Bonjour et bienvenue dans cette séquence relative à la motorisation à allumage commandé et électrification. 

Il s’agit d’une séquence que je porte au nom de mon collègue Martial DURGET, chef de projet au sein du groupe AVL LMM c'est-à-dire Le Moteur Moderne. 

Le plan de la présentation sera décliné en deux étapes : premièrement évolution de la réduction des émissions au cours du temps, et secondement comment mieux optimiser un véhicule et sa motorisation à allumage commandé. 

Alors, en guise d’introduction, on rappelle qu’un homme ou une femme qui court rejette de l’ordre de 30 g de km/CO2, c’est comme cela, c’est la vie. Egalement en introduction, on mentionne brièvement l’évolution du contrôle moteur dans le moteur à allumage commandé au cours des décennies écoulées et à venir. 

Historiquement, le circuit de formation de mélange était réalisé par un carburateur, les circuits d’allumage étaient réalisés par un circuit classique d’étincelles à des bougies via une bobine et une batterie. Alors évidemment, l’évolution du contrôle moteur se traduit par le fait qu’actuellement, les lois d’injection, d’introduction de carburant dans le moteur et les combustions utilisent de manière très importante les contrôles moteur via l’injection électronique. 

Secondement, bien entendu que les dispositifs à échappement du moteur font l’objet de post-traitement et il faut tout de même préciser une spécificité forte des moteurs à allumage commandé, c’est qu’usuellement, il s’agit de moteurs qui fonctionnent à un mélange stœchiométrique, c’est-à-dire à richesse un, et que par conséquent on est capable de convertir les émissions polluantes par un seul et même dispositif de post-traitement. 

La réduction des émissions au cours du temps est illustrée sur ce transparent, c’est-à-dire qu’en ordonnée, j’ai précisé quels étaient les seuils maximum d’émission mesurée en mg/km parcouru et ceci en fonction des décennies qui ont été marquées par l’évolution des normes européennes de dépollution. On constate sans surprise une décroissance très significative des émissions au cours du temps et sachant que désormais une attention particulière doit également être apportée au niveau des émissions de particules. L’évolution de la réduction des émissions au cours du temps peut être également vue sur ce transparent-ci. En ordonnées, il s’agit de l’évolution des émissions de CO2 mesurées en g/km parcouru sur un cycle normalisé et ceci en fonction des décennies écoulées. 

Que faut-il retenir de ces transparents ? Deux choses : premièrement, c’est qu’au plan mondial, on constate bien que la tendance est la même quels que soient les pays concernés. Certes, il y a ensuite un écart en termes de translation sur les émissions de CO2, mais la tendance est convergente. Point n° 2, c’est qu’au niveau de l’Europe, on constate que les Européens sont plutôt en avance de phase pour tenter de réduire les émissions à des niveaux de 93 g le km, voire en dessous, dans la mesure où le parc français est constitué massivement d’une nombreuse flottes de petits véhicules pour lesquels, à brève échéance, on a bon espoir de pouvoir atteindre le seuil de consommation de l’ordre de 2 l aux 100 km. 

Enfin, pour conclure cette première étape, je vous propose un dessin relatif à la projection comparée des différents types de motorisations. En abscisses, on a fait figurer les millions d’unités de produits en fonction des décennies, et il y a lieu de remarquer deux choses : c’est qu’au plan mondial, il est très clair que les moteurs à allumage commandé, qu’il s’agisse de moteurs à essence, de « gasoline direct à injection », c'est-à-dire injection directe d’essence ou de turbo compresseur, sont majoritaires par rapport au diesel. Ils l’étaient auparavant, et sur la tranche 2015-2025, les projections les plus récentes montrent que cette avance au profit du moteur à allumage commandé sera conservée. Cela signifie que, évidemment il faut citer l’exception française pour laquelle le taux de diesélisation par rapport à l’essence évidemment n’est pas le même que la tendance générale que je viens de rappeler.

On passe maintenant à l’étape n° 2 de cette séquence relative à l’optimisation d’un véhicule et de sa motorisation, c'est-à-dire que nous abordons là les clés stratégiques pour pouvoir mieux répondre encore aux objectifs simultanés d’efficacité énergétique maximale et de réduction minimale et des émissions de polluants et des émissions de CO2. Ceci passe par la notion d’approche holistique, et cette approche holistique, il s’agit d’une approche dans sa globalité qui n’est pas un optimum de chacun des sous-composants. 

Exemple pour illustrer mon propos. Un véhicule et sa motorisation sont constitués de différents composants, en l’occurrence un moteur à combustion interne, un dispositif de transmission de puissance qui peut être mécanique ou à transmission de puissance évolutive, un troisième sous-composant est relatif à la stratégie de contrôle d’une part du moteur à allumage commandé et d’autre part de la transmission, possiblement un autre sous-ensemble qui correspond à un moteur électrique, en l’occurrence ce dessin-ci, il s’agit d’un dispositif qui permet de récupérer de l’énergie électrique pour la refournir à d’autres moments, c’est-ce qu’on appelle donc le e-moteur, et puis évidemment un ensemble batterie qui, nécessairement, doit être à forte capacité de stockage et à faible poids. 

