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Préfigurée ici par le concept Kai, la future Mazda 3 devrait être propulsée par un moteur à essence très efficient.
© MAZDA

Mobilité

Le moteur à essence y croit encore 

Menacé par des normes environnementales de plus en plus strictes, le moteur à combustion interne garde un bon potentiel d’amélioration. Exemple avec la technologie SkyActiv-X de Mazda

Pour le diesel, la cause semble entendue. Objet d’un scandale sans précédent dans l’histoire automobile, incapable de satisfaire aux normes antipollution, il apparaît tel qu’il est: une impasse technologique. Même si quelques constructeurs assurent que leurs nouveaux moteurs sont désormais propres, la mécanique inventée par Rudolf Diesel à la fin du XIXe siècle est plombée par sa mauvaise réputation.

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Et le moteur à essence? Lui aussi voit les nuages noirs s’amonceler au-dessus de ses culasses. Un nombre croissant de pays veulent interdire les voitures à combustion interne, qu’elles fonctionnent au diesel ou à l’essence, d’ici à 2025 (en Norvège), 2030 (en Inde), 2035 (aux Pays-Bas) ou 2040 (en France, en Grande-Bretagne et sans doute en Chine).

Une récente étude du Boston Consulting Group notait que les moteurs traditionnels seront incapables de répondre aux normes après 2020. Plus précisément: les investissements nécessaires à la mise en conformité de ces propulseurs seront si élevés que l’industrie du moteur atteindra ses limites économiques. Leur espérance de vie serait encore de 20 à 30 ans. Notamment parce que les véhicules hybrides – mi-essence mi-électrique – auront toujours besoin d’un bloc fonctionnant avec des hydrocarbures.

Un moteur contemporain a un rendement compris entre 20 et 30%, le reste étant – pour l’essentiel – perdu sous forme de chaleur

Etape vers la propulsion tout électrique, voire un jour à hydrogène, la motorisation hybride donne un sursis à la combustion interne. Mais celle-ci a encore quelques étincelles d’inventivité pour abaisser la consommation et les émanations nocives. En ordre dispersé, chacune croyant mordicus à sa propre solution, les marques travaillent à l’amélioration de l’efficacité de leurs moteurs.

Injection à eau

Un trois, quatre ou six cylindres est une machine à faible rendement, celui-ci étant le rapport de la puissance mécanique restituée par rapport à la puissance thermique fournie par le carburant. Un moteur contemporain a un rendement compris entre 20 et 30%, le reste étant – pour l’essentiel – perdu sous forme de chaleur. Il convient donc de limiter les pertes thermiques pour améliorer ce fichu rendement.

Toyota vient de présenter un bloc essence que la marque japonaise présente comme le plus efficient du monde. Le 4 cylindres 2 litres, qui remplacera dès cette année le 1,8 litre des motorisations hybrides du constructeur japonais, affiche un rendement de 40%. Il abaissera les émissions de CO2 de près de 20%. Toyota est arrivé à ce résultat grâce à l’amélioration de la boîte de vitesses à variation continue et à un traitement du moteur qui réduit les frictions internes.

Son concurrent Nissan opte pour un groupe propulseur à compression variable. Lui aussi introduit en 2018, le 4 cylindres 2 litres turbo ajuste son taux de compression selon ses besoins en puissance. Comment? La liaison entre le piston, la bielle et le vilebrequin est modifiée en permanence par l’informatique de bord. Résultat: le quatre cylindres a les performances d’un moteur à essence turbo, mais le couple et la consommation d’un diesel.

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D’autres pistes sont suivies. BMW travaille avec Bosch sur le moteur à injection d’eau qui refroidit le mélange air-essence. Les biocarburants ou carburants de synthèse restent d’actualité. A l’inverse du moteur à air comprimé, dont le développement a été abandonné par Citroën.

L’une des solutions les plus prometteuses est l’allumage par compression dans un moteur à essence. Le principe reprend celui du moteur diesel, mais avec nettement moins d’émanations d’oxydes d’azote ou de microparticules. General Motors, VW et Mercedes cherchent depuis plusieurs années à mettre au point un tel bloc, sans résultat probant pour l’instant.

Comparable à l’électrique

Et voilà qu’un petit constructeur nippon leur brûle la politesse. En réussissant à augmenter le taux de compression de ses moteurs, Mazda a déjà beaucoup amélioré leur efficacité. Son 4 cylindres 2 litres de 165 chevaux possède le record de la plus basse consommation pour un moteur à essence de cette puissance. La technologie, appelée SkyActiv, a encore un gros potentiel. Au point que Mazda promet une réduction de CO2 de 50% d’ici à 2030, puis de 90% d’ici à 2050. Ce qui mettrait le moteur à essence au niveau de la propulsion électrique, dans une approche globale du «puits à la roue».

Cela dit, nous n’en sommes pas encore là. Mazda entre dans la mise au point finale de son moteur SkyActiv-X, qui présente un gain de consommation de 20 à 30% par rapport au SkyActiv. Le 4 cylindres 2 litres propose la sobriété et le couple d’un diesel, pollution en moins. La technologie s’appuie toujours sur un haut taux de compression. Elle utilise de surcroît un mélange pauvre en essence dont la combustion se déclenche à la fois par auto-allumage et par une bougie traditionnelle.

Ce sera dur, avec les futures normes environnementales, de réduire la consommation de plus de 20%

Jeff Guyton, président de Mazda Europe

Le procédé est complexe. Il tire parti des dernières techniques de modélisation par ordinateur, en particulier de visualisation de la combustion, qui doit être la plus homogène possible dans le cylindre. Il intéresse Toyota, dont Mazda s’est dernièrement rapproché pour la construction d’une usine commune aux Etats-Unis. Le nouveau moteur SkyActive-X devrait équiper l’an prochain la future Mazda 3. Le constructeur de Hiroshima se garde pour l’instant de donner les performances exactes du moteur, surtout pour la consommation et le CO2.

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«Notre approche est on ne peut plus rationnelle, note Jeff Guyton, président de Mazda Europe. Plus longtemps nous pourrons attendre la propulsion électrique, plus celle-ci sera bon marché et performante. L’important est d’avoir la bonne technologie au bon moment. La nôtre n’est pas spécialement onéreuse, car elle tire parti d’un moteur conventionnel à essence, sans turbo. Ce sera dur, avec les futures normes environnementales, de réduire la consommation de plus de 20%. Tout l’art résidera dans la maîtrise des pertes de chaleur du moteur thermique. Mais nous sommes sur la bonne voie.»

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