1  

CONGRES DIESEL SIA à l’INSA de ROUEN 21 et 22 mai 2014

SIA POWERTRAIN | ROUEN 2014 The clean compression engine of the future

Jean-Marie BOTTE Comité de Rédaction GEP-AFTP

2  

INTRODUCTION Noureddine GUERRASSI, Président du Congrès, a dans la présentation, exprimé les motivations de ce colloque. Le moteur à allumage par compression dit moteur Diesel a accompli une évolution prodigieuse ces 20 dernières années, avec un nombre considérable d’innovations. L’injection directe haute pression, le contrôle électronique, la recirculation des gaz d’échappement et la suralimentation qui constituent des technologies clefs ont été introduites conjointement avec la progression de la conception moteur et des matériaux utilisés. Plus récemment, les filtres à particules, le traitement des NOx et l’hybridation se sont imposés. Les réglementations européennes relatives au moteur Diesel pour véhicules légers qui intégreront plus de tests en conduite réelle amènent à s’interroger sur la manière dont le moteur Diesel peut maintenir son avantage en termes de consommation de carburant. DISCOURS D’OUVERTURE

- Jean BRUNOL, Président de la SIA, rappelle les objectifs de la SIA qui sont de partager l’information et la connaissance sur les technologies de manière à développer l’expertise et l’efficacité personnelle. Organisé tous les 2 ans, depuis 2008, le congrès SIA Diesel se veut en 2014 plus international et attirant pour les jeunes générations en particulier les futurs ingénieurs. A nouveau, la SIA a élaboré cette

conférence en partenariat avec les universités « Karlsruher Institut für Technologie – KIT », « City University London » et « Politecnico di Torino ». Plus de 40 conférences de haut niveau ont été présentées par les plus éminents experts. Le débat sur l’évolution du moteur Diesel pour véhicules particuliers à l’horizon 2020 entre cadres dirigeants de sociétés actrices de premier plan constitue un temps fort du Congrès. Ce congrès s’accompagne d’une exposition dans laquelle des organisations locales regroupées dans le Village normand et des compagnies internationales majeures du marché Diesel montrent leur savoir-faire. Cet évènement remarquable est organisé grâce en particulier à l’INSA (Institut National des Sciences Appliquées) de Rouen, au CORIA, à la Région Haute-Normandie, au pôle de compétitivité MOV’EO, à la DIRECCTE (DIrection REgionale des Entreprises, de la Concurrence, de la Consommation, du Travail et de l’Emploi) Haute-Normandie, à l’ARIA (Association Régionale de l’Industrie Automobile) Haute Normandie et à la Commission Européenne, sans oublier les partenaires historiques que sont DELPHI, IFP Group, AVL, FEV, SONCEBOZ et BORG WARNER. Plus de 350 personnes se sont inscrites. -Marc CHARLET, Directeur Adjoint de MOV’EO, rappelle que le pôle de compétitivité MOV’EO, c’est 350 membres dont la moitié sont des petites et moyennes entreprises, 171 laboratoires de R&D, 890 M€ de budget dont 40% proviennent de fonds publics. MOV’EO est

3  

implanté dans 3 régions : l’Ile-de-France, la Basse-Normandie et la Haute-Normandie. Plus de 100 experts sont impliqués dans des projets innovants. MOV’EO est le cluster le plus important pour l’automobile et la mobilité. MOV’EO développe des projets de recherche collaboratifs. C’est l’endroit où on imagine le futur de la mobilité. MOV’EO a son siège dans le Technopôle du Madrillet, à 200 m de l’INSA de ROUEN. Dans cette zone, on étudie la combustion, les carburants, les traitements de gaz d’échappement, le downsizing (réduction de cylindrée), l’EGR (Recirculation de Gaz d’Echappement) et le Groupe motopropulseur. MOV’EO, en dépit d’une offensive destructrice particulièrement développée en France, soutient la technologie du moteur Diesel qui est une technologie efficace, propre et abordable. Depuis 2006, 37 projets relatifs à la technologie Diesel ont été certifiés par MOV’EO et abondés par les autorités publiques. Ces projets représentent un investissement de 100 millions d’Euros et ont fait intervenir plus de 200 partenaires. MOV’EO participe au maintien de l’expertise dans les 3 régions pour répondre aux défis des moteurs Diesel. Durant ces 2 jours, Marc CHARLET a invité les congressistes à imaginer le moteur Diesel propre du futur, qui entre dans la devise de MOV’EO « Imagine the mobility ». -Mélanie MAMMERIE, Conseillère régionale, Déléguée à l’accompagnement des entreprises et au numérique, excuse le Président de la Région, M. Nicolas MAYER ROSSIGNOL, empêché, qui traditionnellement ouvre le congrès. Le secteur automobile figure parmi les principales filières de la région Haute-Normandie. Les acteurs représentent ensemble environ 27 000 salariés. La filière automobile est présente dans son intégralité, de la conception à la production. La Région s’engage, soutient et accompagne cette filière. Le congrès SIA Diesel renforce l’idée du partenariat qui doit se nouer avec l’industrie. Le territoire possède beaucoup d’atouts avec la présence d’un grand constructeur, implanté à Dieppe, à Sandouville et à Cléon et de nombreux fournisseurs, équipementiers et sous-traitants. La région possède un fort potentiel d’innovation, notamment au travers du pôle de compétitivité MOV’EO. Le port du Havre, premier port de France et l’Axe Seine offrent une logistique incomparable. L’Axe Seine, dans le prolongement du Grand Paris, est un projet métropolitain d’échelle interrégionale qui repose sur l’idée que Paris et la Basse Seine auront vocation à former un ensemble économique intégré donnant à l’Ile-de-France une façade maritime normande. La filière automobile est également en synergie avec les filières énergie, aéronautique et logistique. Le congrès SIA Diesel est l’occasion d’échanges de qualité entre industriels et scientifiques de premier plan sur les enjeux du développement futur de la motorisation propre. Cet évènement contribue à conforter la dynamique créée autour du pôle de compétitivité MOV’EO et à promouvoir les compétences haut normandes en leur offrant une visibilité nationale et internationale.

4  

A- VISITE DE SITES INDUSTRIELS ET DE LABORATOIRE CERTAM – Centre d’Etude et de Recherche Technologique en Aérothermique et Moteurs– Implanté dans le Technopôle du Madrillet à Saint-Etienne-du-Rouvray, en banlieue de Rouen, le CERTAM est un CRITT (Centre Régional d’Innovation et de Transfert Technologique). Il est né en 1991 de la scission d’un laboratoire du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), le CORIA – UMR 6614 (CORIA – Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermie, UMR – Unité Mixte de Recherche) grâce au soutien de la région Haute-Normandie, du ministère de la recherche et de la technologie, du CNRS, du Conseil Général de Seine Maritime et de l’Union Européenne. Les statuts du CERTAM lui fixent 3 objectifs :

- Promouvoir en région Haute-Normandie une structure de recherche puissante dans les domaines des moteurs à combustion interne et de la qualité de l’air afin de participer à l’essor scientifique et économique de la région,

- Etablir des liens avec l’industrie afin d’assurer la mission de transfert et d’échange entre la recherche académique et la Recherche & Développement industrielle,

- Développer une plateforme européenne de recherche scientifique et technologique alliant les équipes publiques et les équipes privées afin de mobiliser les énergies sur le thème du moteur propre et de la qualité de l’air.

L’expertise du CERTAM couvre les domaines suivants : - Caractérisation des émissions de polluants à l’échappement des moteurs, - Post-traitement des gaz d’échappement, - Préparation du mélange air-carburant, - Aérodynamique interne du moteur à combustion interne (MCI), - Frottements dans les MCI, - Métrologie des particules, - Métrologie laser sur banc pour l’étude des champs de vitesses et de la turbulence, - Qualité de l’air y compris la toxicologie des aérosols, - Conception de moteurs prototypes.

Le CERTAM est membre de l’Institut CARNOT ESP (Energie et Systèmes de Propulsion) et du pôle de compétitivité MOV’EO.

5  

CORIA – Complexe de Recherche Interprofessionnelle en Aérothermie Le CORIA est une Unité Mixte de Recherche (UMR) rattachée à l’Institut d’Ingénierie et des Systèmes (INSIS), au CNRS, à l’Université de Rouen et à l’INSA de Rouen. Il est lui aussi installé dans le Technopôle du Madrillet. Les domaines de recherche couverts par le CORIA sont les écoulements réactifs ou non réactifs tels que les écoulements diphasiques, les mélanges turbulents, la combustion et les plasmas. Cela comprend des études fondamentales et des études appliquées. Les spécificités du CORIA sont :

- Le développement de techniques de simulation numérique en mécanique des fluides, - Le développement de diagnostics optiques et de lasers.

