Le downsizing du moteur, la réduction du nombre de cylindres et l'utilisation d'un turbocompresseur pour obtenir plus de puissance. La tendance à la réduction des effectifs a fait naître une pression législative sur les constructeurs automobiles pour qu'ils réduisent les émissions et la consommation de carburant.
Downsizing est le mot anglais pour désigner la réduction. C'est une tendance suivie aujourd'hui par presque tous les constructeurs automobiles. Il s'agit d'une tendance à remplacer les gros moteurs atmosphériques par des moteurs turbocompressés plus petits dans le but de maintenir, voire d'augmenter, la puissance. Le downsizing est pratiquement résolu par la réduction du volume du moteur ou la réduction du nombre de cylindres, mais le plus souvent par une combinaison des deux.
Cette tendance a imprégné la gamme de presque toutes les marques et est souvent associée à d'autres technologies pour réduire la consommation et améliorer les émissions. En effet, à partir de 2020, toutes les nouvelles voitures produites pourront émettre un maximum de 95 g de CO2 par kilomètre parcouru. Et pour chaque gramme au-dessus de la limite d'émission, une amende de 95 euros est prévue pour chaque voiture immatriculée. L'Union européenne compte injustement les voitures électriques comme zéro dans le tableau des émissions. Les constructeurs automobiles introduisent donc des voitures électriques et des hybrides rechargeables dans leurs programmes de production, des plus bon marché (Dacia Spring) à des modèles beaucoup plus luxueux, comme la Skoda Enyaq.
Sur la photo, vous pouvez voir le moteur Fiat 0.9 Twinair biturbo.
Le GNC et le GPL comme alternative
Le problème est qu'avec le rendement actuel des moteurs à combustion interne, la législation ne permettrait de brûler que 3,6 litres de diesel ou 4 litres d'essence pour cent kilomètres parcourus. Aucun modèle abordable ne peut atteindre cette consommation à long terme. Les constructeurs automobiles n'auraient plus qu'à proposer des voitures fonctionnant avec des carburants gazeux de substitution tels que le GNC ou le GPL, dont les émissions sont toujours plus propres que celles des moteurs à combustion interne, qui n'ont pas la préférence de la plupart des clients. Les voitures brûlant le gaz de l'usine ne sont populaires qu'en Italie. Les voitures à essence sont très populaires en Italie. Le GNC, ou gaz naturel, est appelé ici méthane et le GPL, ou mélange propane-butane, GPL. Fiat Italie soutient ces carburants, tandis que VW a déjà annoncé qu'elle ne développerait pas de voitures à GNC.
La Dacia Spring est une voiture bon marché et 100% électrique
La route de deux litres à un litre
Ainsi, si un constructeur ne veut pas payer de lourdes amendes pour avoir enfreint les règles en matière d'émissions, il doit proposer soit des voitures entièrement électriques (qui ne sont toujours pas l'alternative préférée du grand public en raison de leur prix nettement plus élevé), soit des moteurs à combustion interne qui ont été conçus pour paraître aussi propres que possible sur la feuille de calcul. Les voitures de petite et moyenne taille sont de plus en plus souvent équipées de trois cylindres turbo de petite cylindrée. Le fait que la célèbre et populaire Skoda Octavia de troisième génération soit également disponible avec un petit moteur 1.0 TSI a été accueilli avec réticence par de nombreux automobilistes. Les gros moteurs 2.0 et 1.9 ont également disparu depuis longtemps de la gamme de la Fabia.
Réduire les effectifs ne signifie pas forcément faire des compromis sur les performances et l'expérience de conduite. La voiture peut être hybridée, ou couplée à un moteur électrique et à une batterie qui récupère l'énergie lors du freinage, et l'envoie à son tour à un moteur électrique auxiliaire lorsque la voiture accélère. Des modèles beaucoup plus chers sont proposés avec des moteurs à quatre cylindres au lieu des moteurs à huit et six cylindres, ce qui est le cas de la Classe C de Mercedes-Benz qui, dans la génération W206, sera proposée avec des moteurs hybrides à quatre cylindres au lieu des moteurs à huit cylindres d'origine.
La Mercedes-Benz Classe C de 2021 propose un moteur quatre cylindres complété par un système hybride.
Autres exemples de réduction des effectifs
● Les moteurs atmosphériques 1.6 FSI et 2.0 FSI ont été remplacés par des moteurs 1.4 TSI turbocompressés.
● Ford a introduit des moteurs turbocompressés Ecoboost à trois cylindres de 1,0 litre à la place des moteurs atmosphériques de 1,6.
● BMW utilise désormais des quatre cylindres de 2,0 litres au lieu de six cylindres de 3,0 litres.
● Mercedes utilise désormais des quatre cylindres de 1,8 litre au lieu de six cylindres, notamment sur les petits modèles.
