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RÉSUMÉ
Dans le cadre du contrôle des émissions de CO2 , la question de la consommation du véhicule automobile et de ses émissions polluante est cruciale. Dans ce domaine, la boîte de vitesses et plus globalement toute la chaîne cinématique jouent un rôle majeur sur la consommation du véhicule. En effet, les rapports de démultiplication de la boîte de vitesses déterminent la consommation et les émissions polluantes. Par ailleurs, la boîte de vitesses, au travers de son rendement propre, ajoute une charge au moteur, ce qui dégrade le bilan consommation directement lié aux conditions de roulage.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Elian BARON : Ingénieur-Docteur - Expert chaîne cinématique, Renault Automobiles
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Philippe PESCAROU : Ingénieur-Docteur - Expert-Leader chaîne cinématique, Renault Automobiles
INTRODUCTION
On a vu dans un premier article [BM 2 582] pourquoi une boîte de vitesses était indispensable et comment elle pouvait assurer la complémentarité du moteur pour assurer la propulsion du véhicule en s'adaptant aux conditions d'usage.
Un second article [BM 2 583] a mis en évidence que la boîte de vitesses participait directement aux performances du véhicule, que ce soit en vitesse de pointe, en accélération ou en capacité de franchissement…
Mais en ces années où se pose le problème planétaire des émissions de CO2 , la question de la consommation du véhicule automobile est cruciale, ainsi que celui des émissions polluantes dont il est pour partie à l'origine.
Si dans ce domaine le rôle du moteur est assez intuitif pour tout un chacun, celui de la boîte de vitesses et plus globalement de la chaîne cinématique l'est sans doute moins. Cette dernière joue pourtant un rôle majeur sur la consommation du véhicule.
En effet, les rapports de démultiplication de la boîte de vitesses déterminent, pour une condition de roulage donnée, les points de fonctionnement régime/charge du moteur, lesquels sont plus ou moins favorables d'un point de vue consommation et émissions polluantes.
Par ailleurs, la boîte de vitesses, au travers de son rendement propre, ajoute une charge au moteur, ce qui dégrade le bilan consommation directement lié aux conditions de roulage.
Ces aspects sont détaillés dans cet article, qui s'appuie chaque fois que possible sur des exemples concrets qui illustrent le propos.
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1. Consommation de carburant
La consommation du GMP (Groupe Moto-Propulseur) est un paramètre important pour l'utilisateur qui, évidemment, souhaite réduire le coût de fonctionnement de son véhicule. Mais au-delà de cette considération particulière, la réduction de la consommation de carburant devient un problème planétaire lié à l'utilisation raisonnable et donc à la préservation des ressources naturelles, mais aussi aux émissions polluantes générées par la combustion du carburant.
La consommation d'un véhicule peut être exprimée :
-
en volume de carburant par unité de distance (L/100 km) ;
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en distance par unité de volume (km/L) ;
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en volume de carburant par unité de temps (L/h).
Elle peut être déterminée par calcul ou par essais, cela dans des conditions déterminées par les standards en vigueur. D'une façon générale, la consommation d'un véhicule en utilisation de tous les jours diffère de la consommation calculée ou mesurée sur cycle. Sur cycle, les changements de vitesses peuvent être imposés (cas des boîtes de vitesses manuelles). En utilisation réelle, la vitesse du véhicule et le rapport de boîte sélectionné par le conducteur déterminent le point de fonctionnement du moteur et donc sa consommation. Par ailleurs, l'utilisation des consommateurs périphériques (climatisation par exemple) n'est pas définie sur le cycle, alors qu'elle peut peser lourd sur la consommation du véhicule.
1.1 Caractéristiques de consommation d'un moteur
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La consommation d'un moteur à combustion interne est fonction du régime et de la charge (couple) de ce dernier. Un exemple de caractéristique de consommation absolue est présenté sur la figure 1. Il s'agit toujours là de notre « moteur exemple » de couple maximum de 172 N · m et de puissance de 100 kW (repris de [BM 2 582] et ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CREWES (M.), SEABROOK (J.), EDWARDS (S.) - Optimisation holistique du GMP, une nouvelle approche. - SIA, Paris (2005).
-
(2) - BRACARD (S.), ROUGE (M.) - Diesel engine and automated transmission : powertrain global optimization under multiple constraints. - Renault Presentation, SIA, Lyon (2006).
-
(3) - PONTRYAGIN (L.S.) - Mathematical theory of optimal processes. - Harwood Academic (1987).
-
(4) - MÜLLER (J.), LEESCH (M.), RESCH (R.), TIBBLES (T.) - A new 8-speed automatic transmission for transverse applications. - CTI North America, (2011).
-
(5) - LEESCH (M.), MÜLLER (M.), RESCH (R.), PAUL (S.) - A new 9-speed hybrid dual clutch transmission for transverse applications up to 450 N · m input torque. - CTI North America (2011).
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(6) - RENAULT - * - Fiche communication technique no 9,...
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