Le CORIA est membre des pôles de compétitivité MOV’EO et AsTech (Aérospatial). Il est le noyau de l’Institut CARNOT Energie et Systèmes de Propulsion. RENAULT CLEON L’usine RENAULT Cléon en Seine Maritime a pour vocation de produire des moteurs, des boîtes de vitesses et des pièces en aluminium. Elle produit le moteur RENAUT F4, 4 cylindres, de cylindrée 1998 cm3, le moteur RENAULT V9X, un V6 de 3l de cylindrée et le moteur RENAULT R9M, encore appelé Energy dCi 130, qui est un 4 cylindres de 1.6 l de cylindrée. L’usine de Cléon possède une fonderie d’aluminium, pour les pièces coulées sous pression, un département usinage moteur, un département assemblage moteur, un département pignonnerie et un département assemblage carter moteur. Usine au service de l’ALLIANCE RENAULT NISSAN, Cléon dispose de 36 sites clients à travers le monde. 46% de son activité sont consacrés à RENAULT, les 54 autres % sont dédiés à d’autres marques : RENAULT SAMSUNG MOTORS, DACIA, NISSAN, INFINITI, MERCEDES, SUZUKI et OPEL. ESIGELEC L’ESIGELEC est une Grande Ecole d’Ingénieurs, créée en 1901, et devenue en 1980 l’Ecole Supérieure d’Ingénieurs en Génie Electrique. Elle est habilitée à délivrer le diplôme d’ingénieur qui confère le Master’s of Degree et bénéficie du label EUR-ACE (EURopean ACredited Engineer). Elle est associée au Groupe des Ecoles des Mines. L’ESIGELEC a le statut d’Association loi 1901, avec un Conseil d’administration qui comprend la Chambre de Commerce et d’Industrie de Rouen et la Société des Ingénieurs en Génie Electrique (Anciens élèves de l’Ecole) ainsi que des institutionnels, des académiques et des entreprises. L’ESIGELEC forme des ingénieurs généralistes. 2500 étudiants fréquentent l’Ecole. Les études comprennent un cycle préparatoire de 2 ans suivi d’un cycle d’ingénieur d’une durée de 3 ans. Les promotions sont de 450 élèves. L’ESIGELEC est située dans le Technopôle du Madrillet.

6  

B- EXPOSITION

QUELQUES SPONSORS ET EXPOSANTS DELPHI Malika VENEZIA, Responsable Communication France) et Jean-Luc BEDUNEAU (Responsable Injection Common Rail) indiquent que DELPHI montre sur son stand l’approche qui a permis de développer une nouvelle famille de composants : DFI pour Diesel Fuel Injector et DFP pour Diesel Fuel Pump. La principale caractéristique est l’aspect modulaire. Les clients avaient besoin d’une famille de produits qui pouvait s’adapter à une gamme entière de moteurs. L’exemple le plus emblématique est celui de VOLKSWAGEN qui a réalisé un type de culasse transversale qui se décline du petit 3 cylindres jusqu’au plus gros 6 cylindres. DELPHI a du s’accorder à cette standardisation tout en ayant une évolution performante. A l’intérieur de la famille, la pression est un paramètre important pour respecter les exigences de pollution et de performance. Cette pression s’élève sur certaines configurations à 2500 bars. IFP GROUP POWERTRAIN TECHNOLOGY Etienne MONCHAUX (Président et Directeur de l’activité Ingénierie GMP - D2T) et Gaëtan MONNIER (Directeur du Centre de Résultats Transports - IFP Energies Nouvelles) précisent que cette marque rassemble toute l’offre du Groupe IFPEN en matière de transports. Elle regroupe le Centre Transports d’IFPEN et la filiale D2T avec une logique d’accompagner les clients, constructeurs ou équipementiers, depuis les phases amont d’innovation couvertes par IFPEN jusqu’aux phases d’industrialisation qui sont couvertes par l’offre D2T. Les points forts sont constitués par l’ingénierie du GMP (Groupe Motopropulseur) et l’ingénierie des équipements d’essais. Le point clé, c’est le continuum de l’innovation jusqu’à l’industrialisation et, de plus en plus, c’est intégrer dès l’amont, des outils et des compétences dans le domaine de la simulation et du contrôle qui trouvent leur emploi tout au long du cycle de développement jusqu’à la calibration finale et la fabrication en série des systèmes, y compris la validation et la caractérisation. Les outils peuvent être également commercialisés. IFP GROUP POWERTRAIN TECHNOLOGY présente donc un volet d’ingénierie d’innovation et un volet outils en développement notamment des moteurs Diesel.

7  

V-MOTECH Stéphane OLEVIER, Président Directeur Général, présente cette jeune société, créée en 2012. Start-up industrielle, elle est en forte croissance et emploie 30 salariés. La société a créé un produit innovant qui est unique au monde, un banc à rouleaux mobile prenant la forme d’une remorque qu’un camion peut facilement transporter. Les clients sont les acteurs de la filière automobile. C’est un outil qui se situe entre les bancs d’essais et l’homologation, c’est-à-dire pour faire de la R&D et du développement de véhicule ou d’organes. Le produit s’appelle V-Road. Il permet d’effectuer des essais altimétriques à moindre coût. En effet, il peut se déplacer en montagne. Il facilite la mutualisation soit entre acteurs du marché automobile soit entre entités d’un même groupe. Il permet la flexibilité d’usage car il n’y a pas d’investissement à faire pour le client qui utilise le banc le temps qu’il souhaite. Le congrès SIA Diesel est une opportunité pour la jeune entreprise qui expose ainsi son savoir faire et sa vitrine technologique vieille de 2 mois! Les participants du congrès sont les acteurs du marché. Il y a autant de constructeurs que d’équipementiers ou de sociétés d’ingénierie ou encore de laboratoires. En un salon, on atteint un grand nombre d’acteurs. C’est le moyen de se faire connaitre et d’avoir des retombées commerciales. INERGY Automotive Systems Née en 2000, d’une joint venture entre SOLVAY et PLASTIC OMNIUM, INERGY Automotive Systems est depuis 2010 filiale à 100% de PLASTIC OMNIUM. Sponsor du congrès SIA Diesel, INERGY est l’équipementier de rang 1 des systèmes à carburant et des systèmes à fluides associés au traitement des gaz d’échappement des moteurs Diesel que ce soit en réduction catalytique sélective pour les NOx, ou en régénération catalytique des filtres à particules, systèmes qui sont en matière plastique. L’entreprise est un leader mondial qui fournit des solutions intégrées et innovantes pour les systèmes à carburant qui assurent le remplissage, le stockage, le jaugeage, la ventilation et l’alimentation en matériaux thermodurcissable et thermoplastique. L’innovation la plus récente est constituée par le « Twin Sheet Blow Molding » qui est une combinaison de l’extrusion soufflée et du thermoformage. Cette technique a pour intérêt de diminuer le nombre de soudures de composants du système à carburant dans le réservoir grâce à l’implantation d’éléments durant la phase de moulage. Une autre innovation permet de limiter la perméabilité aux hydrocarbures des composants du système à carburant. AVL AVL est la plus grosse compagnie indépendante dans le domaine du développement des systèmes de motorisation, tant au niveau des moteurs à combustion interne eux-mêmes que de l’instrumentation et des équipements d’essais.

8  

AVL développe et améliore tout type de motorisation. C’est un partenaire compétent pour les constructeurs automobiles. AVL élabore et commercialise des méthodes de simulation qui sont nécessaires dans tout projet automobile. Pour l’instrumentation et les essais de moteurs et de véhicules, AVL fournit tous les instruments et les systèmes nécessaires. Dans l’exposition associée au congrès, AVL présentait 3 innovations ;

- AVL M.O.V.E. qui est un système compact portable de mesure des émissions à l‘échappement ce qu’on appelle un PEMS pour « Portable EMission System », qui est embarqué à l’extérieur et à l’arrière du véhicule. Cet équipement sera nécessaire pour le respect de la réglementation RDE (Real Driving Emissions).

- Une boite de vitesses intégrant un moteur électrique qui est très compacte et qui assure la mobilité quel que soit l’état de charge de la batterie. Le moteur électrique fonctionne également en génératrice. Elle fait partie de la catégorie des e-CVT pour « electronic – Continuously Variable Transmission »,

- Un prototype de moteur montrant la capacité pour AVL de développer une solution complète en partenariat avec un constructeur et cela en toute confidentialité.