Donc sur ce transparent, l’approche holistique, elle consiste à dire quoi ? Vous constatez que nous avons une succession de cercles concentriques depuis une petite flexibilité jusqu’à une haute flexibilité. Cela signifie que plus la flexibilité est augmentée et plus le dispositif d’optimisation va dans le bon sens, mais par contre au risque d’une part d’un surcoût majeur, d’une complexité technologique et de risque de fiabilité et de maintenance. 

Nous allons donc tout de suite maintenant illustrer notre propos de démarche holistique par quatre exemples concrets. 

Premièrement, nous prenons le cas d’un moteur à combustion interne à allumage commandé équipé d’une transmission manuelle. Dans ce cas, en termes de flexibilité, nous mettons nos efforts très particuliers sur l’optimisation du moteur proprement dit d’une part, et de sa stratégie de contrôle d’autre part. En revanche, nous restons à un niveau faible concernant les composants batterie, moteur électrique et transmission. Cela, c’est le cas classique d’un moteur à allumage commandé à transmission mécanique de puissance sur lequel on a priorisé l’optimisation du moteur proprement dit. 

Second exemple, un exemple de dispositif moteur thermique, moteur électrique. Dans ce cas très précis, nous avons décidé, en termes de flexibilité, de rester assez modestes en ce qui concerne le point de fonctionnement idéalement unique du moteur à combustion interne. Nous sommes restés modestes au niveau de la transmission et du contrôle et la stratégie de contrôle, en revanche nous avons concentré nos efforts d’une part sur la machine électrique et d’autre part sur la batterie. Donc nous avons tenté d’optimiser les composants qui paraissaient les plus stratégiques selon le domaine d’application. 

Troisième domaine d’application, c’est un moteur classique à combustion interne mais équipé d’une transmission automatique de puissance. Donc dans ces conditions, évidemment, on a apporté nos efforts en termes de transmission et de stratégie de contrôle, en termes de transmission, au voisinage d’un point de fonctionnement optimisé du moteur. 

Et puis le quatrième exemple que je viens de vous donner, c’est également un hybride thermique-électrique. Pour ne rien vous cacher il s’agit du véhicule Prius, pour lequel nous avons maximisé la stratégie de contrôle, le moteur électrique et la batterie.

Enfin, en termes d’optimisation du véhicule et de sa motorisation, attardons-nous quelques instants sur les briques technologiques destinées à maximiser les performances du moteur sur une large plage de fonctionnements, qu’il s’agisse de plage de charges ou de plage de régime ou de rotation. 

Premièrement, la brique aérodynamique variable dont l’objectif est de tenter d’optimiser les effets acoustiques selon les régimes de rotation sur laquelle on se place, la brique distribution variable qui, là encore, vise à adapter l’épure de distribution, c’est-à-dire le remplissage en air et son refoulement selon le point de fonctionnement, avec désormais une brique intensive relative à la suralimentation des moteurs à allumage commandé, qui nécessite des dispositifs de recirculation des gaz d’échappement destinés à refroidir massivement la charge en combustible de manière à éviter les combustions détonantes dans les moteurs à allumage commandé et puis, en termes de briques, de dispositifs d’introduction du carburant, il peut s’agir d’injection directe homogène ou d’injection directe stratifiée, laquelle injection directe stratifiée peut générer des difficultés d’allumage, d’où la nécessité de revisiter également le système d’allumage par des technologies très avancées de système d’allumage. 

Avant de conclure ce faisceau de briques technologiques, je mentionne les possibles combustions non conventionnelles alternatives à une combustion classique en allumage commandé ou à une inflammation thermodynamique dans les moteurs à allumage par compression, et enfin la résurgence d’un rapport volumétrique variable de compression qui, certes, complexifie la technologie de la mécanique mais ce rapport, ce taux de compression volumétrique variable présente un intérêt majeur dans les préoccupations qui sont désormais les nôtres.

En guise de conclusion sur les moteurs à allumage commandé. Evidemment, l’évolution des normes nécessite une évolution des technologies actuelles qui présentent toujours un grand potentiel de développement dans le moteur à allumage commandé. Le second point-clé, c’est que les progrès sur les transmissions et les hybridations sont évidemment stratégiques pour parvenir à réduire encore significativement la réduction des consommations de carburant et l’amélioration des performances des véhicules, mais pour cela, il est indispensable de privilégier une approche holistique de manière à pouvoir tenir compte des surcoûts générés par ces nouvelles briques technologiques d’une part et de pouvoir tenir compte de la difficulté de l’optimisation de l’ensemble du dispositif. 

En conclusion de cette séquence, le moteur à allumage commandé demeure tout à fait apte à répondre aux exigences qui sont les nôtres et par conséquent permettre une optimisation continue du compromis rendement-performance-réduction des émissions des polluants. Je vous dis au revoir.