● Volvo propose quatre cylindres au lieu de cinq.
● Les trois cylindres dominent dans les petits modèles de Volkswagen.
● Fiat propose même un bicylindre 0,9 TwinAir de 77 kW (105 ch) pour son modèle emblématique 500.
Efficacité, écologie, confort et fiabilité?
Le moteur à combustion interne génère de la chaleur lorsqu'il fonctionne. En réduisant le poids et/ou les pièces mobiles, nous obtenons moins de masse inerte et de perte de chaleur. Un gros moteur a de plus grandes surfaces de friction et a besoin de plus de carburant pour s'alimenter, un plus petit moteur a de plus petites surfaces de friction et donc des résistances de frottement et une inertie plus faible. En outre, un petit moteur ne pèse pas autant qu'un gros, ce qui facilite le montage du châssis. Les constructeurs automobiles ont donc suivi la voie logique : ils ont commencé à réduire la taille des moteurs, en enlevant des cylindres et en les équipant de turbocompresseurs, qui peuvent facilement doubler la puissance pour une même taille de moteur.
La Mercedes A Klasse (sur le photo) et la B Klasse utilisent maintenant le moteur à 3 cylindres 1.33 TCe co-dévelopé avec Renault.
L'agrément de conduite d'un moteur réduit ne doit pas nécessairement être universellement plus mauvais. Malheureusement, le terme "donwsized" fait le plus souvent référence à une unité à trois cylindres. Les trois cylindres ont 16 % de surface de frottement en moins par rapport aux quatre cylindres de même cylindrée. L'énergie est également économisée au niveau du calage car un trois cylindres utilise moins de soupapes qu'un quatre cylindres.
La solution à trois cylindres ?
Cependant, les trois cylindres ne sont pas populaires car ils produisent beaucoup de vibrations et beaucoup de gens n'aiment pas le son. Les trois cylindres ont des problèmes de balancement d'un bout à l'autre de l'arbre, ce qui est dû à la disposition de l'allumage, qui est généralement 1-3-2 en séquence. Sur un moteur trois cylindres, l'angle de rotation du vilebrequin entre les allumages est de 240° (sur un moteur quatre cylindres, l'angle de rotation du vilebrequin entre les allumages est de 180°). Il en résulte des vibrations considérables, qui sont particulièrement perceptibles au ralenti et à bas régime.
La plupart des vibrations sont causées par le mouvement du piston et de la bielle. Les forces et les moments à l'intérieur du moteur ne sont pas équilibrés, ce qui crée un bruit et des vibrations désagréables tant pour l'équipage que pour les composants de la voiture. Plus un moteur a de cylindres, plus la puissance est délivrée en douceur. C'est pourquoi les voitures de luxe à moteur à combustion interne ont six cylindres ou plus. C'est pourquoi les inconvénients du downsizing sont les plus prononcés dans les voitures les moins chères (elles doivent être bon marché, et il importe peu qu'elles lésinent car des clients moins exigeants les achètent).
Sur la photo de gauche vous pouvez voir Le moteur 1.0 TSI de la groupe VW.
Pour éviter qu'un moteur ne vibre, vous devez réfléchir soigneusement à son équilibre. Par exemple, un volant à double masse ou une masse d'équilibrage est ajoutée au vilebrequin pour rendre le transfert de puissance plus régulier. Cependant, l'ajout de masse au moteur va à l'encontre de la logique de base du downsizing, c'est-à-dire de l'économie de carburant. L'ajout de masse au moteur donne un moteur plus terne, car la masse accrue des pièces mobiles augmente le temps de réaction aux changements de charge du moteur. Sur les moteurs à trois cylindres, un volant d'inertie à deux masses est également utilisé pour aider à amortir les vibrations.
Les économies de poids et de carburant sont souvent discutables compte tenu des caractéristiques de performance utilisées, puisque le quatre cylindres 1.2 TSI du groupe VW n'est que 5 kg plus lourd que le trois cylindres 1.0 TSI. Toutefois, leurs caractéristiques sont comparables, la question est de savoir si les fabricants ne considèrent pas la réduction des effectifs comme une occasion d'accroître leurs bénéfices. En ce qui concerne la durabilité, nous recommandons l'ancien modèle à quatre cylindres.