Le congrès SIA Diesel est incontournable pour AVL car c’est le rendez-vous des motoristes Diesel. La qualité des intervenants et la présence de nombreux décideurs de l’industrie automobile sont à la hauteur de l’événement. FEV FEV mettait en valeur sur son stand son concept de taux de compression variable appliqué à un moteur Diesel. On sait qu’un taux de compression variable représente une approche prometteuse pour satisfaire les exigences de la réglementation future des émissions de gaz d’échappement. Un rapport de compression élevé favorise le fonctionnement à froid, réduit les émissions d’hydrocarbures imbrulés (HC) et de CO et améliore le rendement thermodynamique, donc la consommation et par conséquent les émissions de CO2. Mais à forte charge, les pressions et les températures s’élèvent avec le taux de compression et les pertes par frottement augmentent. En outre, une température de combustion supérieure favorise la production de NOx. La solution du taux de compression variable est donc attrayante. La réalisation de FEV consiste à introduire dans le pied de bielle un excentrique qui agit sur la longueur de la bielle. A forte charge, le taux de compression réduit de 13.7/1 a un effet bénéfique sur les NOx. A faible charge, le taux de compression élevé de 17/1 est favorable pour la consommation de carburant et pour une faible production d’HC et de CO. FEV considère que le congrès SIA Diesel est particulièrement attirant car il encourage :

- Le recrutement. En effet, de nombreux jeunes y participent, - Les échanges entre confrères et la possibilité de rencontrer des décideurs, - La concrétisation d’affaires.

9  

BORGWARNER BORGWARNER présentait sur son stand le système de démarrage à froid intégrant une bougie céramique et un capteur de mesure de la pression dans le cylindre permettant ainsi un contrôle en boucle fermée de la température de préchauffage et de la combustion. Etaient également révélés les nouveaux systèmes EGR, en particulier ceux à basse pression comprenant une vanne EGR, une vanne de by-pass et le réfrigérant en mettant bien en évidence leur modularité. BORGWARNER exhibait en outre un dispositif Stop & Start débrayable qui se compose d’une courroie en prise avec un démarreur. Les avantages sont une réduction du temps de redémarrage, une limitation des pertes en régime de ralenti et une amélioration des caractéristiques NVH (Noise Vibration and Harshness). Le congrès permet à BORGWARNER de se rapprocher des clients, de connaitre les stratégies suivies par les acteurs du marché automobile Diesel et de conforter l’approche système.

LE VILLAGE NORMAND MOV’EO MOV’EO, le pôle de compétitivité en R&D automobile, Mobilité et Transports publics, fédère les principaux acteurs français de la mobilité autour de la Recherche & Développement collaborative. MOV’EO a pour mission de faciliter l’accès à des cofinancements publics et privés par le bais de la labellisation: label MOV’EO et label EIP – Entreprises Innovantes des Pôles. Ainsi, un projet labellisé MOV’EO sur 2 accède à des financements publics. MOV’EO accompagne notamment ses membres pour l’accès à des financements européens. Quatre outils transversaux complémentaires permettent d’accompagner les PME/PMI dans leur démarche d’innovation, de renforcer la compétitivité à l’international, de préparer les compétences de demain et de promouvoir les grands principes de l’Intelligence Economique. Le pôle met à disposition 2 offres de service pour accélérer la mise sur le marché de produits : MOV’EO Développement et MOV’EO Groupement. MOV’EO a un fort ancrage territorial grâce à son implantation dans les régions Basse-Normandie, Haute-Normandie et Ile-de-France. LE RESEAU DES INSTITUTS CARNOT Les instituts CARNOT se composent de 34 structures de recherche au meilleur niveau mondial qui sont au service de l’innovation pour les entreprises. 19 000 professionnels de la recherche et 7 500 doctorants accompagnent les entreprises dans leur démarche d’innovation de produits et de services. Dans le village normand on trouve le stand de l’Institut CARNOT Energie et Systèmes de Propulsion (ESP) qui est physiquement présent dans le Technopôle du Madrillet. En effet, les organismes qui le constituent sont normands. Il s’agit du CERTAM, du CEVAA (Centre

10  

d’Etudes Vibroacoustiques pour l’Automobile et les transports), de l’UMR 6614 CORIA, du Groupe de physique des matériaux UMR CNRS 6634, l’IRSEEM (Institut de Recherche en Systèmes Electroniques EMbarqués) tous implantés dans le Technopôle du Madrillet. ARIA L’ARIA (Association Régionale de l’Industrie Automobile de haute Normandie) a pour but le développement et la pérennité des entreprises de la filière automobile dans la région. Favorisant l’amélioration des performances et l’adaptation aux évolutions du marché, l’ARIA Haute Normandie met en œuvre une feuille de route comprenant des actions individuelles et collectives. Elle est le relais actif de la Plateforme de la Filière Automobile (PFA) en région. Elle est soutenue par la DIRECCTE, l’Etat et la Région Haute Normandie. Elle identifie, rassemble et fédère l’ensemble des acteurs et professionnels de la filière automobile sur la région. Elle organise les Rendez-vous de la performance industrielle et participe à des salons et à des grands évènements. GIE EVEREST TEAM EVEREST TEAM est un groupement d’intérêt économique rassemblant 7 compagnies ayant des compétences complémentaires et une expertise dans les secteurs automobile et du transport. Il est également situé au sein du Technopôle du Madrillet. Il procure une expertise complète depuis la recherche jusqu’à la production. Il dispose d’un savoir faire dans la simulation numérique multidisciplinaire. Il maîtrise le prototypage rapide et est compétent pour l’intégration de la motorisation dans le véhicule. Il peut assurer les réglages et la validation des motorisations comme des véhicules. ADEAR L’ADEAR (Agence de Développement Economique de l’Agglomération Rouennaise) est en charge de l’animation technologique du Technopôle du Madrillet. Elle a également pour mission de faciliter l’accueil et l’intégration d’entreprises innovantes, grâce notamment à des coopérations technologiques entre Recherche et Industrie dans le cadre du CEEI (Centre Européen d’Entreprise et d’Innovation) – J’innove à Rouen. Elle contribue à la promotion et au développement des entreprises du Technopôle au travers de multiples événements professionnels qu’elle organise ou auxquels elle participe. Elle travaille en réseau avec Rouen Seine Aménagement et Seine-Maritime Expansion.

11  

C- LE FORUM ETUDIANTS

Le congrès SIA Diesel innovait cette année en organisant un forum étudiants. Francis ARCAUTE, Directeur du Comité Métiers et Compétences de la PFA a insisté sur l’attractivité de la filière automobile, autant par la diversité des métiers que l’on peut exercer que par la multiplicité des acteurs, constructeurs, équipementiers et fournisseurs. La filière automobile emploie 600 000 personnes en France et le renouvellement annuel oscille entre 20 000 et 25 000. L’accélération de la mise au point des véhicules et de leur obsolescence est sensible. Le développement d’un nouveau modèle dure désormais entre 3 et 4 ans, et la durée de vie d’un modèle est de 6 ans. 20 nouveaux modèles français sont mis sur le marché chaque année. Le site internet Planeteautomobile.com illustre au moyen de vidéos, 80 métiers qui vont de la conception produit à la production, puis à la vente, en passant par la gestion de projet et la génération de process industriels.

Crédit Planeteautomobile.com - Agence Com Ci Com Ca

Pierre DURET (IFP School) expose les 3 programmes d’IFP School dans le domaine automobile. Il s’agit d’Energie et motorisation, d’Energie et produits et de Powertrain Engineers qui est entièrement diffusé en anglais et est donc encore plus tourné vers l’international.

12  

L’école développe la capacité à penser système, ce qu’est un groupe motopropulseur. On y acquiert toutes les compétences scientifiques et mécaniques nécessaires et on y apprend à travailler en équipe, à penser global et à agir dans un environnement multiculturel. IFP School innove en lançant en novembre 2014 son premier MOOC (Massive Open On-line Course) relatif à la mobilité. Les résultats de l’école sont reconnus : 80% des étudiants en 2010-2011 avaient reçu une offre d’emploi dès l’entrée. Si en 2012, ce nombre avait chuté à 60%, il est désormais de 70% et 97% des étudiants ont décroché un emploi dans les 2 mois après la sortie. Une opération portes ouvertes est programmée le 21 novembre 2014. Ce sera l’occasion de rencontrer des dirigeants d’entreprises. La période de dépôt des candidatures s‘étale de décembre à mars. Christophe CHARIAL, PSA Peugeot Citroën, rappelle que PSA Peugeot Citroën, c’est 3 marques : Peugeot, Citroën et DS présentes dans 160 pays et employant 195 000 collaborateurs. Les points forts du groupe sont :

- Des technologies propres. Dès 2012, 1 million de véhicules émettaient moins de 120 g CO2/km,

- L’attractivité grâce à la connectivité et le design, - La sécurité avec en particulier le développement de l’aide à la conduite, - La compétitivité : l’innovation doit être aussi au service du moins cher.

