développement industriel. "Un groupe de synthèse vérifiera la faisabilité de chaque technologie", prévient Gilles Le Borgne.

L’application des technologies dépendra ensuite des projets de chaque constructeur. PSA et Renault ne partageront pas les mêmes briques, au moins côté moteur : l’un pilote un groupe de travail sur sa technologie hybride à air comprimé, l’HybridAir ; l’autre mise sur l’hybride essence rechargeable. L’équipementier Valeo devrait, lui, logiquement piloter un groupe de travail sur la généralisation du 48 volts dans les moteurs hybrides. "En 2020, 20% des véhicules fonctionneront avec un hybride 48 V, car c’est une solution économique", argumente Patrick Sega, le directeur des projets transversaux de R & D du groupe.

Avec ces briques technologiques, la filière française espère prendre une longueur d’avance sur la concurrence japonaise et allemande dans les véhicules à faible émission de CO2. "Ces briques permettront de respecter les normes environnementales Euro 7 et suivantes, promet Gilles Le Borgne. En 2020, il ne faudra pas dépasser 95 g. Un véhicule à 2 litres aux 100 devrait atteindre les 50 g." Il sera peut-être français.

Combiner les briques technologiques sur un prototype

Objectif : 95 grammes de co2 au kilomètre en 2020

La course aux véhicules moins gourmands découle des normes environnementales d’émissions, comme les normes Euro mises en place depuis 1992. En 2020, les constructeurs devront disposer en Europe d’une gamme de véhicules vendus qui ne dépassera pas 95 grammes de CO2 par kilomètre, sous peine de fortes amendes. ces exigences sont couplées à la hausse du prix des carburants. Les constructeurs ont développé des moteurs moins énergivores, ce qui représente un investissement d’au moins 500 millions d’euros pour une famille de moteurs. Les efforts portent sur tout le véhicule. Selon le cabinet Frost & Sullivan, pour respecter les normes en 2015, les véhicules Renault construits en 2010 devaient perdre en moyenne 114 kg. Un cercle vertueux se met en place : une caisse en blanc allégée améliore le rendement d’un petit moteur qui libère de l’espace sous le capot et fait baisser le poids et la consommation de la voiture.

Un véhicule connecté La technologie La présence d’une tablette dans le véhicule réduit le nombre de fonctions installées sur le tableau de bord. un véhicule connecté optimise la conduite, donc la consommation. Passage de rapports, trafic en temps réel, régulateur de vitesses, autant d’éléments qui permettent d’optimiser la conduite. À terme, le véhicule autonome se greffera à un train de voitures, pour maîtriser la vitesse.

Les industriels Valeo, continental, Bosch, les constructeurs premium… Le gain attendu L’éco-conduite fait baisser la consommation de 15%.

Comme une goutte

La technologie

Peugeot a atteint un coefficient de pénétration dans l’air (cx) de 0,25 sur la 208 hybrid FE, grâce à une calandre fermée, des rétroviseurs remplacés par des caméras, des jantes larges avec volets aérodynamiques et un diffuseur arrière.

Les industriels

Peugeot, volkswagen, Renault, Michelin…

Le gain attendu

Sur la 208 hybrid FE, aérodynamisme et poids allégé réduisent la consommation de 40%.

Traction hybride

La technologie

Impossible d’atteindre les 2 litres aux 100 sans électrification du véhicule. la majorité des constructeurs ont adopté un start & stop, voire un alterno-démarreur. l’hybride rechargeable représente l’alternative la plus intéressante : les gros véhicules affichent alors des consommations très basses. PSA a misé sur la pompe hydraulique pour la technologie hybridair.

Les industriels

Valeo, Bosch, PSA, Toyota, volkswagen…

Le gain attendu

Avec l’hybridair de PSA, la consommation baisse de 90 %.

Des kilos en moins

La technologie

Dix kilos en moins sur la balance équivalent à une baisse de 1 g de co2 émis. l’allègement passe par l’utilisation d’acier à haute élasticité (Peugeot 308), d’aluminium (BMW i3), de plastique (Range Rover Evoque) ou de matériaux composites pour la caisse en blanc et la carrosserie. le polycarbonate peut remplacer le verre des vitres, la structure des sièges peut être en alliage de magnésium.

Les industriels

Arcelormittal, Plastic omnium, SGL carbon…

Le gain attendu

Le poids idéal pour atteindre 2 litres aux 100 oscille entre 700 et 800 kg, selon le cabinet frost & Sullivan.

Une roue technologique

La technologie

Le pneu à faible résistance au roulement, beaucoup plus fin, influe sur l’aérodynamisme du véhicule. Michelin fait ainsi baisser les émissions de co2 de la 308 de 3 g/km. le pneumaticien avait aussi présenté une roue équipée d’un moteur permettant un gain de masse considérable. la voiture peut être plus petite et économique car elle n’a ni transmission ni bloc moteur.

Les industriels

Michelin, continental, Bosch, Toyota…

Le gain attendu

La consommation peut baisser de 4 %.

Châssis modulaire

La technologie

Ce type de plate-forme a été développé pour réduire le poids du véhicule, avec moins de pièces et des éléments fixes comme la distance entre la pédale d’accélérateur et les roues. cela oblige les motoristes à mettre au point des moteurs plus petits. cette plate-forme accueille des éléments en aluminium comme le train avant, et de l’acier à haute résistance pour le plancher.

