Downsizing ou réduction de taille: une grande idée! Car l'association d’une cylindrée réduite, d'une suralimentation et d’une injection directe s'annonce comme une voie royale pour améliorer le rendement.

De toutes les voies visant à réduire la consommation des moteurs, il en est une qui touche directement à l' opti­misation du rendement; le downsizing. L'idée part d'un simple constat. Nous demandons, le plus souvent, de faibles charges au moteur. Un moteur de 8 kW (soit environ 11 ch) suffit en effet pour maintenir une voiture à une vitesse constante de 70 km/h! Le moindre des moteurs fournit aujourd'hui une puissance maximum de plusieurs dizaines de kW. Si l'intérêt est certain pour les performances comme pour l'agrément de conduite, nos moteurs sont sous-exploités la plupart du temps. Or, c'est justement dans ces zones de fonctionnement à faible charge que le rendement moteur est le moins bon.

Le downsizing vise donc à faire fonc­tionner le moteur dans ses zones de rendement maximum, c'est-à-dire à forte charge. La technique consiste à réduire la cylindrée totale tout en aug­mentant la puissance (en kW par litre) et le couple (en Nm/l) spécifiques afin de conserver les performances.

OBJECTIF: RÉDUIRE LA CONSOMMATION

Cette méthode est surtout avanta­geuse pour les moteurs à essence, car, d'une part, ceux-ci doivent améliorer leur rendement par rapport aux die­sels, et parce que, d'autre part, l'ajout d'un système de suralimentation (déjà présent sur les diesels) permet d'aug­menter facilement les puissances spé­cifiques. L'optique est différente de celle des moteurs essence suralimentés d'il y a une dizaine d'années, où seule la puis­sance maximum était privilégiée. C'est maintenant avec un objectif de consom­mation que l'on raisonne.

Le downsizing est déjà une réalité pour les moyennes cylindrées. On trouve ainsi sur le marché des moteurs 4 cylindres de 1,S à 2,0 1 de cylindrée, suralimentés, qui offrent les mêmes performances qu'un moteur 6 cylindres de 2,5 1 atmosphérique (c à d sans turbo), tout en réduisant de 10 à 15 % la consommation. On reconnaîtra là, entre autres, les moteurs 1,ST d'Audi, 2,OT de Volvo et 200 Kompressor de Mercedes.

Ce sont ensuite les moteurs de plus petite cylindrée qui bénéficieront de ce redimensionnement axé sur le ren­dement. Dans quelques années, un petit moteur 1,0 1 essence suralimenté rem­placera les actuels 2,0 1 atmosphériques, et fournira les mêmes performances tout en réduisant la consommation!

Le vrai défi pour le downsizing des moteurs essence de petite cylindrée sera de trouver des moyens de contrer le phénomène de cliquetis et de dispo­ser d'un couple suffisant à très bas ré­gime, inférieur à 1500 tours par minute.

L'ajout d'une suralimentation sur un moteur essence a en effet tendance à fa­voriser le cliquetis qui peut détruire le moteur. Le cliquetis est l'auto-inflam­mation en masse du carburant, due à la pression trop élevée qui règne dans la chambre de combustion. L'utilisation d'une forte suralimentation à faible ré­gime place le mélange dans des condi­tions où, justement, il risque de s'auto­inflammer et peut générer du cliquetis.

D'autre part, les deux systèmes de suralimentation actuellement utilisés sur la plupart des moteurs essence spor­tifs doivent évoluer pour permettre de gagner du couple à très bas régime.

Le premier de ces systèmes est le turbocompresseur. Cette turbine utili­sant les gaz d'échappement entraîne un compresseur, ce qui augmente la pres­sion d'admission, et donc le remplis­sage en air du moteur. Elle a l' avantage d'utiliser directement l'énergie des gaz d'échappement mais nécessite un certain temps de réponse et son effica­cité est proportionnelle au régime de rotation du moteur.

Quant au second, le compresseur vo­lumétrique, c'est un système de surali­mentation qui est directement relié au moteur. Il a l'avantage d'avoir un faible temps de réponse, mais il consomme de l'énergie et son champ d'action est aussi limité suivant le régime.

Car, dans un moteur atmosphérique, il existe toujours une zone dans le cy­lindre qui n'est pas vidangée (environ 10 %), appelée volume mort où restent des gaz d'échappement. Ceci diminue la cylindrée « effective» du moteur et accroît le risque de cliquetis. Grâce au couplage de la suralimentation et de l'injection directe, on va pouvoir éva­cuer ces gaz d'échappement et libérer le volume mort. Les soupapes d'admis­sion et d'échappement resteront ainsi un court instant légèrement ouvertes et le système de suralimentation - grâce au downsizing - soufflera uniquement de l'air frais qui emportera les gaz brû­lés du volume mort, solution que l'in­jection directe rend possible. Une telle association de technologies laisse espérer des gains en consomma­tion supérieurs à 20 %.