L’enjeu est de développer des véhicules monde avec des partenaires industriels, des partenaires technologiques et des universités, tout en favorisant l’initiative locale. L’innovation est dans l’ADN de PSA Peugeot Citroën qui est le premier déposant de brevets en France. Philippe BERNET, RENAULT insiste sur la dimension internationale de RENAULT avec 35 sites de production. Le groupe vend sous 3 marques : RENAULT, DACIA et SAMSUNG. Des partenariats renforcent la couverture mondiale du groupe avec en particulier l’Alliance RENAULT-NISSAN, AUTOVAZ avec la marque LADA ainsi qu’avec DAIMLER. Il existe une vraie politique Jeunes chez RENAULT. 2000 élèves ou étudiants bénéficient de formations en alternance en France et l’objectif est d’atteindre 5% de l’effectif global en France. 1500 stages ont été offerts en 2013. Une trentaine de VIE (Volontaire International en Entreprise) ont été attirés. RENAULT a également un objectif de recrutement annuel à hauteur de 10% des effectifs. Nadine ANDRAOS, FEV, présente l’expertise de FEV. Créée en 1978, FEV est très proche de l’Université d’Aix la Chapelle. Elle met son savoir faire à la disposition des constructeurs dans les domaines de la conception et du développement des groupes de propulsion essence et Diesel

13  

et des transmissions. FEV est en forte progression avec les motorisations hybrides, l’intégration dans les véhicules, l’instrumentation et les essais. La société allemande possède des centres aux Etats-Unis, en Inde et en Chine. Les opportunités d’emploi existent pour les ingénieurs mécaniciens et électriciens, les développeurs de logiciel, les ingénieurs d’application et les scientifiques. Les recruteurs sont intéressés par des candidats qui sont porteurs d’un projet. Julie BLANCKAERT présente DELPHI. Indépendant de General Motors depuis 1999, DELPHI est américain mais très international. 160 000 collaborateurs y travaillent dans 126 pays. 15 centres de recherche ont été créés. 3 qualificatifs sous-tendent la technologie DELPHI : sûre, verte et connectée. Les domaines d’expertise pour lesquels les recrutements sont effectués sont le groupe motopropulseur, le système thermique, le traitement des gaz d’échappement et le contrôle commande. Danièle SBRIZZI, responsable du recrutement de LMM-AVL (Le Moteur Moderne), détaille les compétences de la société : le développement de systèmes motopropulseurs classiques, hybrides et électriques, les techniques de simulation avancée appliquées notamment aux structures, l’instrumentation moteurs et les bancs d’essai. En France, les recrutements sont effectués par le Bureau d’études pour les calculs, la calibration et les essais. A l’étranger, l’entreprise recherche des collaborateurs dans le domaine de l’électrification et du contrôle, de la simulation, de la conception d’ingénierie et des piles à combustible. Romain CHEVALOT présente une entreprise de taille intermédiaire SONCEBOZ. 1000 collaborateurs y travaillent dont 140 en R&D. La société étudie, développe et fabrique des produits mécatroniques utilisant des moteurs électriques et des actionneurs, utilisables pour optimiser l’aérodynamique sous forme de becquets et d’ailerons ainsi que pour le contrôle thermique et l’éclairage adaptatif. On les trouve également dans l’alimentation en air des moteurs et dans les dispositifs de recirculation de gaz d’échappement. La mécatronique de SONCEBOZ est présente pareillement dans l’assistance à la conduite et dans les transmissions. Les recrutements s’effectuent dans les domaines de l’électronique, de l’électricité et du groupe motopropulseur. La connaissance des langues anglaise et allemande est indispensable. A l’issue de ces présentations, les échanges avec les étudiants ont été particulièrement nombreux et fructueux.

14  

D- LE DEBAT : GROUPE MOTOPROPULSEUR DIESEL POUR VEHICULES PARTICULIERS : QUELLES VONT ETRE LES EVOLUTIONS DOMINANTES EN 2020 ?

Participants : Bruno COVIN, Directeur adjoint de la Stratégie Groupe motopropulseur et Ingénierie avancée pour l’Alliance RENAULT NISSAN et l’Ingénierie Véhicule Electrique, Michael GASSEN, Président Europe, Moyen Orient et Afrique de DELPHI, Jürgen GERHARDT, Vice-président Engineering System de BOSCH Diesel Systems Patrice MAREZ, Responsable de la conception du système motopropulseur de PSA PEUGEOT CITROEN, Jean-Yves PAULIN, Vice-président de la Business Unit Engine Systems de CONTINENTAL Automotive. Le débat était animé par Laurent MEILLAUD, journaliste. Laurent MEILLAUD : Les dernières salves ont été tirées sur le Diesel : pollution et santé, taxation,…Quelle est la réaction des participants? Bruno COVIN : La polémique très française est basée sur des études effectuées sur des machines et des groupes électrogènes anciens qui ne tiennent pas compte des progrès effectués dans la technologie du moteur Diesel. Patrice MAREZ : Il est prouvé que les 2 derniers épisodes de pollution par particules en région parisienne en novembre 2013 et en mars 2014 n’étaient pas liés au moteur Diesel. Jean-Yves PAULIN : Cette controverse n’existe pas en Allemagne. Jürgen GERHARDT : Quand on examine les résultats d’émissions de particules à la sortie des filtres à particules qui équipent la totalité des moteurs Diesel, ils sont comparables aux autres échappements. Mickael GASSEN : C’est plus un problème de communication qu’un problème technique ce dernier étant résolu ; nous devons mieux expliquer au public et aux décideurs politiques les progrès effectués et les résultats obtenus.

15  

LM : Existe-t’il une solution de rétrofit pour les filtres à particules ? PM : C’est techniquement possible et il y a 2 moyens : soit on implante un filtre seul mais c’est inefficace, soit on implante un système complet y compris le contrôle moteur et dans ce cas, il vaut mieux remplacer le groupe motopropulseur ! BC : La rénovation d’un moteur âgé de plus de 10 ans n’a pas de sens. LM : Pensez-vous qu’il y aura une évolution du partage du marché entre moteurs à essence et moteurs Diesel dans les 10 prochaines années ? PM : PSA pense qu’il y aura une réduction modérée de la part du Diesel de 60% à 50%, car le moteur Diesel est l’outil pour réduire les émissions de CO2 qui sont le premier défi lancé à l’automobile. En ce qui concerne les petits moteurs à essence, les 3 cylindres équiperont largement les petits véhicules. BC : Le futur du Diesel est clairement lié à notre capacité à offrir au client à un coût raisonnable des moteurs Diesel de plus en plus complexes, notamment ceux qui équipent le segment des petits véhicules. JG : Je ne suis pas convaincu que la part du Diesel en Europe va décroitre car pour les monospaces et les 4x4 qui forment un marché en croissance forte, le Diesel est une bonne réponse au défi de la consommation. JYP : Si on considère le marché mondial, le Diesel a un bon avenir. LM : Pensez-vous que les 95g CO2/km soient un véritable défi ? PM : Le moteur Diesel est incontournable pour le relever. Il y a encore des marges de progrès sur ce type de motorisation. La bonne association est le Diesel et le moteur à essence optimisé. JG : Les solutions techniques existent, mais c’est le coût qui est un défi. Nous devons fournir un véhicule attractif économiquement, spécialement pour les jeunes. JYP: Le Diesel est nécessaire et évoluera pour respecter les contraintes d’émissions de polluants et de réduction de la consommation. Ces évolutions porteront notamment sur les pressions d’injection élevées et la précision des systèmes d’injection. Nous y travaillons. LM : PSA a choisi d’appliquer la réduction catalytique sélective (SCR) des NOx dès maintenant. Pourquoi ? PM : La SCR est non seulement très efficace pour la réduction des NOx mais elle permet d’obtenir des gains en consommation. En diffusant cette solution, nous espérons créer une dynamique de distribution de l’additif Adblue® en station service indispensable pour Euro 6-2 BC : La SCR est clairement un enjeu. Néanmoins, nous obtenons d’excellents résultats avec la technologie LNT (Lean Nox Trap) ou piège à NOx et nous considérons que les 2 technologies