Moteurs Renault peu fiables
Renault a développé le moteur 1.33 TCe avec Mercedes, bien conscient des défauts de ses précédents moteurs super downsizés. Sur le papier, Renault a économisé 8% de carburant en amputant un quart du moteur. Le quatre cylindres 1.2 TCe a dû céder la place au trois cylindres 0.9 TCe super downsizé. D'après mon expérience, ce petit moteur a besoin d'être réglé très précisément, sinon il est très paresseux. En pratique, un régime plus élevé signifie une consommation encore plus élevée, ce qui annule complètement l'intérêt du downsizing. Le moteur à essence à trois cylindres et à neuf cylindres à injection indirecte consommait également 8 litres d'essence aux 100 km dans la petite Renault Clio. Cette unité était caustique mais fiable. Dans la norme d'émission ultérieure, Euro 6b/c, il a également réussi à atteindre 6 litres dans la circulation.Le moteur carrément raté est le 1.2 TCe, désigné en interne H5F, proposé en trois variantes de puissance désignées par des chevaux (TCe 100, 120 et 130).
Le moteur problématique 1.2 TCe était disponible dans la fameuse Clio. Malhereusement, ce moteur n'aime pas les courts trajets dans la ville car son réchauffement prend beaucoup de temps. Rouler avec un moteur froid est dangereux. Le carburant entre dans l'huile...
Cette unité fabriqué entièrement en aluminium est dotée d'une injection directe et d'un calage variable des soupapes. À chaud, il prend beaucoup d'huile ; à froid, il dilue l'huile avec de l'essence. Les unités tombaient le plus souvent en panne dans les voitures qui étaient conduites sur de courtes distances. Cela s'explique par la faible production de chaleur résiduelle, en particulier dans le cadre de la norme d'émission Euro 6. Cette unité nécessite de l'essence à indice d'octane élevé et le niveau d'huile doit être surveillé et changé fréquemment. Sous la désignation 1.2 TCe, il y a deux unités. La version plus ancienne et fiable, codée D7F, porte le nom d'Energy, sans injection directe et n'a pas connu de problèmes, sauf si l'entretien a été négligé.
Les moteurs 1.2 TCe de Renault souffrent de plusieurs problèmes. La surconsommation d'huile est le résultat d'une mauvaise conception du moteur par le fabriquant.
Ford et ses moteurs Ecoboost
Mais il existe des unités réduites qui sont louées par les journalistes et le public. Ford affirme avec ses moteurs Ecoboost 1.0 que le bloc-cylindres du moteur peut tenir sur une feuille de papier A4. Les petits moteurs sont également largement utilisés dans les véhicules hybrides car leur conception peu encombrante permet de loger la batterie et le moteur électrique ou l'alternateur auxiliaire dans l'espace du véhicule. La Ford Focus Estate 1.0 EcoBoost mHEV mildhybrid est équipée d'un alternateur réversible qui, avec 12 kW et jusqu'à 50 Nm, peut couvrir entièrement l'espace mort à bas régime du turbocompresseur. Le moteur trois litres à trois cylindres a une puissance énorme de 114 kW (155 ch), 235 Nm pour sa cylindrée. Grâce à l'alternateur auxiliaire, le constructeur a pu se permettre d'utiliser un gros turbocompresseur efficace dans les hauts régimes. Pendant le freinage, le moteur-générateur produit de l'électricité qui est stockée dans la batterie.
D'abord le downsizing et maintenant le upsizing?
L'affaire du dieselgate de Volkswagen a fait évoluer les mentalités des patrons d'entreprises automobiles. Il semble que la tendance à réduire la taille des moteurs ne soit plus aussi forte qu'avant. Tous les constructeurs automobiles qui ont réduit la taille des moteurs par le passé ne poursuivent pas cette tendance. Un nouveau terme, l'upsizing, est apparu. L'impulsion pour ce changement a été, comme d'habitude, les nouvelles normes d'émission.
VW, qui a été à l'origine de la vague de downsizing des moteurs, fait à nouveau grossir ses unités. Au lieu du 1.4 TSI, elle propose désormais le 1.5 TSI. Herbert Diess, le président de VW, a déclaré que son groupe n'avait plus l'intention de produire des moteurs à essence plus petits que le 1.0. Toutefois, les moteurs de deux litres restent proposés.
Sur la photo 1.5 TSI (Groupe VW)
Dans le cadre de la montée en gamme, Renault remplace le 1.2 TCE par un nouveau 1.33 TCE, qu'il a développé avec Mercedes Benz. Mercedes, quant à elle, réduit ses effectifs, puisque le 1.33 TCE fera son entrée dans des modèles où elle travaillait auparavant avec des moteurs turbocompressés des cylindrées 1.6 et 2.0. Ce nouveau moteur trois cylindres est disponible en plusieurs versions de puissance allant de 80 kW à 120 kW et équipe différentes voitures de l'alliance Renault-Nissan-Mitsubishi, on le retrouve par exemple dans les Renault Clio, Renault Captur, Nissan Qashqai, Mercedes-Benz Classe A. Comme Dacia est sous l'aile de Renault depuis des années, ce moteur peut également être trouvé dans le Dacia Duster.
Unité 1.33 TCE (Renault, Nissan, Mercedes-Benz)
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20.04.2022 
13 min 
Thibault 
