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RechercheLa technologie Skyactiv de Mazda préfigure la bataille des normes

La plupart des constructeurs pratiquent le «downsizing»: une réduction des cylindrées avec une compensation par le turbo. Mazda explore une autre piste.

par
Gil Egger
Francfort (Allemagne)

La différence entre la consommation officielle de n’importe quelle voiture et la réalité constatée à la pompe peut être considérable. Bien sûr, il convient de reconnaître que les progrès ont été significatifs et que, faute de mieux, du moins disposons-nous d’une méthode de mesure commune à tous les modèles. Le hic est que l’information n’est pas assez fidèle au nombre réel de litres utilisés. Des spécialistes européens se penchent sur le sujet.

L’inconnue de 2017

Une nouvelle manière de tester les voitures, plus proche de la vie réelle, va entrer en vigueur en 2017. Appelée WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures), elle pourrait mettre en difficulté certaines marques. Car l’architecture de leur ensemble moteur/boîte de vitesses est parfaitement adaptée au cycle européen actuel, plutôt étroit, qui détermine le niveau de consommation et d’émissions et, de là, l’étiquette énergie. Or, la réduction de la cylindrée et l’adjonction de turbo rendent assez sensible la variation due aux habitudes du conducteur. Que l’on ait un tempérament un peu dynamique, que l’on fasse monter les régimes et voilà que les valeurs grimpent. Des voitures censées consommer moins de 4 l/100 km se mettent à en exiger deux ou trois de plus! Ce constat vaut surtout pour les petites cylindrées, un peu moins pour les grosses. Que donneront les futures normes avec ces moteurs actuels? Feront-elles exploser les chiffres affichés? Ils se rapprocheront de la vérité, mais en posant de sérieux problèmes aux fabricants, voire aux politiciens, obligés de revoir complètement les systèmes de bonus/malus.

Les investissements passés pour parvenir aux résultats actuels risquent d’être des sacrifices peu utiles à l’avenir. Il faudra alors explorer d’autres solutions ou se résoudre à brider les conducteurs afin que leur manière de rouler ne pénalise pas trop la consommation. Dans ce contexte, la voie choisie par Mazda mérite qu’on s’y arrête. Elle s’appelle Skyactiv. En ce qui concerne la cylindrée, les techniciens de la marque d’Hiroshima parlent de «rightsizing» par opposition au «downsizing» tellement à la mode: la bonne taille contre celle qui a été réduite. Sans turbo.

Le défi technologique de la compression

Pour un litre d’essence consommé, seulement une vingtaine de pourcents sont utilisés pour faire avancer la voiture. Tout le reste, ce sont des pertes, notamment la chaleur, les frictions internes, les gaz d’échappement. La première génération Skyactiv, installée dans la plupart des Mazda d’aujourd’hui, fait passer le rendement du moteur thermique à 30%. La deuxième devrait atteindre 40%, la troisième… davantage sans qu’il soit possible d’en fixer le seuil actuellement. Dans un moteur atmosphérique courant, le volume de mélange air/essence aspiré est comprimé dix fois quand le piston remonte, avant que l’étincelle provoque l’explosion. La technologie Skyactiv a poussé ce rapport à quatorze fois. Même les supersportives comme la Ferrari 458 se contentent d’un taux de 12,5/1. Pour éviter les inconvénients liés à cette pression inédite dans un moteur à essence, en particulier le cliquetis, Mazda a mis au point un système d’injection spécifique et a dessiné une chambre de combustion adaptée. Pour réduire l’effet de la chaleur, le collecteur d’échappement réunit d’abord les quatre tuyaux en deux, puis en un, la manière traditionnelle étant de passer directement de quatre en un. Le choix des matériaux, la gestion électronique du temps et du degré d’ouverture des soupapes contribuent à maîtriser l’autoallumage, principal défi à relever avec une compression élevée. Cette première génération Skyactiv a permis un gain de poids du moteur de 10%. De plus, en le coupant à l’arrêt, en récupérant de l’énergie au freinage pour recharger la batterie, la baisse de la consommation par rapport à la génération précédente atteint 30%: un moteur 2 l passe de 7,7 l à 6 l/100 km, avec pourtant 165 ch au lieu de 155.

Un pas de plus dans peu de temps

La deuxième étape est de parvenir à une réduction de 30% supplémentaires de la consommation et des émissions. Pour cela, le taux de compression passera de 14 à 18/1. Du jamais vu sur un moteur à essence. Le secret s’appelle Homogeneous Charge Compression Ignition-HCCI. A charge basse, le mélange air/essence très pauvre fera comme dans un diesel: il provoquera l’explosion sans étincelle, simplement par la compression naturelle. A charge plus élevée, comme en forte accélération, une ou plusieurs bougies seront nécessaires. Cette technologie d’avenir maîtrise encore mieux les pertes dues au frottement et à la chaleur. Mazda ne donne pas de date exacte pour l’introduction sur le marché. D’après les données qui nous ont été présentées, il est évident que des prototypes tournent déjà et ils seront sûrement au point avant le seuil fatidique des nouvelles règles de 2017. L’estimation des valeurs d’émissions de CO2 pour ces moteurs Skyactiv2 est de 80 g/km.

La troisième étape

Skyactiv de troisième génération fera appel à un système de combustion de type adiabatique. Cela signifie qu’il sera exempt de transfert thermique en dehors de la chambre de combustion. Un défi considérable, car il impose de nouveaux matériaux, de nouvelles architectures internes du moteur. Mais, selon les calculs de Mazda, une économie de 30% supplémentaire par rapport à Skyactiv2 pourrait être atteinte, les émissions de CO2 pourraient s’abaisser à 60 g/km. Toujours sans turbo.

Le rendement interne ainsi amélioré ne rend pas nécessaire le développement de boîtes de vitesses aux démultiplications plus importantes ou plus lourdes. Un gros atout industriel, à mettre en regard des sommes considérables consacrées aux boîtes automatiques à huit, neuf ou, comme l’a annoncé Volkswagen, bientôt dix rapports.

L'hybride simplifié

Mazda a adjoint un moteur électrique d’appoint à sa nouvelle technologie Skyactiv. Il suffit qu’il assiste les démarrages, les accélérations et, pour cela, n’a besoin de recharger les batteries qu’au freinage. Le poids reste contenu, pas besoin d’un ensemble de batteries imposant. Une boîte automatique à variation continue électrique assure des consommations très raisonnables, 3,2 l/100 km, avec un moteur de 2 l de cylindrée. Gros avantage: le plaisir de conduire est intact, pas besoin de le brider, ni de prévoir une recharge sur le courant pour abaisser les seuils afin de correspondre aux nouvelles règles à venir. Le Japon est le seul à en bénéficier, sans que la décision de proposer cette Mazda3 sur d’autres marchés soit prise. Peut-être avec Skyactiv de deuxième génération?

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