Pourquoi les petits moteurs essence peuvent consommer beaucoup ?

CONSOMMATION

DéBATS ET RéFLEXIONS DIVERSES

DOWNSIZING

ENERGIE ET POLLUTION

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Les petits moteurs essence dernière génération censés faire des miracles au niveau des consommations ont parfois tendance à décevoir dans les faits, particulièrement dans certaines circonstances.
Car si en conduite très tranquille à vitesse stabilisée ils restent relativement sobres, les conditions normales d'utilisation font parfois exploser leur appétit ... Certains petits moteur downsizés induisent en effet parfois une consommation supérieure à d'autres plus gros et même sans suralimentation ! Nous allons donc explorer cette problématique et vous donner les multiples raisons qui mènent à cela.

Pour débuter, on rappellera qu'un moteur n'est qu'une machine à valoriser la puissance contenue dans le carburant. Et donc si je veux 100 ch, que ce soit avec un moteur 5.0 litres ou 1.0 litres, il me faudra bien extraire du carburant 100 ch ... Un moteur ne peut pas générer une énergie supplémentaire avec de la magie, toute la puissance ne provient que du carburant mélangé au comburant.

Cylindrée n'est pas forcément liée à la consommation

Ce n'est pas parce qu'un moteur est petit qu'il va forcément moins consommer qu'un gros moteur. En revanche il est tout à fait vrai que si on compare deux moteurs de conception identique mais de tailles différentes, le petit moteur consommera moins ... Exemple : je prend un V8 Ferrari, un à échelle 1:1 et l'autre à l'échelle d'une maquette. Le petit consommera évidemment moins mais on aura aussi de toute évidence deux moteurs ayant des puissances totalement différentes ...
Vous vous dites donc à ce stade que je risque d'avoir du mal à démontrer que les petits moteurs peuvent consommer autant voire plus. Mais vous allez voir qu'on compare ici des moteurs dont la technique est très différente : les atmosphériques (sans suralimentation de comburant) plus anciens de 2.0 litres de cylindrée (en moyenne) à des moteurs modernes suralimentés de 0.9 à 1.4 litres.
Là on ne compare plus deux moteurs identiques qui ont une taille différente mais deux moteurs de tailles différentes dont la technologie diffère et qui ont une puissance équivalente.

Gros Atmo VS petit suralimenté

A bas régime et en conduite très calme (typique des cylcles NEDC et WLTP ...) les petits moteurs turbos modernes vont être avantageux (car on ne demande que très peu de puissance à ce rythme ! Donc pas le potentiel total de la capacité du moteur). C'est en effet ici qu'on va profiter de la plus petite cylindrée, il y a en effet moins de volume à remplir en mélange air/carburant. De plus, le turbo (qui ne tourne alors pas très fort en conduite tranquille) amène une petite énergie bonus grâce à la dilatation de l'air quand il est chaud : l'air froid qui entre dans le moteur a un volume plus réduit que quand il ressort à l'échappement (gaz chaud = dilaté). Et comme ce sont les gaz sortants qui animent le turbo on a donc un petit surplus d'énergie (dilatation de l'air) reçu dans la turbine qui va pouvoir alors compresser l'air à l'admission plus vigoureusement, et donc suralimenter en air le moteur à moindre frais (voir le fonctionnement du turbo pour les moins familiers de la chose). Mais ne nous attardons pas trop sur ça, ça reste un détail et ce n'est pas la chose principale à retenir.
Il faut surtout retenir qu'un petit moteur suralimenté sera économe dans ces conditions précises : lorsqu'on n'utilise pas la puissance totale qu'il peut offrir ...

Voici un turbo (moteur 1.3 TCE)

Maintenant, si on commence à justement vouloir exploiter les chevaux promis par le constructeur il va falloir monter plus haut en régime (chose qui n'existe pas sur les bancs d'essai et de mesure des consommations officielles ...), et là tout est bouleversé ...
On peut même dire que la cylindrée ne compte quasiment plus ! La seule chose à savoir est : combien le moteur est capable d'engloutir en air et carburant sur un laps de temps ? En gros combien de puissance il peut offrir.
Et là les petits moteurs suralimentés peuvent respirer et boire bien plus qu'une moteur plus gros atmosphérique. En effet, dans les tours le moteur va être gavé en air puisque le turbo va tourner à plein régime. Hélas, qui dit plus d'air dit plus de carburant puisqu'il faut respecter le rapport stœchiométrique sur les essences (beaucoup croient que le turbo apporte juste plus d'air, sans nécessité d'apporter plus de carburant ... Hélas l'air ne brûle pas et nous aide à rien !).

