Optimisation d'un véhicule pour la consommation de carburant et la dépollution (d'après un modèle Amesim)

Résumé du document

Face à l'envolée des prix des produits pétroliers, la consommation de carburant est aujourd'hui un des éléments prépondérants dans le choix d'un véhicule. De plus, les émissions de CO2, qui sont actuellement au coeur du débat écologique et politique, sont directement reliées à cette consommation de carburant. Celle-ci est ainsi devenue un argument de vente très important pour les véhicules de tourisme. Les constructeurs automobiles sont donc aujourd'hui confrontés à ce problème et sont contraints de développer des véhicules plus économiques en matière de consommation de carburant, mais aussi moins polluants.

Extraits

[...] Ainsi, nous pourrons identifier les points de fonctionnement les plus intéressants en termes de pollution et aboutir à une solution optimale pour les rapports de boite. Le véhicule modélisé répond à la norme Euro nous allons donc tenter de trouver une boite de vitesse permettant de répondre aux exigences plus importantes de la norme Euro 4. Nous avons pu voir précédemment que les rapports de boite et la charge moyenne du moteur étaient fortement corrélés. Ainsi, nous avons vu que l'utilisation de grands rapports de boite (favorisant l'accélération), avait pour impact de réduire la charge moyenne du moteur. [...]

[...] On voit donc ici qu'un véhicule réglé pour une consommation optimale n'est pas celui qui pollue le moins. Pour trouver les rapports de boite optimaux pour la pollution, nous avons donc adopté la même démarche que précédemment, mais cette fois en testant des rapports de boite plus proches de la configuration initiale. Nous avons donc testé 6 boites de vitesses autour de la boite initiale en faisant varier à chaque pas de les rapports de boite (ce qui permet de conserver le même étagement). [...]

[...] Nous avons donc pour ces 3 polluants une marge de manœuvre relativement importante. De plus, comme le montrent les figures ci-dessous, la production de NOx est opposée à celle des autres polluants : Ici, nous avons tracé les émissions de CO en fonction du couple moyen délivré par le moteur sur l'ensemble du cycle. Nous voyons donc que le CO est produit de manière plus importante lorsque la charge diminue. Ici, chaque couple moyen correspond à une boite de vitesse testée sous Amesim, les boites courtes permettant d'obtenir des plus faibles charges moyennes et les boites longues des plus fortes. [...]

[...] En effet, nous nous attendions à voir la production de NOx diminuer lorsque l'on raccourcie la boite de vitesse. Or, on voit ici que les boites et 3 (qui sont plus courtes) présentent des émissions de NOx plus importantes que la boite de base, ce qui est contraire à la tendance observée précédemment. On peut supposer que ceci provient du fait que le moteur tourne à des régimes plus importants avec les boites courtes et que ceci à pour effet d'augmenter la température du moteur. [...]

[...] D'après les données du constructeur de ce véhicule, on peut compter une consommation moyenne de 6,4L/100 km en utilisation mixte, ce qui donne une masse de 164,12g de CO2 par km. Le résultat obtenu est donc cohérent au regard des valeurs que l'on peut voir sur le marché, les hypothèses émises précédemment (formule chimique approchée et combustion complète) sont donc proches de la réalité. Comparaison entre modèle initiale et modèle optimisé pour la performance. Nous allons maintenant nous intéresser de manière plus précise à l'influence de l'optimisation des performances sur la consommation. [...]