16  

cohabiteront. La technologie LNT est maintenant au point et son coût plus réduit la rend compétitive pour les petits moteurs Diesel. JYP : La tendance lourde est à la SCR mais dans la période transitoire, le LNT perdurera. JG : Le LNT subsistera dans les petits véhicules non seulement pour des raisons de coût mais aussi parce qu’il nécessite moins de place. LM : Y –a t’il un accord avec les compagnies pétrolières pour la distribution de l’Adblue®? PM : Avec RENAULT et les constructeurs allemands, nous essayons de convaincre l’industrie pétrolière de la nécessité de distribuer l’Adblue® dans le réseau des stations-service. L’enjeu est de sortir du compromis NOx/ CO2 pour progresser dans la réduction du CO2. LM : Pour l’électrification des véhicules, faut-il privilégier le moteur à essence ou le moteur Diesel ? PM : Nous voulons cumuler les avantages du moteur Diesel et de l’électrique. En Europe, les conditions de roulage sont mixtes : du roulage urbain pour lequel l’hybridation est très efficace et du roulage en campagne ou sur autoroute où le moteur Diesel a un meilleur rendement que le moteur à allumage commandé. C’est la raison principale du choix de PSA pour les véhicules de haut de gamme. Mais ce choix n’est pas gravé dans le marbre. BC : Nous avons choisi 2 voies, l’une est constituée par le mild-hybrid pour satisfaire aux 95 g CO2/km. L’autre voie est suivie par les SUV (Sport Utility Vehicle) pour lesquels nous nous orientons vers l’hybride rechargeable Diesel. JYP : Pour les futures réglementations CO2 de 2025, l’électrification prendra une part notable que ce soit en essence ou en Diesel. La segmentation se fera selon la classe du véhicule. Nous maitrisons toutes ces technologies d’hybridation que nous pouvons mettre à disposition des constructeurs. LM : Si nous nous projetons au-delà de 2025, y-a-t-il du potentiel de réduction de la consommation à attendre du seul moteur thermique ? BC : Nous parlons de 70-75 g CO2/km. Il y a des marges de progrès tant au niveau du véhicule que du moteur seul. En ce qui concerne le groupe motopropulseur, il sera plus compact, plus léger et pour le moteur seul, il y a de la marge pour améliorer les frottements au moyen de revêtements ou de nouveaux matériaux que l’on pourra implanter partout dans le moteur. Il y a également une latitude pour optimiser la combustion, le système de suralimentation en utilisant une machine électrique par exemple. MG : Le downsizing va se poursuivre. On rencontrera de plus en plus de moteurs avec 2 ou 3 cylindres. Les systèmes common rail seront plus compacts et plus efficaces. DELPHI a développé le système UPCR pour « Unit Pump Common Rail » dans ce sens.

17  

LM : Quel est le potentiel du Diesel dans des pays émergents comme l’Inde et la Chine ? JG. Le cas de l’Inde est très intéressant. En effet, le prix du carburant y est très élevé et les véhicules sont plutôt petits et légers. Le marché indien du Diesel requière des solutions particulières : la vitesse étant réduite, on peut se contenter de pressions d’injection moyennes de 1600 à 1800 bars. Par contre le contrôle électronique y est d’une grande importance. JYP : En Chine, c’est le marché des utilitaires légers Diesel qui est en forte progression. PM : Le cas du Japon est aussi intéressant ; longtemps complètement réfractaire au Diesel, l’opinion est en train de changer depuis 2 à 3 ans à cause des performances de consommation. LM : Existe–t’il une convergence entre le Diesel et l’essence ? JG : Nous mêlons les équipes essence et Diesel de manière à profiter des synergies. En ce qui concerne la pression, l’injection essence voit monter la pression et peut donc bénéficier du savoir faire des diésélistes. A l’inverse le contrôle moteur essence peut bénéficier aux diésélistes, PM : Si l’on considère le carburant, l’essence et le gazole ne peuvent soutenir les mêmes niveaux de pression. Par contre les stratégies dans les logiciels peuvent donner lieu à échanges. LM : Que peut-on espérer du coté des carburants ? PM : Nous souhaitons une plus grande cohérence entre les réglementations et le carburant réellement disponible dans le pays. Dans plusieurs cas, il est impossible d’implanter une technologie car le carburant disponible ne le permet pas. Comme déjà indiqué, c’est la distribution d’urée en réseau qui nous préoccupe le plus en Europe. Hors Europe, c’est souvent la teneur en soufre ou en manganèse qui nous tracasse. JYP : Les différences entre les spécifications des carburants et ce qui est réellement distribué est problématique dans certains pays. Question de l’assistance : Les boites de vitesses mécaniques sont-elles condamnées à long terme ? BC : Indépendamment de l’aspect CO2, les transmissions automatiques vont inexorablement progresser.

18  

E- REGARDS SUR DES PRESENTATIONS DU CONGRES

OPENING – KEYNOTE # 1 TECHNOLOGIES FOR AN INCREASINGLY ENVIRONMENTALLY FRIENDLY DIESEL ENGINE Pierre MACAUDIERE, PSA PEUGEOT CITROËN, insiste sur les 3 défis majeurs posés à la mobilité : l’urbanisation croissante, le changement climatique doublé de la qualité de l’air, et l’évolution des aspirations des clients vers une meilleure qualité de vie, une plus grande sécurité et la recherche permanente du meilleur rapport qualité/prix. Dans ce contexte, la gageure du moteur Diesel est de maintenir sa compétitivité en termes de consommation de carburant tout en réduisant ses nuisances à l’échappement. Les émissions de particules, qui étaient l’apanage des moteurs Diesel, ne sont plus un problème pour les moteurs Diesel modernes, grâce au filtre à particules qui élimine 99,9 % des particules en nombre quelle que soit leur taille. On comprend qu’il faille mieux éliminer les véhicules à moteur Diesel anciens, antérieurs à Euro 5 plutôt que d’interdire la vente de véhicules à moteur Diesel Euro 6. Euro 6.b exige une réduction de 56% des émissions de NOx. PSA pense que la SCR (Selective Catalytic Reduction) constitue la solution la plus efficace pour améliorer également la consommation de carburant. Avec une additivation à l’urée, l’ Adblue®, la réduction se fait à basse température (180°C). En contrepartie, le système de traitement des gaz d’échappement devient très complexe. La combinaison adoptée par PSA, nommée BLUEHDI, qui se compose d’un catalyseur d’oxydation suivi de la SCR puis du filtre à particules (FAP), permet de gagner 4% en émissions de CO2, de traiter 90% des émissions de NOx et d’éliminer 99,9% des particules en nombre. Cette technologie sera adaptée sur tous les moteurs Diesel Euro 6. Pour être compétitif, le moteur Diesel doit réduire le coût des dispositifs de traitement des gaz d’échappement. L’une des voies est de rendre le système plus compact, une autre, complémentaire, est de coupler une partie de la SCR avec le FAP. En 2017, les conditions d’homologation seront changées avec l’adoption du cycle WLTP (World Light duty harmonized Test Procedure) et les essais en roulage réel. La dépollution sera effectuée sur une zone plus étendue de la cartographie moteur en termes de couple/vitesse. Les conséquences en seront une plus grande quantité de NOx à traiter et par conséquent une consommation accrue d’Adblue®. Alors qu’ Euro 6 2014 peut être respectée avec 0.75 l/100 km d’ Adblue® , pour respecter Euro 6.c et bénéficier d’une réduction des émissions de CO2, il en faudra 2.5 l/100 km.. la distribution de l’Adblue®en station service sera donc indispensable.

19  

La poursuite de la réduction des émissions de CO2 conduit inexorablement à l’hybridation électrique. Une solution prometteuse pour PSA est illustrée dans la figure 1. Il s’agit de la PEUGEOT 3008 Hybrid 4 alimentée par un carburant B30, qui contient 30% de biodiesel. Par comparaison avec la PEUGEOT 3008 HDI, on passe de 139 g CO2/km à 72 g CO2/km. Pierre MACAUDIERE conclue que si les défis sont nombreux, PSA a confiance dans le moteur Diesel pour le futur grâce à la remarquable optimisation émissions/consommation obtenue à un coût admissible.

