Publications consommation de carburant, pollution des véhicules essence, diesel, électrique

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Jean-Pierre ROUMÉGOUX

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VOITURE ÉLECTRIQUE

Un ancien projet de R&D (2005) Les grands objectifs du projet : durée de recharge de la batterie et polyvalence, coût inférieur au modèle thermique. Conception générale de la voiture électrique : recharge "instantanée" de la batterie, récupération des énergies cinétiques et thermiques, réduction de la consommation des auxiliaires. Performances et matériaux, batterie et "recharge" (accumulateur rechargeable et pile régénérable). Outils d'évaluation et d'orientation des choix : une ou deux configurations de V.E. (masse, performances et prestations, coûts et prix de vente estimé …) seront retenues pour faire l'objet d'un prédéveloppement, à l'issue d'une évaluation complète. Différents couples batterie + supercapacités seront étudiés, pour aboutir au choix de quelques solutions à caractériser : comportement physique sur des cycles d'essai à mettre au point à partir d'expérimentations en usages réels. Les cycles d'essai serviront de référence pour les tests de batteries (sur un banc spécifique), de véhicules complets (sur un banc à rouleau) et éventuellement de moteurs électriques (sur banc moteur).	►
Caractérisation de la voiture électrique Mega City E Dans le cadre de l'action spécifique "Véhicule électrique", la petite voiture Aixam MEGA City E a été instrumentée (mesure et enregistrement de 32 variables de fonctionnement) et caractérisée grâce à des essais en laboratoire, sur piste et sur le banc à rouleau : couples du moteur électrique, pertes dans la transmission, résistances à l'avancement, puissances absorbées par les auxiliaires... Ces données vont permettre d'alimenter la simulation informatique du véhicule, puis de construire des cycles de conduite représentatifs de la consommation d'électricité en usages réels.	►
Expérimentations en usages réels de la voiture électrique Aixam MEGA City Dans le cadre de l'action spécifique "Véhicule électrique", la voiture électrique Aixam MEGA City a été instrumentée et caractérisée (voir ci-dessus). Une campagne d'expérimentations en conditions réelles a été menée en 2010, avec 20 conducteurs sur leurs déplacements habituels. Les résultats obtenus correspondent à une distance parcourue de 1636 km et 83 heures de fonctionnement : caractéristiques des trajets, bilans énergétiques, caractérisation des modes de conduite, fonctionnements du moteur... Ces résultats ont été utilisés pour la simulation informatique du véhicule et la construction de cycles de conduite représentatifs (voir ci-dessous).	►
Cycles de conduite représentatifs des usages réels de la voiture électrique Pour évaluer l’impact de différentes modifications du véhicule (motorisation, masse … ) ou du mode de conduite sur la consommation d’énergie, un cycle du type V(t), comme par exemple le cycle européen d’homologation des véhicules, n'est pas adapté; il faut reproduire les conditions de route : vitesses limites (réglementaires ou imposées par le trafic), arrêts et pentes de la route en fonction de la distance. La simulation du véhicule sur un tel cycle nécessite un mode de calcul particulier, tenant compte à chaque instant des données du triplet (véhicule, route, conducteur), appelé "simulation de conduite". Nous présentons les données pour la génération de cycles, les principes et outils de construction des cycles, les résultats pour la Mega City à moteur CC – cycle "Lyon" et l'utilisation des cycles pour la mesure de consommation sur banc.	►

