La vente des véhicules de tourisme équipés de boites automatiques augmente en Europe mais elle est très loin de ce que l’on trouve aux États-Unis ou au Japon où les pourcentages sont quasiment inversés. Ces tendances sont principalement culturelles : la sportivité et la maîtrise du véhicule d’un coté, le confort et les accélérations au démarrage de l’autre.
On reproche souvent aux boites automatiques leur surconsommation, ce qui, en ces périodes de pétrole cher et de réduction du CO2, est un argument massue. Depuis quelques années, les boites automatiques que l’on connaissait ont bien évolué. Entre les deux, les boites robotisées ont fait leur apparition.
Qu'en est-il de la consommation ?
Il est clair qu’une boite mécanique, basée sur des engrenages a un rendement excellent : les frottements réduits grâce à la qualité des usinages et de l’huile donnent des résultats proches de 96% (96% de la puissance du moteur est transmise en sortie de boite). Les boites automatiques avec leur couplage hydraulique sont bien moins performantes en termes de rendement…
La plupart des boites récentes sont couplées à un ordinateur qui calcule le bon rapport, en tenant compte du style de conduite, de l’accélération demandée, etc. Résultat : la gestion électronique du passage de vitesse est bien plus performante qu’un conducteur moyen et sa boite manuelle [1]. En effet, la boite manuelle entraîne une certaine « paresse » vis-à-vis du levier de vitesse, et de plus, peu de personnes connaissent les plages d’efficience des moteurs[2], exemple :
Les chiffres donnent le nombre de grammes d’essence par kWh : une forme de visualisation du rendement. 245g/kWh représente donc le maximum de l'efficacité de ce moteur, le W12 d’Audi.
Le choix de la bonne vitesse au bon moment influence fortement la consommation. Suffisamment en tout cas, pour que les constructeurs ajoutent dans leurs véhicules des indicateurs de changement de vitesse. Cet indicateur devrait ouvrir droit à une réduction affichée de la consommation de la voiture de 10g par rapport à ce qui est mesuré au banc d’essai !
Indicateur de changement de vitesse (source Audi)
La boite automatique consommerait-elle donc moins ?
Une chose est sure, la technique permet de calculer les rendements mécaniques des boites de vitesses :
- Suivie par la boite robotisée, sorte de boite mécanique ou la pédale d’embrayage serait remplacée par un vérin. Elle arrive en second car il faut bien que l’énergie que l’on économise sur sa jambe gauche soit prise quelque part…
- Arrive ensuite la boite robotisée à double embrayage, sorte de « double boite de vitesse » qui permet de réduire les temps de passage entre les vitesses,
- Juste derrière, les boites CVT, Continuously Variable Transmission, boite à variation continue,
- Classement terminé par la boite automatique classique « à planétaire » qui a néanmoins fait pas mal de progrès et qui va finir par rattraper ses petites camarades.
D’une manière générale, la boite de vitesse sert à adapter le moteur au véhicule et à ses besoins de puissance/couple. Faire tourner le moteur à la « bonne vitesse » est donc un enjeu majeur, qui lorsqu’il est atteint, réduit la consommation. Ce graphique montre bien qu’une boite de vitesse à variation continue (CVT) qui permet une adaptation exacte de la vitesse du moteur par rapport à la puissance demandée permet une meilleure optimisation du moteur, et donc une baisse de la consommation et du CO2.
Ligne verte : courbe de puissance optimale
Ligne orange : efficience maximale du moteur
Surface rouge : boite CVT
Surface verte : boite DCT
Une boite CVT, ou le variateur d'un cyclomoteur adapté à une automobile
L’amélioration de la consommation nécessite donc la prise en compte du couple moteur/transmission. La mesure objective de cette amélioration est néanmoins difficile. Les cycles normalisés (NEDC & Co) sont les juges de paix, certes, mais les boites manuelles sont désavantagées : les rapports de boites (Gear number sur le schéma ci-dessous) sont fixés par la norme et ne sont pas adaptés aux caractéristiques du véhicule ! Cette contrainte n’existe pas pour les boites automatiques, mais où serait d’ailleurs le rapport d’une boite CVT qui fonctionne comme le bon vieux variateur d’un cyclo ?
Si l’on se borne aux fameux cycles urbain et extra urbain, les changements de vitesse de la boite auto peuvent donc être calibrés par l’ordinateur de pilotage pour réduire la consommation de ce test… Coté boite manuelle, certains constructeurs « optimisent » les rapports de boite pour les cycles : cela donne des rapports de boite très longs… et de mauvaises sensations à l’usage. La comparaison réelle entre les solutions est donc difficile à faire, et les résultats peuvent changer en fonction de vos habitudes de conduite et de vos trajets.
4, 5, 6, 7 et bientôt 8 vitesses !
Avant, c’était simple : les moteurs avaient « du couple ». Ils pouvaient tenir un couple assez constant sur une plage de tours/mn étendue, on se contentait de 4 vitesses. Maintenant, les « optimisations » turbo, 16s – et le meilleur reste à venir pour économiser le pétrole jusqu’à la dernière goutte – fait que le moteur à une plage d’utilisation optimale de plus en plus réduite. Le nombre de rapports devient donc fondamental pour que le moteur tourne quasiment toujours à la même – et bonne – vitesse !
L’augmentation du nombre de vitesses permet d’obtenir deux exigences auparavant contradictoires : des vitesses courtes pour la performance, des vitesses longues pour l’économie.
CVT, boites robotisées, boites auto 8 vitesses ?
Boite automatique ZH à huit rapports
Les avantages ou les inconvénients ressentis par les consommateurs varient d’un pays à l’autre. En Europe, la boite CVT a mauvaise presse : sensation « caoutchouteuse », le conducteur a l’impression que le moteur « patine » quand il prend rapidement des tours pour aller chercher la puissance,et du manque d’efficacité à haute vitesse.
Les boites robotisées sont lentes (surtout les premières générations) mais correspondent mieux aux attentes des consommateurs européens, alors que les américains et japonais n’aiment pas leurs lenteurs relatives au démarrage et la sensation de passage de vitesse.
Quid de l’avenir, électrique ?
Lors d’un précédent article sur les véhicules hybrides j’expliquais que la transmission Toyota permettait un mix infini entre les puissances du moteur électrique et du moteur à essence. Cette transmission permet aussi un changement de rapport continu, telle la boite CVT, mais sans passer par une courroie. On l’appelle parfois eCVT. Elle a le chic du mélange proportionnel des puissances et de l’efficience proche d’une boite mécanique.
Mais si l’on regarde plus loin, du coté des hybrides séries type Volt ou électrique avec batterie ou pile à combustible, la transmission se simplifie : les moteurs électriques ont du couple, un couple linéaire même. Les moteurs électriques de type « pancake », plats et de forts diamètres ont même beaucoup de couple. Et ils s’insèrent bien dans une roue… Les véhicules électriques auront-ils une transmission ? Aujourd’hui la réponse est non : le couplage est direct, avec éventuellement un réducteur : encore un coût d’économisé grâce à l’électrique !
Si l’on supprime à nos automobiles le moteur et tout ce qui va avec et la transmission, où se situera la valeur d’une automobile ? A suivre…
[1] Il est admis qu’un conducteur formé à l’éco-conduite économise jusqu’à 25% de carburant et son équivalent de CO2.
[2] Cette courbe est aussi appelée BSFC pour Brake Specific Fuel Consumption
Fabio FERRARI
Symbiocars a été créée pour promouvoir les technologies des véhicules hybrides et électriques.
Symbiocars publie des articles généraux sur ces technologies et aide le développement de jeunes pousses de ce domaine.