Figure 1 : Une solution d’hybridation pour PSA SESSION GROUPE MOTOPROPULSEUR DIESEL DU FUTUR Cette session était présidée par Uwe WAGNER (KIT) et Federico MILLO (Politecnico di Torino). PASSCAR-DIESELS GO WEST – ROADMAP TO CLEAN DIESEL APPLICATIONS COMPLYING WITH FUTURE REQUIREMENTS. Jügen GERHARDT (Robert BOSCH) expose les évolutions nécessitées par les futures réglementations américaines LEVIII SULEV (Super Ultra Low Emissions Vehicles) qui

20  

prévoient en 2025 des cibles de consommation de 56 mpg (miles per gallon) assorties du niveau d’émission de NOx + NMOG (Non-Methane Organic Gases) de 30 mg/mi. Pour l’Europe, l’introduction du FAP (Filtre à Particules) pour les voitures particulières depuis Euro 5 a réduit les émissions de particules à pratiquement zéro. La cartographie moteur doit donc désormais être guidée par la réduction de la consommation et des émissions de NOx. Les réductions de CO2 et de NOx par l’optimisation de la combustion interne sont antinomiques. Pour sortir de cette impasse, il faut agir sur le système global formé du moteur, du traitement des gaz d’échappement, du contrôle moteur et du véhicule. Les traitements catalytiques des NOx participent à la résolution du dilemme, la combustion pouvant être calibrée pour minimiser les émissions de CO2. Pour satisfaire aux réglementations LEVIII SULEV et Euro 6, il est nécessaire d’agir pendant les phases où les catalyseurs n’ont pas encore atteint la température d’amorçage (light off). 2 concepts existent (voir Figure 2) : le premier se désigne par NSC (NOx Storage Catalyst ) + SCR. Il consiste à stocker les NOx lors de la phase froide lorsque la SCR n’a pas encore atteint sa température d’amorçage, et de régénérer le NSC en enclenchant une combustion en mélange riche qui fournira les réducteurs CO et HC (Hydrocarbures imbrulés). Le deuxième concept se désigne par SCR on DPF (Diesel Particulate Filter) + SCR. Il consiste à rapprocher une partie de la SCR de l’échappement moteur, ce qui réduit fortement le temps d’amorçage. La combinaison avec le FAP augmente la température du revêtement de la SCR. Le volume disponible pour cet ensemble étant contraint, il est nécessaire de finir la réduction SCR plus loin dans l’échappement. Ces systèmes de traitement des gaz d’échappement qui satisfont à la réglementation LEVIII SULEV ne sont efficaces durablement que si les composants sont robustes et fiables tout au long de la vie du véhicule. Les dispositifs d’OBD (On-Board Diagnosis) sont donc de première importance. Les exigences de l’OBD doivent être prises en compte dès la conception des systèmes de traitement des gaz d’échappement car elles affectent tous les composants : catalyseurs, capteurs et logiciel de commande.

21  

Figure 2 : Les 2 concepts de traitement des NOx pour Euro 6 et LEVIII SULEV SULEV EMISSIONS FOR PC DIESEL? AN INTEGRATED APPROACH FOR LOWEST EMISSIONS. La présentation de Michael WEISSBAECK (AVL) complète la précédente. En mettant au point une méthodologie spécifique d’évaluation des systèmes de traitement des gaz d’échappement basée sur une approche de simulation des émissions à l’échappement et de consommation de carburant, AVL a mis en évidence la supériorité d’un LNT (Lean NOx Trap) + SCR par rapport à la SCR seule. Un système expérimental comprenant un catalyseur chauffé électriquement (ECAT), un LNT, un FAP et une SCR a été testé au banc d’essais. Il est possible d’atteindre les niveaux extrêmement bas de SULEV30. Il est possible de substituer à l’ECAT une solution interne au moteur grâce à la distribution variable (VVT pour Variable Valve Timing) et à un revêtement de catalyseur pour stocker les HC, ce qui améliore encore la consommation. La durée de fonctionnement exigée par la réglementation qui est de 150 000 miles constitue un point critique qui exige un OBD très performant comprenant des capteurs de NOx et de particules ayant des performances signal/bruit excellentissimes. Ces évolutions sont compatibles avec les réglementations européennes qui vont notamment imposer des mesures d’émissions en condition réelle de roulage. THE NEW EURO6 BLUEHD 2L ENGINE

22  

Christian LAURENT (PSA Peugeot Citroën) indique que le moteur HDI 2l, (figure 3), référencé DW 10 en interne est appelé à remplacer tous les moteurs de la gamme supérieure des 2.0 l Euro 5. Il s’agit d’une véritable rupture vis-à-vis des émissions de CO2. Les points clés sont l’adoption d’une fonction Stop & Start au moyen d’un alternateur qui tient compte de la boite de vitesses automatique et qui a un temps de réponse très court, inférieur à 450 ms, d’une pompe à huile à cylindrée variable et du contrôle du refroidissement moteur qui fait intervenir un moteur électrique qui permet de supprimer lorsque c’est souhaitable tout refroidissement. Les frottements ont été particulièrement étudiés et réduits, notamment ceux constitués par les contacts piston/chemise. Il faut rappeler que les frottements sont responsables de 5 à 6% des émissions de CO2. Le moteur seul pèse 7 kg de moins que la version précédente et sa hauteur a été diminuée de 20 mm. La chambre de combustion a été entièrement redessinée et le taux de compression relevé à 17/1. Le circuit d’air a été revu en recherchant la compacité : l’aérodynamique interne a été mise à profit. La pression d’injection est de 2000 bars. Le dispositif SCR permet une autonomie en additif Adblue® de 20 000 km. Les performances de consommation lorsque ce moteur est monté sur la PEUGEOT 308 aboutissent à un résultat de 99 g CO2/km soit un gain de 18 g CO2/km et sur la CITROEN C4, le résultat est de 117 g CO2/km soit un gain de 34 g CO2/km. L’augmentation du taux de compression qui va à l’encontre de ce qui se fait généralement est responsable de 4% du gain en CO2.

Figure 3 : Le moteur 2.0 BlueHDI de PSA

23  

SESSION DOWNSIZING AND DOWNSPEEDING Cette session était présidée par Sébastien POTTEAU (VALEO) et Gaetano di PAOLA (IFP EN) EVALUATION OF DOWNSIZING AND DOWNSPEEDING CONCEPTS TO REDUCE FUEL CONSUMPTION OF DIESEL ENGINES. Loïc de FRANCQUEVILLE (IFP Energies Nouvelles) expose l’évaluation du downsizing (réduction de la cylindrée) et du downspeeding (réduction de la vitesse moteur) qui sont des solutions attractives pour réduire la consommation. Le travail a été effectué par simulation de 7 points de référence, représentatifs du cycle NEDC (New European Driving Cycle). Les 7 points ont été choisis à partir de la discrétisation en 1180 points du cycle NEDC. La référence est le moteur 4 cylindres de 2.0 l de cylindrée du Grand Scénic de RENAULT. Les performances de ce moteur ont été reprises en simulation pour la version simulée downsizée de 1.2 l et pour les 2 versions downspeedées. Des limites aux polluants HC, CO, NOx et fumées, ainsi qu’au bruit ont été appliquées à chacun de ces 7 points pour respecter Euro5. L’incertitude qui affecte les résultats de la simulation est inférieure à 2%. Les points de fonctionnement ont été optimisés au banc d’essais sur un moteur monocylindre. Une méthodologie spécifique de l’estimation de la consommation sur le cycle NEDC a été développée en utilisant les mesures effectuées sur les 7 points de fonctionnement sur le monocylindre et la cartographie de référence. Les gains de consommation simulée sur le cycle NEDC sont de 15% pour le downsizing, de 12% pour le dowspeeding moyen et de 19% pour le downspeeding intense. La simulation montre que le downsizing ne permet pas d’atteindre les performances de fumée à forte charge ni le couple à bas régime. En outre, ce concept exige la technologie coûteuse du turbocompresseur à 2 étages. Le dowspeeding ne nécessite qu’un turbocompresseur et se satisfait d’un maximum de pression de 1800 bars. Il permet de limiter la pression maxi dans le cylindre à 145 bars. COMPREHENSIVE APPROACH FOR OPTIMAL DIESEL ENGINE DOWNSIZING COMBINING THERMODYNAMICS AND DESIGN ASSISTANCE SYSTEM Vit DOLECEK (Czech Technical University) révèle les conclusions des travaux de simulation et d’essais relatifs au downsizing (figure 4). L’optimisation thermodynamique sans limite ne conduit pas à des pressions extrêmes ou à des durées de combustion trop brèves, contrairement à ce que l’on pouvait supposer. Elle met en évidence également l’importance des pertes dues au refroidissement à bas régime ainsi que la nécessité d’une longue course si le fonctionnement à basse vitesse est dominant. La distribution optimale privilégie un cycle MILLER modéré. Le taux de compression optimal se situe entre 16/1 et 18/1. Bien que les gains théoriques en consommation spécifique soient asymptotiques avec le downsizing massif, les essais de véhicules sur le cycle NEDC indiquent un avantage qui

24  

subsiste, le gain pouvant encore être amplifié si on effectue un downspeeding léger en complément. La réduction de la consommation peut être obtenue en accroissant l’efficacité de la suralimentation en la limitant strictement aux besoins de la combustion et du traitement des gaz d’échappement. Les efforts de recherche doivent porter sur le fonctionnement du moteur à faible charge et faible vitesse et sur la réponse en dynamique.