MODÉLISATION / SIMULATION　: CONSOMMATION DE CARBURANT

Analyse des paramètres de consommation de carburant Cours de Mécanique Energétique - partie I. I. Analyse des paramètres de la consommation de carburant : Architecture du véhicule, évolution des besoins d’énergie, consommations du moteur, forces appliquées au véhicule, demande de puissance, influence de différents paramètres.	►
Méthodes et outils d'évaluation de la consommation de carburant des véhicules Cours de Mécanique Energétique - partie II. II. Méthodes et outils d'évaluationde la consommation de carburant : Modèles empiriques d'évaluation de la consommation avec formulations quelconques, modèles " intégrés " de prévision de la consommation avec formulations physiques, modèles de consommation instantanée avec modélisations du véhicule et simulations informatiques.	►
Modélisation et simulation de la consommation énergétique des poids lourds Thèse de Doctorat Ch. I Demande énergétique d'un véhicule. Ch. II Modélisation énergétique. Ch. III Comportement énergétique du véhicule sur route et modèle informatique. Ch. IV Evaluation du modèle informatique. Ch. V Conclusion : améliorations apportées, validation de la simulation. (45 références, 7 annexes)	►
Cycles de conduite pour véhicules industriels - Réduction de la consommation L'optimisation des moteurs et des transmissions des véhicules industriels en vue de réduire leur consommation de gazole (et l'émission de CO₂) en usage réel nécessite des outils d'évaluation et de validation des solutions technologiques. A cet effet une méthode de génération de cycles de conduite, représentatifs des conditions réelles de fonctionnement enregistrées sur des poids lourds, a été mise au point. Ces cycles permettent l'essai des poids lourds complets sur banc à rouleau, afin de mesurer l'impact de différentes améliorations technologiques (moteur, transmission, masse, aérodynamique ...) sur la consommation de gazole. Nous présentons la méthode de génération des cycles et un exemple d'application.	►
SIMULCO : un logiciel d'évaluation des consommations d'un véhicule Nous présentons le logiciel SIMULCO qui fonctionne sur un micro-ordinateur PC sous Windows. Ce logiciel permet de simuler tout type de véhicule routier sur différents trajets et de calculer les conditions de fonctionnement de la chaîne de traction, la consommation de carburant et les émissions de polluants du véhicule. Trois possibilités de calcul sont offertes : la simulation de conduite, avec laquelle les conditions de fonctionnement et la dynamique du véhicule sont calculées en fonction du mode de conduite du chauffeur et en fonction des caractéristiques routières (pentes, virages, limitations de vitesse), le suivi d'une cinématique comme un cycle d'essai réglementaire par exemple, où la dynamique du véhicule est imposée, et le calcul à vitesses stabilisées. Plusieurs paramètres d'utilisation du véhicule, comme le chargement et le fonctionnement des auxiliaires, peuvent être fixés.	►
Un modèle semi-empirique de la surconsommation instantanée de carburant d'une voiture lors du démarrage à froid Après le développement d'un logiciel de simulation des conditions de fonctionnement des véhicules routiers (SIMULCO), permettant de calculer la consommation de carburant avec départ moteur chaud, un travail prenant en compte l'influence du départ à froid a été mené. La modélisation repose sur l'hypothèse principale que l'augmentation de la consommation de carburant résulte de celle des frottements mécaniques du moteur et de la transmission, elle-même due à l'accroissement de la viscosité du lubrifiant. Une analyse théorique des flux thermiques et des frottements visqueux a permis d'élaborer des relations approchées donnant l'évolution de la température d'huile et de la consommation instantanée de carburant correspondante, cela en fonction du temps, de la température de l'air ambiant, du couple du moteur et de sa vitesse de rotation, et de la vitesse du véhicule. Les fonctions intervenant dans les relations ont été déterminées à l'aide d'essais réalisés sur une voiture à essence au banc à rouleau.	►
Etude de faisabilité d’une analyse et modélisation des pertes d’énergie et de la consommation de carburant d’un véhicule automobile lors de la phase d’échauffement La part revenant à chacun des organes (moteur, transmission, pneumatiques) dans la surconsommation de carburant à froid est évaluée approximativement afin d'orienter les travaux à mener dans chaque cas, en se fondant sur les résultats existants et sur des essais préliminaires. - Essais du moteur avec départ à froid sur banc moteur : évolution des températures et de la consommation, modélisation de la surconsommation du moteur froid. - Essais de la voiture avec départ à froid sur banc à rouleau : évolution des températures (huile, eau, boîte, pneus) et de la consommation	►
Consommation de carburant et émission de CO₂ des auxiliaires : climatisation et alternateur - Impact des optimisations En Europe, le cycle utilisé pour évaluer la consommation des voitures n'intègre pas l'utilisation des auxiliaires. L'étude comprend 3 parties : 1. Rassembler des données sur les usages et le fonctionnement du système de climatisation et de l'alternateur, en conditions réelles d'utilisation de la voiture (deux voitures expérimentées); 2. Construire des cycles de conduite intégrant à la fois l'usage des véhicules et des motorisations (vitesses, accélérations ...) et le fonctionnement de ces auxiliaires ; de tels cycles sont nécessaires pour évaluer la contribution des auxiliaires à la consommation de carburant, car cette contribution est variable selon les conditions de fonctionnement du moteur (rendement); 3. Evaluer par le calcul l'intérêt de nouvelles solutions techniques (rendement amélioré) en terme d'impact sur la consommation et l'émission de CO₂. Ce rapport concerne la troisième partie : calculs par simulation de la consommation de carburant et de l'émission de CO₂ sur les différents cycles de conduite mis au point ; ces calculs sont effectués à l'aide du logiciel SIMULCO modifié, pour deux voitures particulières (Peugeot 306HDi et Citroën Xantia E 1.8) et dans deux hypothèses de technologie des auxiliaires, afin d'évaluer les gains apportés par les nouvelles solutions techniques développées par VALEO.	►

