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Un tiers de la consommation d’essence gaspillée à cause des frottements

  • Posté le : Lundi 6 Février 2012
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  • par : L. Salters

L’étude d’une équipe de scientifiques finlandais et américains fait le point sur les déperditions d’énergie liées aux phénomènes de frottements inhérents au fonctionnement des moteurs thermiques.

frottement_essenceLa voiture de demain, sans friction aucune...
© ©Bernard Martinez / Look at Sciences

Vous tournez la clef de contact. La voiture démarre. Après avoir quitté votre emplacement de stationnement, vous sortez de votre quartier, direction l’A6, l’autoroute du soleil. Vous passez la barrière de péage de Saint-Arnoult, puis vous vous arrêtez pour faire le plein. Il s’est écoulé environ une heure, vous avez parcouru une centaine de kilomètres. Consommation moyenne sur ce parcours ville et autoroute : entre 8 et 10 litres. Avec un moteur ultra perfectionné, c’est-à-dire sans frottements et parfaitement lubrifié, dans lequel tout serait réglé de manière optimale, vous auriez pu faire chuter cette valeur, à environ 6 litres seulement. Mais ce moteur n’existe pas ! Si tel était le cas, cette mécanique du futur permettrait d’économiser jusqu’à un tiers de ce que consomment nos moteurs ! Le Centre national de recherche technique finlandais VTT, en collaboration avec le laboratoire national américain Argonne, vient de publier une étude sur la consommation d’essence liée aux frottements dans l’utilisation des véhicules.
Cette étude a le mérite de remettre l’accent sur le problème des frottements, connu depuis toujours, rappelle Dominique Herrier, directeur adjoint du centre de résultats transports de l’Institut français du pétrole énergies nouvelles (IFPEN), basé à Rueil-Malmaison. Travailler sur les frottements permet d’effectuer d’importantes économies d’énergie”.
Où se situent ces frottements ? Au contact du piston dans le cylindre, au niveau de tous les systèmes d’entraînement : vilebrequin, boîte de vitesses... Autres source de frottements : les pneus sur la route. Dans un moteur thermique, les occurrences sont nombreuses. Contrairement aux moteurs électriques.

 Ennemi invisible

Les chiffres publiés en préambule de l’étude américano-finlandaise, font froid dans le dos et révèlent à quel point ces frottements sont la source invisible du gaspillage énergétique des déplacements automobiles. Les 612 millions de voitures que compte notre planète roulent chacune en moyenne 13 000 kilomètres par an. Les auteurs estiment que sur cette durée, au moins 340 litres d’essence sont dépensés rien que pour la lutte contre les frottements, soit un coût annuel moyen estimé de 510 euros par voiture. Dit de façon plus radicale, seulement 20 % de l’énergie tirée de la combustion de l’essence sert à faire rouler les voitures ! Le gaspillage se répartit pour un tiers dans la résistance des pneus au sol, un autre tiers dans le fonctionnement du moteur et le reste dans la boîte de vitesse et le freinage.
Pour autant, les auteurs de l’étude ne sont pas pessimistes. Ils estiment qu’à l’avenir entre 10 et 50% de ces frictions pourront être éliminées. Comment ? “Les fluides sont un enjeux important pour les fabricants, explique Dominique Herrier. Les frottements les plus sévères se font à basse température, lorsque le moteur est froid. Un des moyens d’action peut donc être trouvé dans l’amélioration des lubrifiants afin de compenser les frictions durant les premières minutes d’utilisation des véhicules. Il est ainsi possible d’économiser quelques pourcents d’énergie. On peut aussi jouer sur les matériaux et les surfaces de frottement des différents composants du moteur.” 

Ecologiquement correct

On pense évidemment au rejet de CO2 dans l’atmosphère. Très pragmatique, les auteurs de l’étude ont quantifié plusieurs scénarios. D’ici 5 à 10 ans pourraient être mises en place des technologies innovantes pour réduire le phénomène. La consommation annuelle d’essence serait alors diminuée de près de 117 000 millions de litres. Ce qui éviterait le rejet dans l’atmosphère de 290 millions de tonnes de CO2 par an et retarderait l’inévitable épuisement du pétrole
Le véhicule “écologiquement correct” du futur sera-t-il hyper-technologique ? “Les améliorations se font pas à pas, commente Dominique Herrier. Il y a notamment beaucoup de choses à faire dans la récupération de chaleur lorsque le moteur est à température. On est en train d’imaginer des systèmes qui la conservent pour la restituer au démarrage et limiter alors les frottements du moteur à froid. Le premier niveau d’hybridation avec les systèmes “Start/stop” (le moteur s’arrête automatiquement lorsqu’il est à l’arrêt - ndlr) est aussi un moyen de limiter l'impact des frottements. Aujourd’hui, en général, lorsque le véhicule est à l’arrêt, le moteur tourne au ralenti pour rien et gaspille de l’énergie”. Cependant, quelles que soient les technologies employées à l’avenir, les frottements feront toujours partie des inconvénients des moteurs thermiques. D’autres voies sont à explorer. Les moteurs des véhicules électriques présentent moins de frottements mais les batteries embarquées pèsent très lourds et le surpoids se fait ressentir dans la consommation d’énergie. Le moteur idéal de la voiture de demain reste à inventer.