Automobile : comment réduire la consommation ?

Publié le 13.11.2014

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Lycée

Filières professionnelles, domaine de l’énergie

Le double objectif de réduire les émissions de CO₂ et de moins dépendre des carburants issus du pétrole implique de réduire la consommation des véhicules. Pour y parvenir, plusieurs leviers sont à la disposition des constructeurs eux-mêmes, sans compter l’impact des politiques publiques et des comportements des usagers.

95 g
de CO2 par kilomètre : le taux d’émission maximum préconisé par l’UE en 2020.

L’Union Européenne (UE) est à la pointe des réglementations destinées à réduire les impacts de la circulation automobile. En matière d’émissions de CO₂, les véhicules neufs ne sont pas soumis à des normes impératives, comme c’est le cas pour les émissions polluantes. Mais l’UE fixe des objectifs sur lesquels les constructeurs sont appelés à s’engager, sous peine d’être soumis à une taxation.

Résultat : la moyenne européenne des émissions de CO₂ pour les voitures neuves a baissé de 50 g/km au cours des 15 dernières années. L’objectif du taux moyen d’émissions avait d’abord été fixé à un maximum de 130 g/km à l’horizon 2015 pour les véhicules particuliers neufs. L’UE a fixé pour ceux-ci un nouvel objectif de 95 g/km d’ici 2020 (147 g/km pour les véhicules utilitaires légers).

En 2016, neuf pays européens sont déjà passés en dessous des 120 g de CO₂ / km. À titre d’exemples, le taux d’émission des véhicules particuliers neufs vendus en France a été de 110 g/km en 2016 contre 114 en 2014 ; il est de 126 g/km en Allemagne, contre 132 en 2014¹.

Les taux fixés par l’UE sont des taux moyens que chaque constructeur doit respecter pour l’ensemble de ses gammes, les plus petits véhicules ou la production de véhicules électriques compensant les plus gros modèles. Or les émissions de CO₂ sont proportionnelles à la consommation de carburant et au type de carburant : 95 g/km correspondent à 4,1 litres pour 100 km pour les moteurs à essence, et 3,6 l/100 km pour les moteurs .

Une multiplicité de facteurs

Cela n’implique pas seulement un travail sur le moteur. Une voiture est un système dont la consommation dépend de plusieurs facteurs²:

Le poids - L’allègement est une voie incontournable pour la réduction des émissions de CO₂. Elle s’obtient par l’utilisation de plastiques renforcés et de résines nouvelles pour la décoration intérieure et de matériaux composites pour les sièges, le tableau de bord ou les éléments de carrosserie n’ayant pas de fonction de sécurité. Des métaux à très hautes propriétés mécaniques pour le châssis, complétés par des vitrages ultraminces, permettent aussi de réduire le poids. Les constructeurs visent une réduction de 400 kg par véhicule pour avoir une offre de milieu de gamme inférieure à 1 tonne.
L’aérodynamisme – Améliorer de 25 % le taux de pénétration dans l’air peut se traduire par un gain de plus de 1 litre/100 km. La forme générale du véhicule est essentielle mais aussi de multiples détails : supprimer les rétroviseurs extérieurs pour les remplacer par des caméras, modifier l’échappement pour atténuer les turbulences d’air à l’arrière, etc.
Les roues - Des roues plus étroites et plus hautes réduisent les turbulences sur les côtés et les frictions sur la route. Le contact pneu-chaussée fait l’objet de nombreuses recherches par les fabricants de pneumatiques.
Les frictions dans le moteur et tous les organes mécaniques - Des lubrifiants ultra-fluides et très résistants, comme ceux utilisés dans la Formule 1, facilitent les démarrages à froid et permettent de recouvrir en permanence les pistons d’un film continu qui tient à toutes les températures. Des huiles de boîte de vitesses et des graisses de transmission et de roulement de roues de nouvelle génération utilisent les nanotechnologies.

Améliorer de 25 % le taux de pénétration dans l’air permet de gagner 1 litre/100km.

Le travail sur le moteur et les carburants

Conduites en continu depuis des décennies, les recherches sur les moteurs visent essentiellement à améliorer le rendement, c’est-à-dire le rapport entre la mécanique restituée et la puissance thermique fournie par le carburant, mais aussi à réduire leur taille.

Deux innovations ont été essentielles, l’injection directe et le downsizing :

l’injection directe (ID), qui consiste à diffuser le carburant directement dans la chambre de combustion, sous haute pression, permet de rapprocher le rendement des moteurs à essence de celui obtenu avec le diesel. Elle permet des réductions de consommation de 10 à 15 % mais sa mise en place reste plus coûteuse et nécessite une gestion électronique plus poussée.
le downsizing revient à baisser la cylindrée des moteurs tout en leur conservant le même niveau de puissance, grâce à la suralimentation réalisée par un ou plusieurs turbocompresseurs et des systèmes à injection directe. Il en résulte une réduction de poids du moteur et d’encombrement qui a globalement permis des gains de consommation de l’ordre de 20 à 25 %.

L’utilisation de nouvelles motorisations, notamment l’hybridation thermique/électrique et de carburants plus performants sont les deux autres voies qui permettent d’aller vers la réduction de la consommation et donc des émissions de CO₂.