Dans le cas d'un régime plus important

Pour résumer l'idée générale, ce n'est pas la cylindrée qu'il faut voir mais plutôt la capacité du moteur à se goinfrer d'air et de carburant sur un même laps de temps (un petit moteur peut en ingurgiter plus qu'un gros atmo à partir du moment où on peut lui envoyer de l'air compressé. Donc on peut avoir un gros moteur qui aura maximum 1 volume en air admissible tandis qu'un petit pourra en avoir 1.5 si on le comprime. C'est pareil avec des coussins que je range dans une boîte : si le les comprime en appuyant dessus je pourrai en mettre plus. Un atmo n'a pas les mains pour les comprimer, alors il en met moins et consomme donc moins dans ces conditions). On peut d'ailleurs faire le rapprochement avec les F1, elles ont de tout petits moteurs qui consomment un maximum (bon après elles ont plus de cylindres je vous l'accorde, d'où le fait qu'on ait aujourd'hui de plus en plus de 3 cylindres sur nos voitures, car réduire leur nombre aide aussi à réduire la consommation).

Surconsommation pour refroidir le moteur ?

Les moteurs "downsizés" sont généralement des moteurs équipés d'un ou plusieurs turbocompresseurs. L'idée est d'obtenir les performances d'un moteur plus gros tout en profitant de la consommation et des émissions réduites d'un petit moteur lorsque celui-ci n'est pas sollicité. Toutefois, cette approche pose certains défis thermiques ...

L'une des préoccupations majeures avec les moteurs downsizés, notamment ceux qui sont turbochargés, est la gestion de la chaleur. Ces moteurs peuvent générer beaucoup de chaleur en raison de la pression accrue à l'intérieur des cylindres, et cela peut parfois entraîner des problèmes de détonation ou de cliquetis.

Pour combattre ces problèmes, une stratégie couramment utilisée est d'enrichir le mélange air/carburant, ce qui signifie ajouter plus de carburant que ce qui serait normalement nécessaire pour une combustion stœchiométrique. Cet excès de carburant n'est pas entièrement brûlé et s'évapore dans la chambre de combustion, absorbant la chaleur au passage et refroidissant ainsi les composants internes du moteur. C'est en effet une forme de refroidissement par évaporation.

Toutefois, cette stratégie a des conséquences :

Surconsommation de carburant : enrichir le mélange air/carburant peut entraîner une surconsommation de carburant, car on injecte intentionnellement plus de carburant que nécessaire.
Émissions accrues : Le carburant non brûlé peut augmenter les émissions d'hydrocarbures imbrûlés, ce qui n'est pas idéal du point de vue environnemental.
Usure du catalyseur : L'excès de carburant peut également atteindre le catalyseur, où il est brûlé, augmentant la température du catalyseur. Ceci peut réduire sa durée de vie.

Bilan

Résultat, je vois énormément d'avis de gens très déçus par le petit moteur essence qu'elles viennent d'acquérir, avec souvent les 10 litres passés avec de petits 1.2 ...
Les pires conditions pour ce genre de moteur sont les suivantes : conduite dans les bouchons et conduite dynamique dans les tours. Pour les garder sobre, il faut donc rester en bas du compte tour le plus souvent possible (pas trop non plus histoire de ne pas être trop loin du régime où le moteur a le meilleur rendement) et avoir le pied léger (plus on appuie sur la pédale plus l'injection envoie du jus dans les chambres de combustion).
Hélas, quand on conduit on ne cherche pas forcément à faire constamment attention à cela, on va chercher la puissance quand on en a besoin. Et les habitués du diesels que sont les Français sont d'autant plus traumatisés par ce qu'induit comme consommation un petit moteur essence suralimenté exploité comme il se doit. Mais attention, précisons bien que ces moteurs peuvent être très sobres si ils sont utilisés "comme il le faut". Et donc c'est surtout le delta entre conduite tranquille et conduite dynamique qui est important, avec donc des écarts qui peuvent être très importants contrairement à un diesel qui sait rester sobre même quand on le cravache. Voir par exemple le témoignage des internautes sur un Captur 0.9 TCE (on est quasiment au maximum du donwsizing suralimenté ici).

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