Figure 4 : La simulation avec DASY (Design Assistance System)

25  

SESSION EXHAUST AFTER-TREATMENT La session était présidée par Christophe CHARIAL (PSA Peugeot Citroën) et Jean-Jacques BASSET (RENAULT) FUTURE, UPGRADED EXHAUST AFTERTREATMENT SYSTEMS FOR AUTOMOTIVE DIESEL ENGINES FOR PROPER COMPLIANCE WITH NEW REGULATIONS Christian JORG (FEV) souligne le fait que les nouvelles réglementations étendent le domaine des températures de fonctionnement des dispositifs de traitement des gaz d’échappement. L’amélioration du rendement des moteurs entraîne en outre un abaissement des températures d’échappement. Le concept de SDPF (Selective catalytic reduction Diesel Particulate Filter) consistant en un FAP qui intègre une fonctionnalité de SCR, permet de faire fonctionner la SCR à proximité de l’échappement du moteur et donc de travailler à plus haute température. La réduction des NOx est par conséquent obtenue plus rapidement. Mais la consommation d’urée est importante et probablement, les régénérations du FAP seront plus fréquentes ce qui induira une surconsommation de carburant. La combinaison LNT + SCR favorise la production de NH3 pendant la régénération du LNT rendant la SCR passive, c’est-à-dire sans injection d’additif du type Adblue®. Les performances de réduction des NOx sont inférieures à celles obtenues avec une SCR active mais il y a moins de pénalité sur la consommation de carburant. La combinaison PNA (Passive NOx Adsorber) + SCR actif adsorbe temporairement les NOx durant la phase de démarrage à froid, particulièrement pénalisante dans le cycle US FTP 75. Cette adsorption s’effectue en amont du FAP. Les meilleurs résultats de conversion des NOx sont obtenus avec la combinaison LNT + SCR actif avec régénération pendant une phase à richesse élevée. Mais le système est d’une grande complexité et le coût est très élevé (Figure 5).

26  

Figure 5 : Combinaisons de traitement des NOx ASSESSMENT OF DIAGNOSTIC APPROACHES FOR NOx STORAGE CATALYSTS IN VIEW OF FUTURE EMISSION & OBD LEGISLATIONS Frederik DE SMET (FORD) se concentre sur le fonctionnement des dispositifs de réduction des NOx et plus particulièrement sur les approches de surveillance du diagnostic pour les LNT. Le catalyseur de stockage de NOx adsorbe et stocke les oxydes d’azote pendant le fonctionnement en mélange pauvre qui est le mode normal de combustion Diesel. Quant il est saturé de NOx, une phase de combustion en mélange riche d’une durée de quelques secondes réduit les NOx principalement en N2. La détérioration des catalyseurs au cours du temps se présente sous 2 formes, l’une est le vieillissement thermique et l’autre est l’empoisonnement. Le vieillissement et l’empoisonnement par des éléments métalliques tels que le phosphore, le zinc ou le calcium sont irréversibles alors que l’empoisonnement par le soufre est réversible. On peut, en effet, désulfater le catalyseur en exerçant une excursion à haute température. Cette opération s’effectue conjointement avec la régénération du FAP. Néanmoins, le contrôle de la température est primordial pour éviter le vieillissement thermique. 2 méthodes de surveillance existent. La première consiste en une mesure en continu de la teneur en oxygène en mélange riche en amont et en aval du LNT. Le procédé est capable de détecter le vieillissement et est robuste vis-à-vis des variations du rapport air/carburant λ. Un contrôle précis est requis pour améliorer la sensibilité à la détection du vieillissement. La

27  

seconde approche est relative au fonctionnement en mélange pauvre. On mesure la teneur en NOx. Le système compare la teneur mesurée à celle calculée par un modèle qui tient compte du NOx stocké. La différence est causée par le vieillissement. Les 2 méthodes sont capables de différencier un vieillissement normal d’un vieillissement sévère. Comme les périodes de combustion en mélange riche sont moins fréquentes que celles en mélange pauvre, le concept en mélange riche est plus robuste vis-à-vis des contraintes sur l’OBD fixées par Euro 6. SESSION INNOVATIVE ENGINE DESIGN La session était présidée par Ali MOHAMMADI (TOYOTA) et Jean-Jacques MILESI (SIS) NEXT TRENDS FOR ENGINE FRICTION REDUCTION Bruno NOEL (RENAULT) rappelle que les pertes mécaniques dans les moteurs sont responsables jusqu’à 20% de la consommation de carburant durant le cycle NEDC et on estime leur part entre 10 et 15% dans les versions préliminaires du WLTC (Worldwide harmonized Light duty Test Cycle). Ces pertes se décomposent en 2 groupes :

- Les pertes mécaniques dans les joints de toutes les pièces en mouvement, - Les pertes mécaniques des accessoires.

Pour les joints lubrifiés, la courbe de STRIBECK indique les voies de progrès. La plupart de ces interfaces sont lubrifiées avec de l’huile dont la caractéristique la plus importante est la viscosité qui est responsable des pertes de puissance dues au cisaillement. La diminution de la viscosité s’obtient soit en utilisant des grades inférieurs, soit en contrôlant la thermique du moteur pour atteindre rapidement la température de fonctionnement la plus élevée possible. Mais la chute de viscosité peut avoir des conséquences fâcheuses car le film d’huile peut être cassé ou dégradé. Il existe plusieurs voies pour remédier à ces dangers. La première consiste à ajouter à l’huile des additifs. La deuxième solution, qui peut être complémentaire, consiste à avoir des états de surface les plus lisses, allant jusqu’au polissage, notamment dans le cas de mouvements alternatifs. Les surfaces peuvent également être revêtues de produits spécifiques tels que des polymères. La réduction des forces d’inertie est un objectif atteignable en diminuant la masse et surtout la vitesse. Les forces de contact peuvent être diminuées en optimisant la cinématique des pièces en mouvement. C’est le cas des entraînements d’arbres à cames et d’accessoires. Une troisième voie pour diminuer les forces de frottement consiste à réduire les précharges. C’est notamment le cas des segments qui sont contraints sur la chemise pour assurer l’étanchéité aux gaz de combustion et à l’huile. Les accessoires contribuent aux pertes mécaniques. Le dimensionnement des pièces en mouvement au juste nécessaire représente un gisement de progrès. On peut également optimiser les dispositifs qui entrainent plusieurs équipements. Ainsi, dans la majorité des cas, la courroie d’entrainement est calculée en effectuant la somme des puissances de tous les équipements entraînés. Augmenter le nombre de courroies judicieusement réparties entre des groupements d’accessoires pourrait être une source de gains de frottement.

28  

RENAULT a établi une feuille de route pour atteindre un objectif de réduction de 50% de la puissance indiquée de frottement dans un délai de 15 ans. La figure 6 illustre quelques moyens.

Figure 6 : Réduction des frottements moteur SESSION ADVANCED COMBUSTION AND FUELS La session était présidée par Gaetan MONNIER (IFPEN) et par Jean MACEK (Czech Technical University). RESEARCH ON NEW FUELS TO UNLOCK THE POTENTIAL OF FUTURE COMPRESSION IGNITION ENGINES Virginie MOREL (ARAMCO Fuel Research Center) expose le programme de 4 ans engagé par SAUDI ARAMCO et IFPEN pour la mise au point d’un système moteur/carburant original. La demande de carburants issus du pétrole va encore évoluer vers plus de distillats moyens et de carburéacteur au détriment des coupes légères. Or, les raffineries n’ont pas été conçues pour une répartition déséquilibrée entre les coupes. Des investissements considérables devront être consentis. Mais au-delà du problème économique, les raffineries complexes émettent plus de CO2. Ce scénario n’est pas en ligne avec la réduction du CO2 du puits au réservoir pour les carburants pétroliers.