Les industriels

PSA avec EMP2, volkswagen avec MQB/ MlB, Renault-nissan avec CMf…

Le gain attendu

Volkswagen annonce un gain de 40 kg sur la golf vii avec sa plate-forme MQB.

Des technoLogies pour optimiser Le moteur

Le moteur thermique du futur intégrera aussi…

Le moteur thermique de la voiture à 2 litres aux 100 km fonctionnera à l’essence. Après des décennies d’efforts en R & D sur le diesel, les constructeurs et les équipementiers se concentrent à nouveau sur l’optimisation des moteurs à essence. Mais tout n’est pas à refaire : nombre de technologies développées pour le diesel, comme l’injection stratifiée ou la recirculation des gaz d’échappement (EGR), peuvent être adaptées aux spécificités du carburant essence. autre axe de travail : l’élimination des vibrations. Les nouveaux moteurs trois cylindres doivent être équilibrés avec précision, via notamment des arbres d’équilibrage dans le bas moteur ou des volants d’inertie pendulaires dans les boîtes de vitesses. L’objectif est de permettre le roulage à très bas régime, un bon moyen de limiter la consommation. Les équipementiers explorent aussi la piste de la "roue libre". Prochaine évolution du start & stop, il s’agit de couper le moteur à la décélération et dans les descentes. Enfin, plusieurs projets portent sur la récupération de l’énergie thermique du moteur, notamment pour réchauffer l’habitacle.

Turbos à tous les étages :

  • La technologie Le turbocompresseur permet d’augmenter la puissance d’un moteur, et donc de compenser la diminution de la cylindrée. mais avec des moteurs toujours plus petits un seul turbo ne suffit plus. Certains équipementiers travaillent à leur multiplication (un petit pour les bas régimes, un gros pour les hauts régimes), d’autres mettent au point des turbos à dimensions variables.
  • Les industriels BorgWarner, Continental, Bosch mahle…
  • Le gain attendu La puissance disponible à bas régime permet d’abaisser le régime moteur moyen.

Accessoires tout électrique :

  • La technologie Tous les accessoires entraînés par la courroie influent sur le rendement du moteur. Pompe à eau, pompe à huile et turbo gagnent à être entraînés électriquement, d’autant qu’ils peuvent être activés uniquement lorsque c’est nécessaire. C’est le cas du turbo électrique de Valeo, qui peut se déclencher à bas régime. même l’arbre à cames pourrait être remplacé par des actionneurs électroniques.
  • Les industriels Aisin, Valeo, Delphi, PSA, Renault, SKF…
  • Le gain attendu Avec des accessoires tout électrique, le rendement du moteur est augmenté de 15% à 20%.

Des modules plus légers :

  • La technologie La chasse aux kilos superflus se déroule aussi dans les moteurs. outre la généralisation des blocs en aluminium, les motoristes mettent au point des modules regroupant plusieurs fonctions. opel propose ainsi un module intégrant pompe à eau et pompe à huile. mann+hummel, lui, a mis au point le premier mélangeur de gaz d’échappement en plastique.
  • Les industriels Valeo, Continental, mann+hummel, schaeffler…
  • Le gain attendu Une réduction de la pollution, de l’encombrement et des vibrations.

Réduire les frottements :

  • La technologie De nouveaux traitements de surface permettent de réduire la friction entre les cylindres et les pistons, tout en augmentant leurs caractéristiques thermiques et en prolongeant leur durée de vie. on peut citer de nombreux dérivés de la technologie dlC (diamond-like carbon), comme le sprayfit de federal mogul, le ceramic coating cylinder de sYm ou le PVd (physical vapor deposition) des derniers moteurs opel.
  • Les industriels Federal mogul, Opel, PSA, Renault…
  • Le gain attendu Le rendement du moteur peut être amélioré de 30% par l’élimination des frottements.

La recirculation des gaz

  • La technologie Popularisée par renault, la technologie egr à basse pression (les gaz d’échappement sont envoyés dans la boîte à air et non dans le conduit d’admission) pourrait être appliquée aux moteurs essence. PsA prépare son système d-egr dans lequel l’un des cylindres est dédié à la recirculation.
  • Les industriels Continental, mann+hummel, mgi Coutier, PsA, renault, sogefi…
  • Le gain attendu Avec sa technologie d-egr, PsA annonce une baisse de la consommation de 10%.

Une combustion optimisée

  • La technologie l’injection directe d’essence permet un gain de couple et une baisse de la consommation. les motoristes travaillent à l’optimiser, notamment avec l’injection
    stratifiée (l’injection se fait uniquement autour de la bougie). Autre piste : augmenter la pression d’injection (de quelque 150 bar, elle pourrait monter jusqu’à 250).
  • Les industriels Bosch, Continental, delphi, PsA, renault, Valeo…
  • Le gain attendu La consommation chuterait de 8 % à 15 % grâce à l’injection sous haute pression.

 

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1 commentaire

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26/09/2013 - 12h19 -

Bonjour, Il y a une petite erreur la 208 FE est a 1.9l/100km en consommation officielle devant l'UTAC, soit moins de 2 litres. Les politiques ne savent même pas ce que font les constructeurs, il a été présenté au Salon de Francfort. Cordialement, GB
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