POLLUTION DE L’AIR ET CO₂

Analyse de la formation et de l'oxydation des particules de suie dans les flammes et les moteurs diesel Rapport de DEA I. Formation et oxydation des particules de suie : approche générale, nature et processus II. Oxydations par les radicaux hydroxyles : cinétique chimique, méthodes de mesure, catalyse et inhibition III. Partie expérimentale sur des flammes, mesures d'émission par les radicaux hydroxyles : dispositif, méthode, résultats (81 références, annexes)	►
La pollution automobile - Effets sur la santé et moyens de réduction La pollution engendrée par le trafic automobile est nocive pour la santé. Quels sont les polluants émis par les véhicules ? Quels sont les effets sur la santé ? Quels polluants faut-il surveiller en priorité ? Après avoir fourni des éléments de réponse à ces questions, nous évoquons les moyens de réduction de la pollution automobile : amélioration des véhicules et des carburants, actions sur le parc automobile et sur le trafic ...	►
Relation entre émission de CO₂ et consommation de carburant Aujourd'hui, une étiquette "CO₂ - consommation" est apposée sur chaque voiture neuve; elle vous indique l'émission théorique de CO₂ en g/km et la consommation théorique de carburant en l/100km, sur le cycle européen normalisé. En général, l'émission de CO₂ et la consommation de carburant en usage réel sont bien supérieures aux valeurs théoriques, pour de nombreuses raisons, et il est intéressant de connaître ces valeurs réelles. La mise au point de relations entre l'émission de CO₂ en g/km et la consommation de carburant en l/100km est présentée ici, avec : - Composition chimique des carburants - Formulation chimique réduite - Equation de la combustion parfaite - Relation théorique entre émission de CO₂ et consommation - Relation expérimentale entre émission de CO₂ et consommation - Application : un calculateur d'émissions de CO₂	►
Calculateur d'émission de CO₂	►

PROSPECTIVE　: ÉNERGIES, MOTORISATIONS, EFFET DE SERRE

Perspectives et prospective des sources d'énergie et des technologies "classiques" des véhicules Les technologies "classiques", essence et diesel, vont connaître des développements importants dans les années à venir. Dans un futur plus lointain, les sources d'énergie des véhicules et les technologies associées seront totalement indépendantes des questions de ressources fossiles (pétrole notamment); quelle que soit la durée des approvisionnements en de telles ressources, il sera nécessaire de trouver d'autres sources d'énergie pour préserver notre planète de l'effet de serre.	►
Impacts climatiques potentiels de technologies énergie/motorisation des véhicules Eléments de reflexion sur la production de vapeur d'eau et de CO₂ Principaux gaz à effet de serre : H₂O et CO₂ Production par la combustion du pétrole et du gaz Phénomènes de saturation Production de chaleur par les combustions Comparaison de technologies énergie/motorisation (essence, diesel, gaz naturel, GPL, hydrogène) : émissions par kilomètre de H₂0, CO₂ et production de chaleur	►
Energies, motorisations et effet de serre Historique de l'effet de serre, gaz concernés et effets sur le climat. Pouvoir de réchauffement des gaz. Emissions de GES en France et contribution des différents secteurs d'activité. Action possibles dans le secteur des transports. Le cas des véhicules routiers : l'énergie et le CO₂ selon les motorisations. Perspectives de 2000 à 2050 : énergies et motorisations pour les voitures et les camions.	►
Automobile et développement durable. Energies et motorisations 1) Le développement durable : points concernés 2) Energies et émissions de CO₂ 3) Comparaison de technologies énergie-motorisation 4) Evolutions des technologies conventionnelles des véhicules 5) Prospective des énergies et des motorisations	►
Camion du futur - Energies et motorisations, poids et dimensions Consommations et besoins d'énergie selon le tonnage et l'usage. Choix de couples (énergie, motorisation). Camions électriques et hybrides. Poids et dimensions : réglementations et évolutions.	►

MODÉLISATION / SIMULATION　: FREINAGE DES POIDS LOURDS

Echauffement des freins des poids lourds.
Etude d'implantation de lits d'arrêt d'urgence. Méthodologie

Sur certaines portions de route ou d’autoroute en descente à forte pente, des lits d’arrêts sont aménagés afin d’éviter l’accident pour des poids lourds en détresse dont les freins ne fonctionnent plus. Dans le cadre de la conception d'un projet routier comportant de fortes pentes, il est intéressant de prévoir les zones où des problèmes de freinage des poids lourds risquent de se poser, afin de positionner des lits d'arrêt ou d'étudier des variantes du projet. Cela nécessite une modélisation du véhicule, le calcul des énergies de freinage et celui de la température atteinte par les freins. Après une description du logiciel de simulation SIVA, nous en présentons l’application au cas d’une autoroute en projet.

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