Pourquoi la nouvelle norme Euro 7 place les moteurs essence dans une situation délicate ?

La nouvelle norme Euro 7 pourrait transformer la conception des moteurs à combustion interne par les fabricants automobiles. Pour répondre aux exigences environnementales strictes, les ingénieurs doivent adapter des techniques qui ont fait leurs preuves pendant des décennies. Ce changement va bien au-delà de la simple réduction des émissions polluantes.

Récemment, la norme Euro 7 a été souvent évoquée comme une réglementation visant à diminuer la pollution. Bien que cette affirmation soit correcte, elle reste simpliste. Cette norme, qui entrera en vigueur en Europe d'ici la fin de l'année dans sa première phase, impose aux moteurs à essence de maintenir un rapport très précis entre l'air et le carburant injecté, connu sous le nom de proportion stœchiométrique, qui est d'environ 14,7 kg d'air pour 1 kg d'essence. Si ce principe n'est pas nouveau en soi, son application remet en question des pratiques bien établies dans le domaine de la conception des moteurs.

Au fil des années, les ingénieurs ont souvent utilisé une méthode simple pour protéger les composants internes lors des accélérations brusques : injecter une quantité de carburant supérieure à celle nécessaire. Cet excédent de carburant, qui ne se consume pas complètement, agit comme un agent de refroidissement, protégeant ainsi les pistons, les soupapes et la turbine. Cette stratégie, à la fois discrète et efficace, est désormais proscrite. La norme Euro 7 ne tolère plus ces variations, quelle que soit la phase de conduite, y compris lors des démarrages à froid ou à pleine charge.

Un ingénieur de BMW M souligne qu'en l'absence de carburant supplémentaire, il est impératif de trouver d'autres moyens pour éviter la surchauffe. Un moteur qui chauffe trop risque de subir une détonation, un phénomène où le mélange air-carburant s'enflamme spontanément avant l'étincelle de la bougie, ce qui peut entraîner des dommages importants à long terme.

Une solution qui émerge dans l'industrie est le cycle Miller. Bien que ce concept ne soit pas nouveau — Mazda l’a déjà utilisé dans les années 1990 pour un moteur V6, et Toyota l’a intégré dans ses modèles hybrides dès la première Prius — il trouve aujourd'hui un contexte particulièrement favorable. Le cycle Miller repose sur un ajustement du timing des soupapes d'admission. Normalement, la soupape se ferme lorsque le piston atteint le bas de sa course, après que le cylindre ait été rempli du mélange air-carburant. Avec le cycle Miller, la fermeture intervient un peu plus tôt. Le piston continue alors de descendre avec une quantité réduite de mélange, qui se dilate dans un espace plus grand, provoquant un refroidissement du gaz. Ainsi, le mélange arrive à la compression déjà refroidi, ce qui diminue le risque de détonation sans nécessiter l'ajout de carburant supplémentaire.

Il existe également une variante inverse, où la soupape se ferme plus tard que d'habitude, permettant à une partie du mélange de retourner vers le collecteur. L'effet thermique est similaire, même si le mécanisme diffère légèrement. Volkswagen applique le cycle Miller sur ses moteurs 1,5 litre TSI et 2,0 litres TFSI, tandis que BMW l’utilise sur ses moteurs à quatre et six cylindres grâce à son système Valvetronic. Stellantis, de son côté, l'emploie sur ses moteurs PureTech via une gestion hydraulique des soupapes.

Malgré sa connaissance antérieure, cette méthode n’avait pas été largement adoptée pour les moteurs sportifs. En effet, réduire le remplissage du cylindre entraîne une perte de puissance, surtout à bas régime. Pour un moteur atmosphérique, compenser cette diminution est complexe. Cependant, avec un moteur turbo, augmenter la pression permet de compenser cette perte de remplissage.

Un autre facteur qui a modifié la situation est la précision des systèmes modernes de distribution variable. Les moteurs contemporains peuvent ajuster en temps réel le moment exact de la fermeture de la soupape, en fonction de la charge, de la température et de la vitesse. Par temps chaud et lorsque le moteur fonctionne à pleine puissance, le cycle Miller est pleinement activé. En revanche, lors de conduites plus douces, il est relâché pour améliorer le confort. Un tel niveau de contrôle n'était pas envisageable il y a 20 ans.