29  

Le projet a pour objectif de développer un système Diesel/carburant économique et facile à fabriquer. Il s’agit :

- De promouvoir le moteur Diesel dont le rendement conduit à des consommations de carburant réduites,

- De promouvoir un carburant d’origine pétrolière propre et atténuer les émissions de CO2 du secteur des transports sur la base du cycle de vie,

- D’apporter une réponse différente à la demande déraisonnable de distillats moyens. L’orientation consiste à utiliser le naphta qui est la coupe de pétrole brut distillant entre 35 et 200 °C et qui contient de 4 à 10 ou 11 atomes de carbone. Cette coupe offre vis-à-vis du moteur à allumage par compression les avantages suivants :

- Un rapport C/H plus faible que le gazole conduisant à un bilan CO2 plus favorable ainsi qu’à un meilleur pouvoir calorifique,

- Les propriétés d’auto-inflammation sont intermédiaires entre celles de l’essence et celles du gazole. Avec une volatilité plus élevée, le prémélange est possible ce qui diminue les émissions de NOx et les émissions de suie,

- Elle contient moins de composés aromatiques, ce qui est intrinsèquement favorable pour les émissions de suie.

Des simulations ayant pour objet de prouver la faisabilité d’un tel carburant seront effectuées avec les techniques avancées d’IFPEN complétées par des essais de caractérisation sur moteur monocylindre dérivé du moteur 4 cylindres équipant la CITROEN C4 Picasso (1.6 l – 68 Kw).

ADVANCED ENGINEERING TOOLS AND METHODOLOGIES FOR REFINED THERMODYNAMIC PERFORMANCE OF ADVANCED DIESEL ENGINES

Christian JÖRG (FEV) résume les développements effectués par FEV pour répondre aux défis posés au moteur Diesel. Le dispositif d’injection HIFORS (High Pressure/ Fast Opening/ Rate Shaping) offre les caractéristiques et aptitudes suivantes:

- La pression d’injection très élevée (> 2500 bars) contribue à une moindre consommation de carburant et à des émissions de polluants réduites,

- La capacité d’injection multiple atténue le bruit et favorise le traitement des gaz d’échappement en gérant les températures d’échappement,

- L’aptitude d’évolution de la loi d’injection est favorable à la réduction du bruit, - La rapidité d’ouverture et de fermeture de l’aiguille d’injecteur déplace le compromis

NOx/particules (trade off) et la loi de dégagement d’énergie de combustion. La distribution variable donne un degré de liberté supplémentaire mis à profit pour ajuster l’EGR ou agir sur le cycle MILLER. Le taux de compression variable favorise l’optimisation des conditions de combustion dont un des effets est le pic de pression, mais au prix d’une complexité et donc d’un coût qu’il faudra maîtriser. Les systèmes de traitement des gaz d’échappement ont déjà été exposés dans la Session Exhaust After Treatment. La détermination de la meilleure combinaison de traitement des gaz d’échappement avec le meilleur ratio coût/bénéfice impose un haut niveau de confiance dans les outils de calcul et de simulation dès le commencement des projets. FEV a développé toute

30  

une gamme d’outils à base de logiciels commerciaux du type GT Power comme par exemple le module d’optimisation du processus de combustion (voir Figure 7).

Figure 7 : Outils de simulation de FEV

31  

F-DISCOURS DE CLOTURE Jacques BASSET (RENAULT) prononce le discours de clôture. Le marché du Diesel est très sensible aux politiques publiques, en particulier aux taxations. Ces politiques pourraient être influencées par un mauvais débat ; c’est le cas en France où les arguments contre le Diesel sont basés sur des technologies anciennes. Ainsi, les FAP ont fait disparaitre le problème des particules mais pas la perception de pollution. Les acteurs du Diesel doivent donc plus et mieux communiquer et expliquer qu’ils ne l’ont fait. En Europe, la croissance du Diesel a été forte pendant les 2 dernières décades. Elle s’est réduite ces 3 dernières années principalement en raison des progrès effectués par le moteur à allumage commandé dans les segments A et B. La réduction des émissions de CO2 est le premier défi du futur. Comme l’a montré le Congrès, un gros travail a déjà été effectué sur le moteur que ce soit sur la combustion, les systèmes d’injection, la suralimentation, même si on peut regretter le faible nombre de présentations sur ce dernier sujet, les frottements, le downsizing et le downspeeding. Au-delà du moteur il y a l’électrification croissante du groupe motopropulseur que RENAULT entend bien mettre à profit. La réduction des émissions de polluants et plus spécifiquement le rejet de NOx constitue le deuxième facteur clé. Euro 6 en 2017 provoque une nouvelle approche qui a tenu une large place au cours du congrès. Le moteur Diesel se rapprochera du moteur à allumage commandé dans ce domaine, et cela, quelles que soient les conditions de roulage. RENAULT se prépare aux 80 mg NOx/km. Le couple LNT et SCR fera partie des solutions pour atteindre la cible. Le troisième facteur clé est l’expansion internationale et la convergence des réglementations qu’elles soient relatives aux émanations de polluants ou aux émissions de CO2. RENAULT estime que le développement du Diesel se fera principalement en Europe avec le mild hybrid Diesel, en Turquie et dans le Maghreb, en Asie et plus spécialement en Inde. RENAULT s’y prépare en ayant des usines implantées depuis longtemps en France, et plus récemment en Thaïlande et en Inde. En conclusion, Jacques BASSET confirme que le Diesel doit faire face à des changements multiples comme l’a bien montré le Congrès que ce soit les réglementations, l’expansion des marchés, les technologies telles que le traitement des gaz d’échappement, l’électrification et la connectivité du véhicule. Les défis qui y sont associés entrainent la réalisation de prototypes très complexes qui font appel à la modélisation et à la simulation.

32  

GLOSSAIRE

Organismes ADEAR : Agence de Développement Economique de l’Agglomération Rouennaise ARIA : Association Régionale de l’Industrie Automobile CERTAM : Centre d’Etude et de Recherche Technologique en Aérothermique et Moteurs CARNOT ESP : Institut CARNOT Energie et Systèmes de Propulsion CEEI : Centre Européen d’Entreprise et d’Innovation CEVAA : Centre d’Etudes Vibroacoustiques pour l’Automobile et les Transports CNRS : Centre National de la Recherche Scientifique CORIA : Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermie CRITT : Centre Régional d’innovation et de Transfert Technologique DIRECCTE : Direction Régionale des Entreprises, de la Concurrence, de la Consommation, du Travail et de l’Emploi ESIGELEC : ex Ecole Supérieure d’Ingénieurs en Génie Electrique EUR-ACE : European Acredited Engineer INSA: Institut National des Sciences Appliquées INSIS: Institut d’Ingénierie et des Systèmes IRSEEM : Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués KIT : Karlsruher Institut für Technologie Label EIP : Label Entreprises Innovantes des Pôles PFA : Plateforme de la Filière Automobile SIA : Société des Ingénieurs de l’Automobile UMR : Unité Mixte de Recherche VIE : Volontaire International en Entreprise

Technique Downspeeding : Réduction de vitesse Downsizing : Réduction de cylindrée DFI : Diesel Fuel Injector DFP : Diesel Fuel Pump DPF : Diesel Particulate Filter e-CVT : electronic-Continuously Variable Transmission EGR : Recirculation de Gaz d’Echappement FAP : Filtre A Particules GMP : Groupe motopropulseur HIFORS : High Pressure/Fast Opening Rate Shaping

LNT : Lean NOx Trap MCI : Moteur à Combustion Interne

33  

MOOC: Massive Open On-line Course NEDC: New European Driving Cycle NMOG: Non-Methane Organic Gases NVH: Noise, Vibration, Harshness OBD: On-Board Diagnostic PEMS : Portable Emission System PNA: Passive NOx Adsorber RDE : Real Driving Emissions SCR: Selective catalytic Reduction (Réduction catalytique sélective) SDPF: Selective catalytic reduction Diesel Particulate Filter SULEV: Super Ultra Low Emissions Vehicles SUV: Sport Utility Vehicle UPCR: Unit Pump Common Rail VVT: Variable Valve Timing WLTC: Worldwide harmonized Light duty Test Cycle